让子弹飞一会儿——探究海图微电子的全局快门技术

   电影场景中，时常用特效去特意慢放一些快速运动的镜头，将一闪而过的瞬间用每一帧记录下来。在现实中可以做到吗？答案是肯定的。这就不得不提到海图微电子CMOS图像传感器芯片的看家本领：全局快门技术。在我们高速、高帧率的全局快门CMOS图像传感器芯片的眼中，你完全跟得上李小龙的左手右手一个慢动作，看得清电风扇的每一片扇叶，连子弹都可以飞好一会儿。所以，如果这世界上真的有“火云邪神”，那他的眼睛一定是全局快门的。

   一、什么是“全局快门”

   全局快门（Global Shutter）的核心是“同步”——图像传感器芯片上所有像素同时开始曝光、同时结束，就像相机给整个场景拍“集体快照”。而常见的卷帘快门（Rolling Shutter），是从上到下逐行曝光，就像拉窗帘一样，由于每行像素的拍摄存在时间差，高速运动的物体就会变形。举个例子，拍高速旋转的风扇，卷帘快门会让风扇叶片扭曲，出现“果冻效应”。而全局快门则能清晰定格风扇叶片的转动细节，这就是全局快门同步曝光的魔力。

   凭借全局快门的这一核心优势，彻底告别果冻效应，运动物体成像零畸变，适合体育摄影、高速抓拍；支持多设备同步拍摄，比如无人机编队、工业检测的多相机协同；成像精度高，边缘锐利，满足工业检测、交通违章抓拍的精准需求。

   二、电荷域 vs 电压域

   全局快门的核心是“先存后读”——曝光后先把图像信号存起来，再逐行读取。根据存储方式，主要分两种技术：电荷域全局像素和电压域全局像素。

   1、电荷域全局像素：原理是把光转化的电荷信号直接存入专用电容，再进行图像信号读取。

   优点：无电压转换损耗，信噪比高，低光环境下画质更干净；

   缺点：电荷容易泄漏，像素内部需增加挡光结构隔绝寄生光的影响，对工艺要求高，像素密度难提升。

   2、电压域全局像素：原理是先把光转化的电荷信号转换成电压信号，再将电压信号存入专用电容，最后进行图像信号读取。

   优点：读取速度快，抗泄漏能力强，无需挡光结构，像素密度较高；

   缺点：转换过程会引入少量噪声，动态范围略低于电荷域。

   工业场景多用电荷域方案，追求高画质；而高速抓拍设备更青睐电压域，看重响应速度。不过，随着技术的不断发展、工艺能力的不断提升，两个派系的基本功越来越扎实，都在弥补自己的短板。所以，在目前绝大多数的市场应用中，既有电荷域的产品，也有电压域的产品。

   三、海图微电子的全局快门系列产品

   全局快门芯片不再是专业设备的专属，它已全面走进我们的生活。海图微电子的全局快门产品，可广泛应用于工业检测、智能交通、机器视觉、无人机、车载、运动相机、扫码等市场领域。我们推出了涵盖不同分辨率的4M（HT401A）、5M（HT501A）、12M（HT1201A）、16M（HT1601A）等中高端机器视觉系列产品，同时还拥有8M（HT801，1000fps）、8M（HT802，2000fps）、2M（HT2300，2500fps）等高帧率系列产品。明年开始，海图微电子将逐步推出2400万像素以上的全新一代超大面阵的高端全局快门系列产品，包括24M（HT2401A）、36M（HT3601A）、64M（HT6401A）等等，满足科学仪器、航拍测绘等的应用需求。