跟着卷卷龙一起学 Camera--Rolling Shutter

Rolling shutter 是现在 cmos sensor 普遍采用的技术，它是相对于 global shutter 而 言的一个概念。 用 rolling shutter 的 sensor，图像的每一行的曝光不是不同的，而在显示的时候，图像 的所有行是作为一个整体同时显示的。所以在拍摄高速运动，旋转的物体，或者光源迅 速变化的时候，就会出现所谓的 rolling shutter 效应，或者 rolling shutter 缺陷。 Rolling shutter 主要有四种缺陷： 1.摇摆扭曲：也叫果冻效应。

1. 歪斜扭曲：比如在高速运动中的汽车拍直立的物体

1. 肥瘦扭曲：比如拍旋转的扇叶，有的叶片变肥，有的变瘦。

4.部分曝光：由于光源（闪电，闪光灯）的迅速变化，导致图像各部分曝光不一致。

这些缺陷都是由于 rolling shutter 每行曝光时间的不同产生的。 Rolling shutter sensor 是逐行 reset，曝光，readout，如下图：黑色，白色，桔色所 示。

在行与行之间微小的时间差在拍摄相对相机高速运动的物体时候，就会造成上述的四种 缺陷。业内常用机械快门 mechanical shutter 配合带有 global reset 的 sensor 来消除 rolling shutter effect。如下图所示：

Global reset 以后，打开机械快门，所有的行曝光起点都是一样的，经过一定曝光时间 后，关闭机械快门，这样所有的行感光时间都是一样的，等待所有行曝光结束，readout 结束，一帧完成。这种方法可以去除 rolling shutter effect，其缺点是帧率会降低：只有等待所有行都 readout 结束了，才能开始下一帧的 reset。而一般的 rolling shutter，最后一行还没 readout，第一行早就完成了 readout，可以准备开始下一帧的曝光了。 对于不支持 global reset 的 sensor，就得需要很精确的 timing 控制。如下图所示：

需要计算出准确延迟，能够让机械快门的曝光窗口正好落在最后一行曝光的开始后与第 一行的 readout 前。 这种方法的缺点就是 sensor 的曝光时间会受到一定程度的限制。