一、 曝光类型
CMOS Sensor 一般存在两种曝光方式：全局曝光（ global shutter ）和卷帘曝光（ rolling shutter ）。CCD Sensor 只有全局曝光的工作方式。
全局曝光是通过整幅场景在同一时间曝光实现的。Sensor 所有像素点同时收集光线，同时曝光。即在曝光开始的时候，Sensor 开始收集光线,在曝光结束的时候，光线收集电路被切断。然后 Sensor 值读出即为一幅照片。
图 1
全局曝光 Sensor 实现如图 1 所示，Sensor 的所有行同时开始曝光，并同时结束曝光，在曝光结束后，Sensor 将所有电子从感光区转到存储区，之后逐行地读出像素数据。这样曝光的好处是获得图像每一行的曝光时间比较一致，并且在拍摄运动物体时图像不会出现偏移和歪斜。
卷帘曝光是通过 Sensor 逐行曝光的方式实现的。在曝光开始的时候，Sensor 逐行扫描逐行进行曝光，直至所有像素点都被曝光。当然，所有的动作在极短的时间内完成。
图 2
逐行曝光 Sensor 实现如图 2 逐行曝光模式所示。与全局曝光不同，逐行曝光是从第一行开始曝光，一个行周期之后第二行才开始曝光。依次类推，经过 N-1 行后第 N 行开始曝光。第一行曝光结束后开始读出数据，读出一行需要一行周期时间（ 含行消隐时间 ）。至第一行完全读出后，第二行刚好开始读出，依次类推，当第 N-1 行读完后，第 N 行开始读出，直到整幅图像完全读出。逐行曝光的 Sensor 技术难度较全局曝光 Sensor 低，价格便宜，且分辨率较大，对于一些静态图像拍摄是不错的选择。但是对于运动的物体，很容易出现拖影和重叠现象。
二、 曝光的设置
以 OV Sensor 的曝光为例：曝光时间 Exposure time =Tline *行长，Tline = HTS/SYS_CLK ；行长为相关寄存器值。
图 3
但每颗 Sensor 的曝光值都有一定的限制，最小值和最大值会在 Datasheet 上标明。如下图，即标明：最小的曝光时间为 1Tline，最大曝光时间为（ VTS-12 ）Tline。
图 4
三、 帧率和曝光的关系
相机上的图像采集过程包括两个截然不同的部分。第一部分是曝光，曝光完成后，进行第二部分 Readout 过程。Readout 过程即是指从传感器的寄存器中读出数据并传送出去。
关于图像采集过程，一般有两种方法：非重叠模式（ non-overlapped ）曝光和重叠模式（ overlapped ）的曝光。在非重叠模式中，每个图像采集的周期中，相机在下一个图像采集开始前，均要完成曝光/读出整个过程。如图 5 所示。
图 5
虽然非重叠模式，可适合于许多情况下，但它并不是最有效的方式。为了提高相机的帧率，允许在下一帧图像开始曝光时候，将前一帧获得的图像数据读出并传送出去。如图 6 所示。
从图中我们可以看到，相机读出数据和下一帧曝光开始出现重叠的情况，在同一个时刻内，相机执行两个操作，导致在同样的单位时间内，在重叠曝光模式下，可以采集到更多的图片，即相机的帧率更高。
图 6
以 OV10640 为例，采用的即是重叠曝光的方式，OV10640 采用电子滚动快门( ERS )控制曝光见图 7。像素阵列首先逐行重置，当曝光时间过去后，逐行读取像素阵列。因此，OV Sensor 会出现将曝光时间增加过大之后，会导致相机的帧率下降，而且下降得很厉害。
图 7
本篇文章介绍了图像传感器（ 以 OV10640 为例 ）曝光的设置，如果有问题需要交流，请在博文下提问。
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【参考文献】
OV10640-rev-1F-Product-Specification-a-CSP_Version-2-01
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