一、基础定义
- 两个易区分名词
1）Line Time（行周期 / 单行总周期）
完整处理一行像素的总耗时，包含：有效像素读出时间 + 水平消隐 HB，寄存器参数常标注为HTS（Horizontal Total Size），单位 μs。
Line Time=HTSPCLK像素时钟Line\ Time = \frac{HTS}{PCLK_{像素时钟}}LineTime=PCLK像素时钟HTS
2）Line Readout Time（行读出时间，狭义 Tro）
仅指一行有效像素电荷转移、ADC 转换、信号输出的纯读出耗时，不含行消隐；行业口语中常把 Line Time 直接称作 line readout time。
Line Readout=有效行像素宽度像素PCLK频率Line\ Readout = \frac{有效行像素宽度}{像素PCLK频率}LineReadout=像素PCLK频率有效行像素宽度
通俗理解
CMOS 传感器是逐行串行读出：从上到下一行一行把像素光电子转为数字信号。
Line Readout Time = 读完一整行像素数据需要的时间。
二、一帧总读出时长（整帧读出总延迟）
总读出时间 = 总行数 × Line Time
例：1080 行、单行时间 30μs
总读出延迟 = 1080 × 30μs = 32.4ms
这个帧总读出差是卷帘快门所有问题的根源。
三、单行时序构成（卷帘 Rolling Shutter）
单行完整流程： - 行复位 Reset：清空该行势阱，曝光积分开始
- 积分曝光 Integration：光电二极管积累光电子
- 读出 Readout：电荷转移→列 ADC 采样→输出数据（核心 Line Readout Time）
- 水平消隐 HB：行间稳定、模拟电路复位、预留同步缓冲，无有效像素数据
四、计算公式实例
条件：有效行宽 2688 像素，单像素占 2 个 PCLK，PCLK=108MHz
单行读出时间：
Tro=2688×2108000000≈50μsTro=\frac{2688×2}{108000000}≈50μsTro=1080000002688×2≈50μs
五、对成像与参数的核心影响 - 卷帘快门：果冻效应（最关键）
卷帘 CMOS每行曝光起止时刻错开一个 Line Time，第一行与最后一行相差「总行数 ×Line Time」。
- Line Time 越大 → 整帧读出总延迟越长
- 高速运动物体 / 快速摇机：画面倾斜、扭曲、螺旋桨弯曲、视频抖动畸变
- 全局快门 GS 无此问题：全部像素同时曝光，读出仅在曝光结束后执行，行读出时差不影响成像
- 曝光时间单位换算
Sensor 寄存器曝光值单位为 “行”：
实际曝光时长 = 寄存器行数 × Line Readout Time
例：寄存器曝光设 500 行，单行 20μs
真实曝光 = 500 × 20μs = 10ms
最小曝光下限≈1 个 Line Time（卷帘模式最短只能曝光一行） - 帧率上限约束
帧率 FPS 受总行数、Line Time 双重限制：
FPSmax≈1VTS×Line TimeFPS_{max}≈\frac{1}{VTS × Line\ Time}FPSmax≈VTS×LineTime1
VTS = 垂直总行数（有效行 + 垂直消隐 VB）
缩短 Line Time（提升 PCLK、减小 HTS）可直接拉高帧率。 - 高光 Blooming、Smear 垂直拖尾关联
读出阶段像素仍持续受光：
- Line Readout 越长，饱和像素溢出电荷积累时间更久，Blooming 光晕扩散更严重；
- 强光场景下，长时间读出会加剧垂直 Smear 亮线（CCD / 卷帘 CMOS 通病）。
- 频闪、工频条纹（50/60Hz 灯光）
室内交流灯光明暗周期固定，若曝光时间不是工频周期整数倍，会出现横向明暗条纹；
而曝光时间由 Line Time 换算而来，调整 Line Time/PCLK 可改善频闪抑制效果。 - 同步与触发精度
多相机同步、外部触发拍照时，单行读出时差会造成多图目标错位；工业高速视觉必须选用短 Line Time 传感器或全局快门。
六、卷帘快门 vs 全局快门 读出逻辑差异
卷帘 Rolling Shutter（手机 / 消费 CMOS 主流） - 逐行复位→逐行曝光→逐行读出，曝光与读出重叠进行
- Line Readout 直接决定行间曝光时差，产生果冻畸变
- 成本低、像素填充率高
全局 Global Shutter（工业 / 车载高速） - 全帧同时复位、同时结束曝光，电荷存入像素内遮光存储电容
- 曝光完成后，再逐行读出；Line Readout 只影响读出速度，不产生运动畸变
- 像素结构复杂，成本更高、满阱容量略低
七、工程调优手段（缩短 Line Readout Time） - 提升 Sensor MCLK/PLL 倍频，拉高像素 PCLK 时钟；
- 减小 HTS（水平总宽度），压缩水平消隐 HB；
- 开启 Binning 像素合并（2×2/4×4），单行像素数量减半；
- 降低输出位深（12bit→10bit/8bit），减少单像素占用时钟；
- 多路 MIPI 并行输出，分担读出带宽。
八、关键术语速记 - Line Readout Time：单行像素 ADC + 数据输出纯读出耗时
- Line Time / HTS：含消隐的完整单行周期，驱动常用基准
- 总帧读出延迟 = 总行数 × Line Time → 果冻效应核心来源
- 曝光 (ms) = 曝光行数 × Line Time
- 缩短行读出时间：提升帧率、减轻畸变、弱化 blooming/smear
