Comprendre Les Types D'obturateurs électroniques

Dans cet article:

Qu'est-ce qu'une caméra à obturateur global ou à obturateur mobile ?
Qu'est-ce qu'un obturateur global ?
Qu'est-ce qu'un volet roulant ?
Qu'est-ce qu'un obturateur à réarmement global ?
Effet De Volet Roulant
Utilisation appropriée - Caméra à obturateur global et caméra à obturateur mobile
Avantages et inconvénients du volet global et du volet roulant
Avantages et inconvénients du volet roulant
Les Principaux Inconvénients Du Volet Roulant Sont Les Suivants :

Qu'est-ce qu'une caméra à obturateur global ou à obturateur mobile ?

Découvrez les différences entre les caméras à obturateur global et à obturateur mobile et bénéficiez de conseils précieux pour sélectionner l'option idéale pour votre application centrée sur la caméra. Ce guide complet propose une exploration approfondie de ces types de capteurs, mettant en lumière leurs avantages et leurs inconvénients pour vous permettre d'acquérir les connaissances nécessaires à une prise de décision éclairée.

Dans le domaine des caméras industrielles modernes et des systèmes d'imagerie, les capteurs jouent un rôle essentiel dans la capture et le stockage des images pour répondre aux diverses exigences de traitement et d'analyse. Ces capteurs sont dotés d'obturateurs électroniques qui facilitent la capture d'images. Les obturateurs électroniques contrôlent l'exposition des puits de photons à l'intérieur du capteur, déterminant si les pixels sont exposés ligne par ligne ou dans une matrice complète. L'obturateur à rouleau et l'obturateur global sont les deux principales variantes d'obturateurs électroniques. Cet article approfondi se penche sur les mécanismes de fonctionnement des obturateurs, met en évidence les distinctions entre ces deux types d'obturateurs et fournit des informations précieuses sur leurs applications spécifiques.

Pour bien comprendre les détails nuancés abordés dans cet article, il convient de se familiariser avec les termes clés suivants.

Qu'est-ce qu'un obturateur global ?

Le mode d'obturation globale utilisé dans les capteurs d'images offre une capacité remarquable : tous les pixels du capteur commencent et arrêtent simultanément d'exposer pendant chaque acquisition d'image, en suivant précisément la période d'exposition programmée. Une fois le temps d'exposition écoulé, le processus de lecture des données des pixels commence, ligne par ligne, jusqu'à ce que toutes les données des pixels aient été récupérées. Ce mécanisme particulier mis en œuvre dans les caméras à obturateur global permet d'obtenir des images non déformées, dépourvues de tout problème d'oscillation ou d'obliquité. Ces capteurs à obturateur global sont particulièrement bien adaptés à la capture d'objets en mouvement rapide à une vitesse exceptionnelle.

Pour mieux comprendre, prenons l'exemple d'une image d'une résolution de 640 x 480. Lorsque cette image est exposée à l'aide d'un obturateur global, les 307 200 pixels (640 x 480) du capteur sont exposés simultanément pendant la durée d'exposition désignée.

Il est important de noter que l'obturateur global vise principalement à éviter les artefacts de l'obturateur roulant, plutôt qu'à atténuer le flou de bougé causé par un mouvement et une exposition rapides. Ce n'est qu'à des niveaux d'exposition plus faibles que l'obturateur global parvient à capturer des images nettes d'objets en mouvement, éliminant ainsi le flou de bougé. À l'inverse, avec un obturateur roulant, quelles que soient les valeurs d'exposition utilisées, les images obtenues présenteront inévitablement un biais dû à l'artefact inhérent à l'obturateur roulant.

Qu'est-ce qu'un volet roulant ?

Contrairement aux caméras à obturateur global, le mode d'obturateur roulant utilisé dans les caméras expose les rangées de pixels de manière séquentielle, avec un décalage temporel entre chaque rangée. Le processus de capture d'image commence par la rangée supérieure, qui commence à collecter la lumière et termine l'exposition avant de passer à la rangée suivante. Cette progression séquentielle introduit un délai entre le début et la fin de la collecte de lumière pour chaque rangée consécutive. Il convient de noter que le temps total de collecte de la lumière pour chaque rangée reste constant.

Pour mieux comprendre, prenons l'exemple d'un obturateur roulant dans une image d'une résolution de 640 x 480. Le processus d'exposition commence par la ligne la plus haute parmi les lignes de 480 pixels et se poursuit ensuite ligne par ligne de manière séquentielle.

Qu'est-ce qu'un obturateur à réarmement global ?

L'obturateur GRR (Global Reset Release) est un hybride entre l'obturateur global et l'obturateur roulant, dont il combine les avantages respectifs. Les caméras à obturateur GRR déclenchent l'exposition simultanément pour tous les pixels du capteur, à l'instar de l'obturateur global. Toutefois, à la fin de l'exposition, il existe un décalage temporel (tRow) entre les lignes consécutives, comme dans le cas de l'obturateur à rouleau.

Les valeurs de tRow restent cohérentes avec celles trouvées dans les caméras à obturateur roulant, bien qu'elles varient d'un modèle de caméra à l'autre.

Lors de l'utilisation du type d'obturateur GRR, il est impératif d'utiliser un éclairage au flash. Dans le cas contraire, des variations significatives de luminosité peuvent apparaître dans les images acquises, en raison des différences de temps d'exposition entre les différentes lignes. En outre, la capture d'images d'objets se déplaçant rapidement peut entraîner des distorsions causées par des décalages temporels résultant de la variation des temps de fin d'exposition entre les rangées.

Pour faciliter l'utilisation de l'éclairage au flash, la plupart des appareils photo sont équipés d'un signal de sortie "Flash Window".

Effet De Volet Roulant

La disparité entre un capteur à obturateur roulant et un capteur à obturateur global devient particulièrement évidente dans les scénarios d'acquisition d'images dynamiques. Lorsque des objets se déplaçant rapidement sont capturés à l'aide d'un capteur à obturateur roulant, l'effet d'obturateur roulant devient évident. Contrairement aux capteurs à obturateur global où tous les pixels sont exposés simultanément, un capteur à obturateur roulant balaie chaque rangée de pixels du capteur de manière séquentielle. Par conséquent, si un objet se déplace à une vitesse supérieure au temps d'exposition et de lecture du capteur d'image, l'image obtenue est déformée en raison du phénomène d'exposition à la lumière roulante. Ce phénomène est communément appelé "effet d'obturateur roulant".

Effet D'obturateur Roulant Lors De La Capture D'objets En Rotation

Lors de la capture d'objets tournant à grande vitesse en mode rolling shutter, il est courant de rencontrer des distorsions et des artefacts d'obturation, comme le montre l'image fournie.

Dans la comparaison susmentionnée, l'image capturée en mode obturateur global préserve avec précision la forme de la pale de ventilateur, alors que la même image prise en mode obturateur roulant entraîne une déformation.

Effet D'obturateur Roulant Lors De La Capture D'objets En Mouvement Linéaire

Lors de la capture d'objets se déplaçant à grande vitesse en mode rolling shutter, il est fréquent de rencontrer des distorsions et des artefacts d'obturation, comme le montre l'image ci-dessous.

Dans la comparaison ci-dessus, l'objet se déplaçant dans une direction linéaire de gauche à droite, lorsqu'il est capturé en mode obturateur global, conserve avec précision la forme de l'objet. En revanche, l'image capturée en mode obturateur roulant présente des effets d'obturateur roulant, qui se manifestent par un flou horizontal.

Utilisation appropriée - Caméra à obturateur global et caméra à obturateur mobile

Les caméras à obturateur global sont largement utilisées pour capturer des objets en mouvement à grande vitesse sans artefacts ni flou de mouvement. Ces caméras trouvent de nombreuses applications dans divers domaines, notamment le suivi de balles, l'automatisation industrielle, les robots d'entrepôt, les drones et l'imagerie de cellules vivantes. D'autre part, les capteurs à obturateur roulant se distinguent par leur sensibilité exceptionnelle, ce qui les rend adaptés à des applications rentables. Ils sont couramment utilisés pour capturer des objets se déplaçant lentement, comme les tracteurs agricoles, les convoyeurs à faible vitesse, ainsi que les applications autonomes telles que les kiosques et les lecteurs de codes-barres.

Avantages et inconvénients du volet global et du volet roulant

La technologie Global Shutter offre plusieurs avantages notables par rapport à ses homologues :

Qualité d'image supérieure : Les caméras à obturateur global offrent une qualité d'image exceptionnelle. En capturant l'intégralité de l'image simultanément, elles limitent le risque de distorsion de l'image ou d'artefacts généralement associés aux caméras à obturateur roulant.
Distorsion réduite pour les objets en mouvement rapide : Les caméras à obturation globale réduisent considérablement le risque de distorsion des images d'objets se déplaçant rapidement. En capturant l'intégralité de l'image en une seule fois, elles garantissent une représentation plus précise du sujet, sans les distorsions causées par les effets de l'obturateur mobile.
Capture d'événements à grande vitesse : Les caméras à obturateur global sont bien équipées pour capturer des événements à grande vitesse avec une précision inégalée. En capturant simultanément l'ensemble de la scène, elles permettent de documenter avec précision les mouvements rapides et de s'assurer qu'aucun moment crucial n'est manqué.

Voici les principaux inconvénients associés à la technologie du Global Shutter :

Coût plus élevé : Les caméras à obturateur global sont souvent plus coûteuses que leurs homologues à obturateur mobile. La technologie avancée et la synchronisation précise requises pour l'exposition simultanée contribuent à l'augmentation du coût.
Temps de lecture plus longs : Les caméras à obturateur global présentent des temps de lecture plus longs pendant le processus de transfert des charges du capteur d'image. Cela peut poser des limites dans les applications qui exigent des fréquences d'images élevées, car cela peut avoir un impact sur la capacité de la caméra à capturer des séquences rapides de manière efficace.
Disponibilité limitée : Bien que les caméras à obturation globale offrent des avantages uniques, elles ne sont pas aussi largement disponibles sur le marché que les caméras à obturation par roulement. Cette disponibilité limitée peut avoir une incidence sur la facilité à trouver des modèles ou des options spécifiques qui répondent à vos besoins particuliers.
Sensibilité à la lumière plus faible : Les caméras à obturation globale peuvent avoir une sensibilité à la lumière plus faible que les caméras à obturation par roulement. Cela peut entraîner des limitations lors de la capture d'images dans des conditions de faible luminosité, car la capacité de l'appareil photo à recueillir suffisamment de lumière pour une exposition optimale peut être compromise.

Avantages et inconvénients du volet roulant

les principaux avantages des caméras à obturateur roulant sont les suivants :

Une solution rentable : Les caméras à obturateur roulant offrent un avantage indéniable en termes de coût. En général, elles sont plus économiques et plus accessibles que les caméras à obturateur global, ce qui en fait une option rentable pour diverses applications.
Temps de lecture rapides : Les caméras à obturateur mobile se distinguent par une lecture rapide de la charge du capteur d'image. Ce processus plus rapide leur permet de capturer efficacement des fréquences d'images élevées, ce qui les rend particulièrement adaptés aux applications qui exigent une capture d'image rapide, comme la photographie d'action ou de sport.
Efficacité énergétique accrue : En matière de consommation d'énergie, les caméras à obturateur roulant se distinguent par leur efficacité énergétique. Leurs besoins en énergie sont généralement moindres, ce qui en fait un choix écologique et économique pour une utilisation prolongée ou des installations alimentées par batterie.

Les Principaux Inconvénients Du Volet Roulant Sont Les Suivants :

Problèmes de qualité d'image : Les caméras à obturateur mobile peuvent produire une qualité d'image inférieure à celle de leurs homologues à obturateur global. La capture séquentielle de l'image peut introduire des distorsions ou des artefacts, ce qui a un impact sur la clarté et la fidélité de l'image.
Distorsion des objets en mouvement rapide : L'un des inconvénients majeurs des caméras à obturateur mobile est le risque de distorsion lors de la capture d'objets en mouvement rapide. L'image étant capturée à différents moments sur le capteur d'image, les objets en mouvement peuvent apparaître de travers ou étirés dans l'image finale, ce qui nuit à la représentation visuelle voulue.
Défis liés à la capture d'événements à grande vitesse : Les caméras à obturateur mobile peuvent rencontrer des difficultés pour capturer avec précision des événements à grande vitesse. Le temps d'exposition plus long nécessaire à la capture d'images séquentielles augmente la probabilité d'un flou de mouvement ou d'une représentation incomplète des sujets en mouvement rapide, ce qui limite leur efficacité dans les scénarios qui exigent une documentation précise des actions rapides.
Applicabilité limitée dans des domaines spécifiques : Les inconvénients des caméras à obturateur roulant peuvent limiter leur adéquation à certaines applications. Les domaines qui exigent des normes de qualité d'image strictes, comme l'imagerie scientifique ou la photographie à vitesse d'obturation élevée, peuvent trouver les caméras à obturateur mobile moins optimales pour leurs besoins spécifiques.

Comprendre Les Types D'obturateurs électroniques Pour Appareils Photo