Cet article compare les avantages et les inconvénients des modes d'obturation déroulante et d'obturation globale pour les caméras sCMOS. Ces deux modes sont des manières différentes d'exposer la caméra à la scène et de lire l'image. Le choix de l'un ou l'autre mode dépend de l'application et est décrit dans cet article. Certaines caméras sCMOS proposent une option logicielle permettant d'utiliser l'un ou l'autre de ces modes. Quelles sont donc les différences entre ces modes ?
Dans ce mode, la zone de la caméra est divisée en deux moitiés et chaque ligne, en partant du centre, est exposée au champ visuel. L'onde de lecture se propage du centre vers le haut pour la partie supérieure et du centre vers le bas pour la partie inférieure du capteur. Par conséquent, les lignes adjacentes du réseau sont exposées à des moments légèrement différents. La fréquence de lecture maximale étant généralement de 560 MHz, le délai entre les lignes adjacentes est de 10 ms. Une fois l'exposition de toutes les lignes terminée, l'onde de lecture traverse à nouveau le capteur et transfère toutes les charges de chaque ligne au nœud de lecture. Pour ce processus, les lignes inférieures et supérieures du capteur (comprenant généralement 2 000 pixels dans une dimension) commencent leur exposition 10 ms (1 000 × 10 ms) plus tard que les lignes centrales. Cela peut poser problème si l'image se déplace très rapidement, comme les pales d'un ventilateur, car la scène se déplace plus vite que ce que le mode d'obturateur roulant de la caméra peut suivre. La figure ci-dessous montre un ventilateur statique et l'image d'un ventilateur en mouvement prise avec un appareil photo fonctionnant en mode obturateur roulant
La distorsion spatiale est évidemment visible dans l'image du ventilateur en mode obturateur roulant.
L'autre inconvénient de ce mode est que les différentes parties de l'image exposée ne sont pas exactement corrélées dans le temps. La synchronisation de l'appareil photo avec un déclencheur externe est également difficile et la procédure est très complexe. Cependant, le mode obturateur roulant peut convenir aux applications où un petit objet ne se déplace pas très vite. On peut ainsi bénéficier du faible bruit de lecture (généralement 1,2 e) et des cadences d'images rapides qu'offre ce mode (100 ips).
Mode obturateur global : Dans ce mode, la caméra sCMOS fonctionne exactement comme un CCD interligne. Tous les pixels sont exposés simultanément à la lumière. Avant l'exposition, le pixel est maintenu libre de charge et, après, les charges sont transférées au nœud de lecture. Toutes les parties de l'image obtenue avec ce mode sont capturées avec précision et simultanément. Il n'y a aucune distorsion spatiale et la synchronisation avec un déclencheur externe est très simple. En revanche, le mode obturateur global présente un bruit de lecture plus élevé (généralement deux fois plus important que celui de l'obturateur roulant, environ 2,5 e) et nécessite une image d'arrière-plan pour réinitialiser l'image, ce qui réduit la fréquence d'images de moitié par rapport à une image en mode obturateur roulant non synchronisé.
Ainsi, selon l'application et compte tenu de la vitesse, de la taille, de l'importance de la corrélation temporelle, du rapport signal/bruit, des exigences de fréquence d'images, etc., l'un ou l'autre mode est sélectionné. La figure ci-dessous présente une autre image d'une voiture en mouvement où la distorsion due au mode d'obturateur roulant, appelé à juste titre « effet d'obturateur roulant », est observée. L'image globale de l'obturateur ne présente aucune distorsion.
