图片来源:山谷阴影画廊
相机的“快门式”和成像的“果冻效应”有着密切的关系。本文简要介绍了两者的关系,并提供实测照片让大家对“果冻效应”有一个感性的认识。
01
快门类型
所有相机都有快门。“快门”是控制曝光时间的部件。百叶窗也是根据结构特点分类的。常见的百叶窗如下。
001机械快门
“机械快门”是通过在感光元件前面设置一组由机械部件驱动的遮光帘或叶片而形成的快门结构。
机械快门的机械部分的运动控制遮光帘或叶片的打开和关闭,而遮光帘的打开时间决定曝光时间。
目前大部分135“单反相机”或可互换镜头的“无反光镜相机”都是电控“焦平面快门”。
焦平面快门
一个“焦平面快门”被放置在光敏元件的前面。“焦平面快门”有两个快门帘,可以以一定的间隔打开和关闭,以确定快门速度。
焦平面快门的开启方式
焦平面快门的曝光模式是从上到下的空间隙。这种曝光模式决定了“焦平面快门”在拍摄高速运动物体时也会产生一定的“果冻效应”。但机械焦平面快门的“果冻效应”比一般的“逐行扫描电子快门”要轻。
大多数小型数码相机和一些135全画幅或APS-C固定镜头相机和大型相机采用“镜间快门”。
间歇快门
“镜间快门”是一种设置在镜头中的机械快门。这个快门有点像光圈,快门的开合是通过叶片的收缩和膨胀来控制的。“镜快门”的开合方式决定了它基本不会产生“果冻效应”。所以,“镜间快门”非常适合拍摄高速运动的物体。
镜子之间快门的打开和关闭
Sigma dp2 Quattro采用镜间快门
002电子快门
随着科学技术的发展和人们对特定拍摄环境下“完全无声”拍摄的需求,“电子快门”功能近年来被许多相机采用,成为一种拍摄功能选项。现在很多新的单反或者无反光镜相机菜单都有“无声快门”的选项,也就是“电子快门”,摄影师可以使用。
电子快门主要分为两类:“逐行扫描电子快门”和“全局电子快门”
目前,由于技术限制,大多数数码相机使用的电子快门是逐行扫描电子快门。这种电子快门其实是一种卷帘式快门。电子快门由电子芯片控制,CMOS逐行扫描形成图像。
互补金属氧化物半导体电子快门
由于技术限制,大多数逐行扫描电子快门在拍摄高速运动的动物时会产生严重的“果冻效应”,使最终的画面出现变形或扭曲的形态。
逐行扫描电子快门果冻效应的产生原理
索尼α6300电子快门下的果冻效果
以上照片是作者使用索尼α6300微型相机的“电子快门”拍摄的。拍摄参数为:曝光时间:1/500秒,光圈:F 8,ISO 200,焦距:19 mm。
图中,骑电动车的男子从左向右快速行驶,他经过画面时我按下了快门。从最终的成像效果来看,索尼A6300的逐行扫描电子快门在拍摄这张照片时还是产生了非常明显的“果冻效应”,无论是男人的身体还是电动车都产生了剧烈的变形!
在街头摄影中,拍摄如此快速移动的物体的机会相当多。“电子快门”可以让街头摄影师安静地拍摄,但在拍摄如此快速移动的物体时,也给摄影师带来噩梦!
我们来看看不同相机的电子快门拍的一些果冻效果明显的照片:
型号:ILCE-6500,曝光时间:1/4000秒,光圈:2.8,国际标准化组织:800
拍摄旋转手持微型电风扇
型号:ILCE-6500,曝光时间:1/4000秒,光圈:5.6,国际标准化组织:2500
拍摄运行中的轻轨车外面的围栏和房屋
型号:ILCE-7RM3,曝光时间:1/8000秒,光圈:2.8,国际标准化组织:640
拍摄轻轨车轨道旁的隔音板
DMC-LX10,曝光时间:1/16000秒,光圈:1.4,国际标准化组织:国际标准化组织200
拍摄旋转手持微型电风扇
为了彻底解决拍摄高速运动物体时“逐行扫描电子快门”带来的“果冻效应”,需要使用“全局电子快门”。“全局电子快门”的特点是每行像素同时开始曝光,同时结束曝光。这种曝光方式可以完全消除“果冻效应”。
“逐行扫描电子快门”和“全局电子快门”的成像差异
目前,市场上有一些带有全球电子快门的相机,如索尼的F55相机和HDC-5500相机。相信在不久的将来,随着技术的成熟,大量配备“全球电子快门”的相机将会出现。
索尼F55相机带“全球电子快门”
02
各种类型百叶窗的果冻效果
为了便于人们对各种快门果冻效应的感性认识,笔者亲自测试了几种不同类型快门的实际成像效果。
001镜子之间的快门
Sigma的dp2 Quattro是一款搭载“镜间快门”的相机。看看用镜面快门拍出来的照片会不会有果冻效果。
拍摄参数:曝光时间:1/1250秒。光圈:F 2.8,ISO: 100
图片内容:旋转手持微型电风扇
拍摄参数:曝光时间:1/250秒,光圈:F 5.6,ISO: ISO 200
图片内容:在行驶的轻轨中,给轨道旁边的隔音板拍照
拍摄参数:曝光时间:1/500秒,光圈:5.6,ISO: 400
图片内容:拍摄行驶轻轨中轨道旁的隔音板
拍摄参数:曝光时间:1/1000秒,光圈:F 5.6,ISO: 800
图片内容:拍摄行驶中的轻轨车轨道旁的隔音板
拍摄参数:曝光时间:1/2000秒,光圈:F 5.6,ISO: 1600
图片内容:拍摄行驶轻轨中轨道旁的隔音板
总结:无论是1/250秒的中速快门还是1/2000秒的高速快门,用dp2 Quattro的镜间快门拍摄高速运动物体,基本没有果冻效果。
002焦平面快门
索尼的A6300配备了电控“焦平面快门”。看看焦平面快门拍出来的照片会不会有果冻效果。
拍摄参数:曝光时间:1/200秒,光圈:F 8,ISO: 200
图片内容:拍摄高铁车箱内铁轨旁的电线杆
拍摄参数:曝光时间:1/1000秒,光圈:F 8,ISO: 1000
图片内容:拍摄高铁车厢内铁轨旁的电线杆
拍摄参数:曝光时间:1/4000秒,光圈:F 4,ISO: 1000
图片内容:拍摄高铁车厢内铁轨旁的电线杆
总结:从1/200秒快门到1/4000快门,用焦平面快门拍摄的图片有轻微的果冻效果。另外,快门速度的提高似乎也无助于减少果冻效应。
003逐行扫描电子快门
索尼α6300相机也可以转换成“电子快门”来拍摄。接下来,我们来看看用逐行扫描电子快门拍摄的照片。
拍摄参数:曝光时间:1/200秒,光圈:F 8,ISO: 200
图片内容:拍摄高铁车厢内铁轨旁的电线杆
拍摄参数:曝光时间:1/1000秒,光圈:F 8,ISO: 1000
图片内容:拍摄高铁车厢内铁轨旁的电线杆
拍摄参数:曝光时间:1/4000秒,光圈:F 4,ISO: 1000
图片内容:拍摄高铁车厢内铁轨旁的电线杆
总结:使用逐行扫描电子快门拍摄高速运动物体会产生严重的果冻效果,而这种严重的果冻效果并不会因为提高快门速度而得到缓解。由此我们可以推断,逐行扫描电子快门产生的果冻效应是由像素行与下一个像素行之间的读取间隔时间决定的。当使用逐行扫描电子快门拍摄快速移动的物体时,我们不应该通过提高快门速度来减少果冻效应。
004全球电子快门
目前市场上还没有全球电子快门的相机。但理论上,使用全局电子快门拍摄高速运动物体不会产生果冻效果。
03
结论
通过以上实际测量,我们发现“逐行扫描电子快门”虽然完全无声,但在拍摄高速运动物体时会产生严重的果冻效应,画面会严重失真。所以在拍摄高速运动物体时,建议切换回机械快门,以减少果冻效应。
另外,如果想在拍摄高速运动物体时完全避免果冻效应,目前只能选择带镜间快门的相机。
最后,与其他类型的快门相比,“全球电子快门”具有“完全静音”、“无果冻效应”、“缩小相机尺寸”、“实现超高速快门”等诸多优势,将是相机快门发展的一个趋势。我相信在不久的将来,“全球电子百叶窗”将大量涌现,机械百叶窗将被淘汰。
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