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拍运动物体时,卷帘快门相机能否逆袭全局快门相机?

时间:2024-06-20  17:38:21  来源: 深圳市轩展科技有限公司  浏览数: 4

在常规的认知中,很多用户都认为,拍摄运动物体时,首先想到的是全局快门相机,认为它不会产生拖尾现象,一定比卷帘快门相机好。事实是这样吗?

首先,给大家普及一下全局快门相机和卷帘快门相机的定义、工作原理及优势。


全局快门相机VRS-HD5365
全局快门相机

#定义:
全局快门相机(Global Shutter Camera)是一种采用全局快门曝光技术的相机。

#工作原理:
其工作原理是在同一时间点对整个图像传感器的所有像素进行曝光,然后同时读取所有像素的信号,从而捕捉整个图像。

#优点:
能够在拍摄运动物体时避免出现图像扭曲或者“滚动快门”效应,因为全局快门会同时曝光整个图像传感器。
适用于捕捉快速移动物体或高速运动的场景,图像更加清晰和准确。
适用于测量运动物体的速度和位置,例如机器视觉、运动分析等应用。

#缺点:
成本较高,通常比卷帘快门相机更昂贵。
在低光条件下可能会受到噪音影响,表现不如卷帘快门相机。
对于静态或低速物体的拍摄,可能并没有明显的优势。

#应用场景:

全局快门相机通常用于需要高速拍摄或者对物体进行精确测量的应用领域,如机器视觉、运动分析、医学影像等。

卷帘快门相机FCB-CV7520
卷帘快门相机

#定义:
卷帘快门相机(Rolling Shutter Camera)是一种采用卷帘快门曝光技术的摄像机。

#工作原理:
其工作原理是通过逐行逐列地曝光和读取图像,类似于窗帘一样从上到下或者从左到右进行曝光。在拍摄时,每一行或者每一列的像素会按顺序被曝光和读取,因此在拍摄运动物体时可能会出现图像扭曲或拖尾的现象。

#优点:
在静态或低速物体的拍摄中表现良好。
在低光条件下通常表现较好,噪音较少。

#缺点:
在拍摄高速运动物体时可能会出现图像扭曲或拖尾的现象,影响图像质量。
不适用于测量运动物体的速度和位置,可能出现误差。
对于一些专业应用领域,如机器视觉、运动分析等,可能表现不如全局快门相机。

#应用场景
卷帘快门相机适用于大多数的场景,比如安防监控、无人机、医疗、视频会议等。它们通常价格较为实惠,并且性能稳定可靠。然而,在需要捕捉高速运动或者对物体进行精确测量的专业应用领域,通常情况下,卷帘快门相机可能无法满足需求。


全局快门相机与卷帘快门相机在自然曝光下的对比

实测效果对比

针对拍运动物体时,全局快门相机是不是一定不会出现拖尾的现象,是不是一定比卷帘快门相机好的问题,轩展科技高级工程师Danny Wang专门做了实测效果对比。

#测试内容:
测试对象:低速转动和高速转动的风扇
测试条件:图像格式相同,均为1080P60

#实测结果:
1、在自动曝光的状态下,拍摄低速转动的风扇,全局快门相机和卷帘快门相机都会产生比较严重的拖尾现象,风扇叶边缘不清晰。

2、当曝光时间逐渐调小。
(1)1/100秒时,全局快门相机所捕捉的图像拖尾现象明显小了很多,而卷帘快门相机的则变化不大;
(2)1/250秒时,全局快门相机所捕捉的图像拖尾现象基本没有了,风扇叶边缘非常清晰,而卷帘快门相机的仍然不是很清楚;
(3)1/500秒时,卷帘快门相机所捕捉的图像拖尾现象改善了很多,风扇叶边缘也有些清晰了,全局快门相机就不用说了,即使把风扇的速度跳到最快档位,所捕捉到的风扇叶边缘也是很清晰的,只是这时候画面上噪点会比较多,也比较暗;

(4)1/1000秒时,卷帘快门相机所捕捉的图像拖尾现象完全消失了,风扇叶边缘也变得非常清晰,而且这时候,画面的噪点和明暗度变化不大,不会影响图像的正常输出,而全局快门相机则做不到。


全局快门相机与卷帘快门相机在1/250秒下的对比


结论:

拍运动物体时,全局快门相机能输出清晰的图像,卷帘快门也同样可以做到,只不过是需要在更小的曝光时间下实现,而且,在整个画面上噪点较少,不会影响图像的清晰度。

有一句话说得很好,“纸上得来终觉浅”,通过轩展科技高级工程师Danny Wang的实测,全局快门相机和卷帘快门相机应该怎么选?

我想你心里已经有了答案。



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