全局快門與捲簾式快門
圖像感測器的作用是將光學圖像轉換為數字信號，該信號隨後可由圖像信號處理器處理。
廣泛用於相機的兩種圖像感測器類型是科學級電荷耦合器件（CCD）和科學互補金屬氧化物半導體（CMOS或sCMOS）。這兩種技術之間存在許多相似之處，但一個主要區別是每個感測器讀取在給定像素處累積的信號的方式。
CMOS感測器有兩種快門方式，捲簾快門(rolling shutter)和全局快門(global shutter)。捲簾快門通過對每列像素使用A/ D來提高讀取速度，每列像素數量可達數千。任何一個轉換器數字化的像素總數顯著減少，從而縮短了讀取時間，從而縮短了幀速率。雖然有許多並行A/ D共享工作負載，但整個感測器陣列仍必須轉換為一個一次排。這導致每行讀出之間的時間延遲很小。不是等待整個幀完成讀出，以進一步最大化幀速率，每個單獨的行通常能夠在完成前一幀的讀出後開始下一幀的曝光。快速時，每行讀數之間的時間延遲轉換為每行開始曝光之間的延遲，使它們不再同時發生。結果是幀中的每一行將暴露相同的時間量，但在不同的時間點開始曝光，允許兩幀的重疊曝光。最終幀速率取決於滾動讀出過程的完成速度。一個典型的讀取過程如下所示：
和機械式焦平面快門一樣，捲簾快門對高速運動的物體會產生明顯的變形。而且因為其掃描速度比機械式焦平面快門慢，變形會更加明顯。例如如果數據的讀出速度是每秒20幀，那麼圖像頂部和底部的曝光先後差異將多達50毫秒。
CMOS圖像陣列的圖形描述如圖2。每行中的QRS晶體管的柵極都將連接到像素陣列左側的行選擇電路，從而允許控制哪一行像素應連接到列放大器。在陣列的頂部，所有源極跟隨器輸出將通過行選擇晶體管連接到列放大器。為了產生數字數字，來自列放大器的信號被提供給模數轉換器，該模數轉換器對於所有列放大器是通用的，或者為了提高轉換速度，為每列複製
現在通過激活要讀取的行的行選擇信號來執行CMOS圖像感測器的讀出過程，該行選擇信號將該行的像素連接到列放大器。讀出是兩步過程，首先讀出浮動擴散複位後的信號，並將其存儲在列級的採樣和保持電路中。在此之後，立即讀出光信號並減去複位信號，然後由ADC將結果轉換為數字編號並從感測器讀出。
由於行是按順序讀出的，因此在陣列上累積的每一行的積分之間會有一段時間延遲。如圖3左所示。該捲簾快門是CMOS圖像感測器的特徵，其在包含移動物體的圖像中引入失真。失真量將取決於諸如幀速率（每秒捕獲的幀數）以及移動物體的速度和方向等因素。當手機或物體移動時，手機拍攝的視頻中出現的「果凍」印象是由於這種現象造成的。滾動快門效果的圖像示例如圖2右所示:
和捲簾快門相比，全局快門(global shutter)最主要的區別是在每個像素處增加了採樣保持單元，在指定時間達到後對數據進行採樣然後順序讀出，這樣雖然後讀出的像素仍然在進行曝光，但存儲在採樣保持單元中的數據卻並未改變。這種結構的主要缺點在於增加了每個像素的元件數目，使得填充係數降低，所以高解析度的sensor設計難度和生產成本都很高，另外採樣保持單元還引入了新的噪音源。
CCD相機通常在全局快門(global shutter)模式下使用行間傳輸CCD。 在全局快門模式下，每個像素在同一時刻同時曝光。 當圖像逐幀變化時，這尤其有用。 然而，當涉及幀速率時，CCD具有固有的缺點。 曝光完成後，來自每個像素的信號被串列傳輸到單個模數轉換器（A / D）。CCD的最終幀速率受到單個像素傳輸然後數字化的速率的限制。 感測器中傳輸的像素越多，相機的總幀速率就越慢。
CCD感測器具有「免費」全局快門的優點。對於行間CCD，所有像素都同時移入傳輸寄存器。幀傳輸CCD將類似地允許全局電子快門，因為電荷包可以如此快地向下移動到光屏蔽區域中，使得與第一行相比，最後行的累積額外電荷可以忽略不計。然而，當在圖像的一部分中存在強光源時，在這種類型的感測器中可能發生稱為拖尾的現象。當電荷包向下移動通過光源照射的區域時，它們可以累積足夠的信號以產生通過光源的圖像從頂部到底部垂直延伸的亮條紋。行間CCD也會受到拖尾的影響，但在這種情況下，原點是由於光子散射到垂直傳輸寄存器中。
除了消除滾動快門效果之外，全局快門的另一個重要應用是閃光攝影。在下面更詳細描述的氙閃光燈的情況下，閃光脈衝太短以至於頂部和底部行很可能不會被閃光燈同時曝光，導致圖像中的亮帶和暗帶。當曝光時間等於反幀速率時，發生所有行同時曝光的唯一情況。然後，如果最高幀速率是例如每秒30幀，則使用閃光燈時可達到的最短曝光時間是1/30秒。對於手機攝像頭，f值大約在2.0-2.8之間無法更改，這意味著只有在場景太暗以至於沒有被閃光燈照亮的背景時，才能使用閃光燈。不要被環境光過度曝光。為了擴展閃光燈的有用性，必須允許更短的曝光時間。因此，必須使用全球機械或電子快門。
與行間傳輸CCD一樣，CMOS像素內的額外元件將限制填充因子。這可以通過在像素陣列頂部添加微透鏡來解決。該技術用於CCD和CMOS感測器，並且隨著像素尺寸不斷縮小而變得越來越重要。
可以通過使用外部機械快門來獲得用於CMOS感測器的全局快門。在這種情況下，採用全局重置。實際上，這意味著機械快門首先完全打開，所有光電二極體同時複位，然後開始集成如圖4。
在積分期結束時，機械快門關閉。然後可以按順序讀出像素行，就像在捲簾式情況下一樣。由於在讀出期間沒有光將到達像素，因此獲得正確曝光的圖像。該方案的一個缺點是如果像素的暗電流（見下文）足夠大，則圖像將包含在圖像上改變的暗電平偏移。這也會導致圖像上的暗雜訊發生變化。在今天的CMOS感測器中，暗電流通常很低，這很可能不是問題。
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