o processo de captura de imagens (registro da luz que incide no sensor projetada pelas lentes da câmera) é o mesmo, tanto para sensores do tipo CCD como para sensores do tipo CMOS. O sensor na verdade é um array (conjunto de elementos dispostos em fileiras, formando linhas e colunas) de minúsculas células fotoelétricas, onde cada uma delas corresponde a um pixel na imagem. Nestas células, partes mais claras da imagem geram quantidade maior de energia e partes mais escuras, quantidade menor, o que permite, desta forma, a tradução da imagem em impulsos elétricos. A energia gerada é acumulada em dispositivos eletrônicos - acumuladores, que a seguir são lidos e o resultado irá compor o sinal de vídeo extraído do sensor.

Para ambos, CCD e CMOSs portanto, existe um período de exposição à luz, onde a energia gerada em cada pixel é individualmente armazenada (acumulada) em dispositivos que fazem essa função - acumuladores de carga - ou seja, para cada pixel existe um acumulador associado.

Após determinado tempo de exposição (por exemplo 1/30seg., para uma câmera registrando 30 quadros por segundo no modo progressive scan) a leitura do que foi armazenado deve ser feita, repetindo-se no exemplo, outras 29 vezes até completar a cadência de 30qps. Trata-se da velocidade do obturador (shutter speed), que pode nas câmeras de vídeo ser a mesma do padrão escolhido para captura (como 30p no exemplo acima) ou ser ajustada para tempos diferentes. Se for por exemplo ajustada para 1/120 de segundo, ao invés do sensor considerar a carga acumulada para cada pixel em 1/30seg., deve considerar a carga acumulada em um tempo 4x menor. Isso é feito apagando eletronicamente ("zerando") o que foi armazenado nos acumuladores após 3/4 do tempo de exposição, restando somente o tempo de 1/120seg. para o sensor registrar luminosidade.

Após esse tempo o sensor é lido, mantendo-se a cadência do formato escolhido (30qps no exemplo), ou seja, tem-se ainda 30 quadros, mas expostos, cada um, por um tempo menor do que 1/30seg..

De forma análoga opera-se a situação inversa (tempos maiores de exposição), onde os acumuladores demoram mais do que 1 leitura de quadro para serem limpos ("zerados").

De todo modo, sempre ocorrerá uma leitura desses acumuladores a cada 1/30seg. para o formato escolhido (30p).

Existem 2 formas diferentes para efetuar-se essa leitura, decorrente das quais derivam-se os nomes global shutter e rolling shutter.

Na forma global shutter o sensor, após ter ficado exposto à luz pelo tempo estabelecido e ter nesse tempo armazenado energia em seus acumuladores, tem o processo de acumulação de energia interrompido em todos eles simultaneamente.

Em CCDs, a carga acumulada para cada pixel é então medida (verificação da intensidade de voltagem) e o valor obtido é armazenado em um registrador - cada pixel possui seu próprio registrador. Em seguida, todos os acumuladores são simultaneamente limpos (descarregados, "reseted"), no sensor inteiro, iniciando-se um novo tempo de exposição à luz. Os registradores passam a seguir cada um para seus adjacentes ("vizinhos") os valores medidos das cargas, na direção vertical e a seguir horizontal, formando fileiras de indicadores de cargas, as "cargas acopladas" que dão nome ao CCD (charged coupled device). Essas informações, transferidas para fora do sensor, são direcionadas a chips que irão interpretá-las e convertê-las em sinais elétricos analógicos. Outros diferentes processos são empregados a seguir, um deles efetuando a conversão do sinal analógico para sinal digital se a câmera estiver utilizando um formato dessa forma.

Em CMOSs, a implementação mais comum chama-se APS (Active Pixel Sensor), onde a carga acumuada para cada pixel é, ao invés de medida fora do local físico do pixel como nos CCDs, convertida em corrente elétrica e a seguir, amplificada, ainda dentro desse local, através de transistores ali existentes. Desta forma, cada pixel possui seu conjunto individual de transistores, normalmente 3: um para efetuar essa conversão, outro para controlar o "reset" da carga do pixel e outro para controlar o direcionamento da energia para fora da área do pixel.

Essa corrente elétrica é enviada a seguir por cada pixel, para um setor lateral do sensor, destinado a efetuar o processamento desse sinal analógico convertendo-o para sinal digital. O envio é feito através das linhas e colunas que formam o painel de pixels, possibilitando a leitura a qualquer momento, da energia gerada em cada pixel, diretamente. Na montagem do CCD, as cargas são transferidas em fileiras, através dessas linhas e colunas, para fora do sensor (em direção aos processadores ali localizados), impossibilitando essa leitura direta. Esse processo mais rápido de leitura nos CMOS, além de outras características descritas adiante, propicia maior facilidade no uso de velocidades muito rápidas de obturador (shutter speed), viabilizando a construção de câmeras capazes de obter imagens em slow motion a altíssimas taxas.

Além disso, essa forma integrada de trabalho (processamentos de sinal efetuados dentro do próprio sensor e alguns até dentro de cada área individual de pixel) resulta, para o sensor, em menor tamanho, menor consumo elétrico, menor aquecimento e outras características vantajosas em relação aos CCDs.

Por outro lado, a presença dos transistores montados dentro da área de cada pixel prejudica ligeiramente sua a sensibilidade à luz (há menor espaço para captar luz dentro de cada pixel: mais da metade da área reservada para cada pixel é ocupada pelos transistores, sobrando uma pequena área para a célula sensora de luz) o que resulta na menor sensibilidade desse tipo de sensor em áreas de baixas luzes nas imagens capturadas, reduzindo assim o valor de dynamic range do sensor CMOS quando comparado ao sensor CCD.

O processo de interrupção simultânea do registro da luz no sensor mencionado acima (global shutter) pode ser encontrado tanto em CCDs quanto em CMOSs, embora seja pouco comum nestes últimos. Já em se tratando de CCDs, todos eles empregam a forma global shutter.

A implementação de controle variável de tempo de exposição (obturador eletrônico variável) em CMOS é dificultada por exigir o uso de mais transistores ainda, somente para efetuar este controle, dentro da área reservada para cada pixel. A solução utilizada na maioria dos casos é colocar esses transistores na "borda" de cada linha horizontal inteira do sensor, passando a utilizar um processo de leitura linha a linha, ao invés de simultâneo para todo o quadro de imagem, denominado rolling shutter.

Na forma rolling shutter o reset (processo de "zerar" acumuladores, descrito acima) não ocorre ao mesmo tempo para todos os acumuladores de cargas de pixels no sensor, e sim, linha a linha. É como se cada linha horizontal fosse uma "miniatura" de sensor sendo tratada na forma global shutter.

A figura abaixo mostra esquematicamente o funcionamento das duas formas de leitura. Para melhor entendimento, foi suposto nas figuras um sensor com somente 5 linhas (sensores reais possuem número muito maior de linhas, capazes de gerar resoluções como 1.080p por exemplo).

No desenho existem duas fileiras horizontais de quadros, a superior representa o modo de funcionamento do global shutter e a de baixo, a do rolling shutter. O primeiro quadro, acima e à esquerda mostra o que acontece quando o tempo de exposição é encerrado e o sensor está 100% carregado: é feita a leitura das cargas armazenadas em todos os pixels, gerando o sinal de saída "S". A seguir, à direita, ocorre o reset das cargas, quando o sensor inteiro é "limpo" para nova exposição, indicado por "R". O quadro da direita (no setor "b" do desenho) representa o estado de 20% das cargas acumuladas. O próximo, 40%, o seguinte 60% e o último, 80%. Na sequência viria novamente o primeiro quadro da esquerda, com 100%. O exemplo supõe uma imagem totalmente branca enquadrada pela câmera.

Na linha inferior vê-se o que ocorre com o sensor funcionando no modo rolling shutter. O processo é o mesmo, no entanto, ocorre linha a linha, e não quadro a quadro como no global shutter.

Nada muda em termos de tempos de captura e velocidade de shutter, apenas tudo é aplicado linha a linha ao invés de quadro a quadro. Ao término do tempo de exposição (ex. 1/30seg.) tem-se um quadro completo montado tanto em um modo de funcionamento quanto em outro.

No entanto essa forma de montagem linha a linha gera a ocorrência de alguns efeitos na imagem não existentes na montagem quadro a quadro. Esses efeitos são visíveis apenas em determinadas situações não muito comuns de captura, como quando a câmera efetua um movimento rápido de pan por exemplo (durante esse movimento). A figura abaixo exemplifica isso:

Conforme as imagens, uma haste vertical aparece borrada com o movimento horizontal no modo global shutter e aparece inclinada com o modo rolling shutter, durante o movimento, retornando às formas normais quando o movimento cessa, tanto em um modo como em outro. Esse efeito denomina-se skew.

Outros efeitos decorrentes, da mesma forma, são o wobble e o exposição parcial.

CMOSs funcionando no modo rolling shutter tem fabricação menos dispendiciosa do que funcionando no modo global shutter, daí a quase totalidade deles funcionarem dessa forma e o uso decorrente do termo "rolling shutter" para referenciar-se às vezes aos efeitos causados ao invés da técnica utilizada.

Apesar desses efeitos ("defeitos"), os CMOSs permitem algumas características impraticáveis com CCDs; um exemplo é a construção de sensores em tamanhos grandes, como os do tipo full frame (em relação a especificações de fotograma 35mm).