グローバルシャッターが画像の歪みを軽減する方法

📸ローリングシャッターと画像の歪みを理解する

従来のデジタル カメラでは、ローリング シャッターがよく使用されています。ローリング シャッターは、イメージ センサーのさまざまな部分をさまざまなタイミングで露出します。この連続スキャン方式では、特に高速で移動する物体を撮影する場合やカメラ自体が動いている場合に、望ましくない歪みが生じる可能性があります。

画像の歪みはローリング シャッター効果とも呼ばれ、さまざまな視覚的アーティファクトとして現れます。これには次のものが含まれます。

• 歪み: 直線が傾いて見える。
• 揺れ: 画像が揺れたり振動したりしているように見えます。
• 部分的な露出: 画像のさまざまな部分が異なる時間に露出されるため、明るさや色が不一致になります。

これらの歪みは、イメージ センサーが一度にすべて露光されないために発生します。代わりに、ラインごとにスキャンされるため、フレームの上部と下部の間に時間遅延が生じます。この遅延は、多くの場合、ミリ秒単位で測定されますが、動的なシーンをキャプチャするときには、目立った歪みを引き起こすのに十分です。

⚙️グローバルシャッターソリューション: 同時露光

グローバル シャッターは、画像キャプチャに対して根本的に異なるアプローチを提供します。ローリング シャッターとは異なり、グローバル シャッターはイメージ センサー全体を同時に露出します。つまり、フレーム内のすべてのピクセルが同じ時間光にさらされるため、画像の歪みの原因となる時間遅延がなくなります。

仕組みは次のとおりです:

• センサー全体がリセットされ、露出の準備が整います。
• すべてのピクセルが同時に光にさらされます。
• 光を遮断し、センサーから画像データを読み出します。

グローバル シャッターは、シーン全体を一瞬で捉えることで、動きを効果的に止め、ローリング シャッターに伴う歪みを防ぎます。そのため、精度と忠実度が重要となるアプリケーションに最適です。

✨グローバルシャッターの利点

グローバル シャッターを使用する利点は、画像の歪みを軽減するだけではありません。ローリング シャッターに比べていくつかの利点があるため、特定のアプリケーションでは好ましい選択肢となります。

モーションアーティファクトの低減

グローバル シャッターは、高速で移動する物体をぼやけたり歪んだりすることなく撮影するのに優れています。これは、スポーツ写真、高速ビデオ撮影、および動く部品を追跡するマシン ビジョン システムでは非常に重要です。

正確な形状表現

グローバル シャッターは、歪みや揺れを排除することで、キャプチャされた画像内でオブジェクトが正確に表現されることを保証します。これは、正確な測定やオブジェクト認識が必要なアプリケーションでは特に重要です。

一貫した露出

すべてのピクセルが同時に露出されるため、グローバル シャッターでは画像全体にわたって一貫した明るさと色が得られます。これにより、ローリング シャッターで発生する可能性のある部分的な露出の問題が解消され、より均一で視覚的に魅力的な画像が得られます。

3D再構築の改善

3D スキャンおよび再構築アプリケーションでは、正確な画像データが不可欠です。グローバル シャッターは、正確な 3D モデルを作成するために必要な、正確で歪みのない画像を提供します。

🆚グローバルシャッターとローリングシャッターの比較

グローバルシャッターとローリングシャッターの主な違いを理解することは、特定のアプリケーションに適したカメラを選択する上で非常に重要です。

ローリングシャッター

• イメージセンサーの連続露光。
• 画像の歪みやモーションアーティファクトの影響を受けやすくなります。
• 通常、消費者向けカメラやスマートフォンに搭載されています。
• 一般的に、グローバルシャッターセンサーに比べてコストが低くなります。
• 一部の実装ではダイナミック レンジが高くなります。

グローバルシャッター

• イメージセンサー全体を同時露光します。
• 画像の歪みやモーションアーティファクトを最小限に抑えます。
• 産業用カメラ、高速カメラ、マシンビジョンシステムでよく使用されます。
• 通常、ローリングシャッターセンサーに比べてコストが高くなります。
• 一部のローリングシャッターセンサーと比較するとダイナミックレンジは低くなりますが、進歩は続いています。

グローバル シャッターとローリング シャッターのどちらを選択するかは、アプリケーションの特定の要件によって異なります。高速で移動する物体を捉えたり、歪みを最小限に抑えたりすることが重要な場合は、グローバル シャッターの方が適しています。ただし、コストが主な懸念事項であり、画像の歪みが大きな問題でない場合は、ローリング シャッターで十分な場合があります。

🔬グローバルシャッターの用途

グローバルシャッターは、正確で歪みのない画像撮影が不可欠な幅広いアプリケーションで採用されています。

マシンビジョン

産業オートメーションでは、グローバルシャッターは、物体認識、品質管理、ロボット誘導のためのマシンビジョンシステムで使用されます。これらのアプリケーションでは、可動部品の鮮明な画像を歪みなく撮影する能力が非常に重要です。

モーションキャプチャ

グローバル シャッターは、モーション キャプチャ システムで俳優や物体の動きを追跡するために使用されます。グローバル シャッターによって提供される正確で精密な画像データにより、動きが正確にキャプチャされます。

仮想現実（VR）と拡張現実（AR）

VR および AR アプリケーションでは、グローバル シャッターを使用して現実世界をキャプチャし、仮想要素を重ね合わせます。画像の歪みがないため、仮想要素が現実世界のシーンと正しく位置合わせされます。

科学画像

グローバルシャッターは、顕微鏡検査や分光法など、分析には正確で歪みのない画像が不可欠な科学的画像処理アプリケーションで使用されます。

高速写真撮影とビデオ撮影

動きの速いイベントを撮影するには、グローバルシャッターの速度と精度が必要です。科学研究​​からスポーツの素晴らしい瞬間の撮影まで、これらのシャッターは不可欠です。

📈グローバルシャッター技術の未来

グローバル シャッター テクノロジーは進化を続けており、パフォーマンスの向上とコストの削減に重点を置いた継続的な研究開発が行われています。センサーの設計と製造の進歩により、解像度、フレーム レート、ダイナミック レンジが向上したグローバル シャッター センサーが実現しています。

開発の重要な領域の 1 つは、グローバル シャッター テクノロジをより小型で手頃な価格のカメラに統合することです。これにより、趣味人や愛好家を含む幅広いユーザーがグローバル シャッターをより利用しやすくなります。

もう 1 つの傾向は、モバイル デバイスでのグローバル シャッターの使用が増えていることです。スマートフォンやタブレットの性能が向上するにつれて、拡張現実や 3D スキャンなど、正確で歪みのない画像を必要とするアプリケーションでグローバル シャッターが使用されることが増えています。