卷帘快门和帧（全局）快门的主要区别。

上次修订日期：2015 年 6 月 30 日

本文描述了卷帘快门和全局（或称帧）快门的区别。

全局快门

我们的成像产品使用的某些图像传感器类型提供一种电子快门机制，称之为全局快门。 使用全局快门的成像器中，整个成像器会在积分前复位，除去传感器井中的残留信号。 然后井（像素）积聚一段时间的电荷，所有像素会在完全相同的时间开始和结束采集光。 积分期（采集光的时间）结束时，所有电荷同时被传送到传感器的遮光区域。 遮光罩阻止读出过程期间电荷进一步积聚。 电荷随后转移出传感器的遮光区域，并读出。

这意味着使用全局快门传感器，如果积分时间足够短（即没有动态模糊），场景会及时“冻结”。 下面是一个使用全局快门传感器拍摄图像的示例。

卷帘快门

使用卷帘快门，光电二极管（像素）不会同时采集光线。 成像器某一行上的所有像素采集光线的时间段完全相同，但是每一行开始和结束光采集的时间略有不同。 成像器第一行率先开始也率先完成光的采集。 后面每一行开始和结束光采集的时间稍稍延迟。 每一行采集光的总时间完全相同，行间延迟恒定。

一行被重置到另一行被读取的时间延迟即积分时间。 改变从复位扫过一行到进行该行读取之间的时间，就可以控制积分时间。 在某些应用中，该功能可能是一种优势，如下方电子光学测量系统的“降低 3D 共聚焦显微镜成本”的案例研究所示。

由于积分过程会在一定时间内遍历整个图像，因此使用卷帘快门传感器时，用户应牢记以下问题。

动态模糊

卷帘快门可能会明显产生一些动态模糊。 对比以下卷帘快门和全局快门所生成的图像。

                  卷帘快门                                    全局（帧）快门

闪光灯拍摄

卷帘快门积分不适用于捕捉短脉冲光源，例如闪光灯。 除非光源在曝光期间维持照射，否则无法保证可以通过调节快门时间或闪光灯持续时间充分捕捉光源。 Point Grey 建议不要在短脉冲光应用中使用卷帘快门传感器。

触发时帧率（仅限 Sony CMOS 传感器）

外部源触发带 Sony CMOS 传感器的卷帘快门捕捉图像时，可获得的帧率是自由运行模式下的一半，无论指定帧率是多少。 这一差异是卷帘快门摄像头在自由运行模式和触发模式下不同操作方式而造成的。 自由运行模式下，积分可以按照摄像头像素时钟允许的速度进行，因为图像传感器的最后一行完成积分时，第一行已完成读出，可以无阻碍无延迟地进行下一张图像积分。 但在触发模式下，卷帘快门摄像头只会在整个图像完成积分后开始读出。 读出完成前，摄像头还未准备接收另一次触发。 本质上，复位需要一帧，读出需要一帧。 所以，触发模式中实现的帧率是自由运行模式所指定的一半。

切换噪声

卷帘快门摄像头逐行采集光的过程也会造成切换噪声，尤其是在高增益设置下。 下图展示了最大增益时的影响。

全局重置

对于带全局重置功能的一些型号，可以通过 in Trigger_Mode 0、Trigger_Mode_1 或 Trigger_Mode 15（仅限获取图像数量 ≥ 1 时）拍摄图像，将卷帘快门失真降到最低。 这些模式下，曝光由传感器的全局重置功能控制。 传感器上的全部像素同时开始采集电荷，而不是逐行采集。 但积分结束时间仍然会在进行读出时在传感器上从第一行到最后一行逐行延迟。 这种行为可以部分减少卷帘快门的动态模糊及其他典型效果。 也可能会有另一个不太理想的效果，即从图像顶部到底部亮度逐渐增强。

与标准卷帘快门行为不同，全局重置模式下使用闪光灯可以减少图像失真，黑暗环境中甚至可以消除。