引。
上一篇文章我主要介绍了一下机械快门的分类以及各自拥有的一些小特点,没看过的可以先看一下↓
【理论摄影】“键摄”基础之--快门类型科普part1
(我必须要在这里絮叨一下,上篇文章看的人实在是太少了以至于我一度认为我被限流力都给我去看啊~)
开始前先叠甲:本人并非相关专业领域从业人员,也不是摄影相关行业的从业人员。所有写出的内容仅可做为一名业余爱好者给出的不严谨科普看待,如有错误欢迎在评论区指出,要有什么想要我下篇写的也欢迎在评论区告诉我(因为我也不知道写什么啦
那么这篇文章就来简单说一下电子快门以及电子前帘罢(
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照片镇楼-自己拍的啦awa
电子快门
上篇文章中将电子快门分为了卷帘式电子快门(或者说是逐行扫描电子快门)和全域快门,其实严格来讲这样的分类是不太严谨的。本质上这两种类型的差别源于传感器设计不同而导致的不同的读出方式。
让我们逐个介绍一下。
图片来源于网络,侵删
概念辨析
在开始之前我们必须先明确几个名词:前照式、背照式和堆栈式。
三者没有包含与被包含的关系,最多可以说前照和背照相并列,而与堆栈是不同的技术。
前两者是感光技术上的不同,而最后者是处理技术上的改变。这些我们下面细嗦。
前照式与背照式
前照式和背照式区别主要在于光电二极管和线路层的相对位置上。
前照式的线路层在光电二极管上,而背照式在下面。如图所示:
图片来源于网络,侵删
由于金属线路对光的阻碍和反射效果,前照式的进光量相比于背照式普遍要低,即在同样的暗光环境下,为获得同样的曝光,前照式cmos的iso需要更高,噪点也就更多。
同时由于没有金属线路的阻碍,背照式cmos的成像清晰度也比前照式显著增强。
不过就我猜测,背照式cmos的制造难度应该是要比前照式高的(没找到相关资料。。)
堆栈式
最早由索尼半导体研发的,将处理回路与像素区域进行分层。处理回路相较于像素区使用更小制程刻蚀,再与像素区堆叠。由此可以在最大程度提高处理回路的晶体管数量,以此大幅提高读出速度。其示例如下:
图片来源于网络,侵删
而由于制造难度较高,成本较高,其最早是用于移动设备,以显著减小果冻效应。
我在网上找到了一张实体图大致能更好理解堆栈式cmos的结构:
图片来源于网络,侵删
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全域快门
cmos
拥有全域快门的相机cmos其每个像素的一侧都有一个极小的存储单元用于存储像素信息。当按下快门之后,每个像素同时感光,并将信息储存在各自的储存单元之中,随后再对储存单元进行逐行读出。索尼的a93就是个典型的例子,其cmos结构和模型大概如下图所示:
图片来源于sony官网
图片来源于sony官网
由于所有像素同时感光这样的一个特点,全域快门完全不会存在果冻效应。
那么代价是什么?
以在相同大小cmos的情况下,通常来说全域快门的相机像素量相比于非全域快门相机要低的。或者说,在相同的成本下,全域快门相机所能做到的最高像素密度是低于非全域快门相机的。
即,全域快门cmos制造难度高,成本高,对cmos面积的利用率低。
最典型的例子是,拥有全域快门的a93仅仅有2400万像素,售价却高达四万。
怎么样,还想买吗awa
目前全域快门cmos相机目标场景极其有限,典型的就是体育赛事与高速摄影等。这些情况面对的是高速运动的物体,而且对画面保真度要求高,反而对像素量的要求不高。因此这样的情况才是全域快门真正的用武之地。
ccd
在2000年前后主流的ccd感光元件从某种意义上来说也同样可以做到全域快门。由于ccd元件的物理限制,其上的电子在感光后逐行移动,因此一般相机ccd的模式图如下:
图片来源于网络,侵删
在开启电子快门时,ccd上的像素同时感光,并同时进行移动,再被读出。
具体有详细的介绍可以去读一下这篇文章↓
由于盒娘一直吞链接所以只能这么办啦qwq
也就是说,CCD在控制果冻效应上有着先天的优势。不过由于成本、能耗、像素密度和读出速度上的严重劣势,CCD被CMOS取代也是必然的。
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逐行扫描电子快门
对于没有使用全域快门技术的cmos,其在使用电子快门读出时会以从左到右、从上到下的方式读出。而由于早期技术限制(又或是成本限制),其读出速度较慢,即从上到下扫描过去的时间较长,且一般会长于使用机械快门快门帘移动速度。因此在使用电子快门时的果冻效应会比用机械快门严重。
而在使用了我们上述的堆栈技术后,在读出速度大幅提升的情况下,即便是逐行扫描的cmos也可以将果冻效应控制在一个相当惊人的范围内。
就比如b站up主(在世界上飘荡的幽灵)做过一个对比,关于使用了堆栈式cmos的z8,部分堆栈cmos的z63和没有使用堆栈的zf:
来源于b站视频
可见堆栈带来的提升是及其显著的。
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电子前帘
为了达到加快快门响应速度、增加快门寿命、减轻震动等多方面的目的,电子前帘应运而生。
相较于纯机械快门,电子前帘顾名思义,将前帘升起替换为cmos逐行扫描,只保留了机械后帘。
在启动曝光时,cmos从下至上逐行启动曝光,随后后帘抬起挡住光线停止曝光。其模式图如下:
图片来源于CSDN,作者MEDIATEA,侵删
在快门速度较低时,电子前帘与纯机械快门没有视觉观感上的差别,甚至会在实际体验中让人感觉比纯机械快门更加好用。
但是在快门速度来到1/500s以上,特别是在1/2000s以上时,电子前帘就会在画面中产生较为明显的“切光斑”现象。
如图:
图片来源于b站up主(ZYZ_Lab),侵删
导致这样情况的原因是机械后帘和cmos之间有着显著的距离,因此在按下快门时光斑上下曝光不均匀因而出现光斑被切掉一半的现象。
这也是为什么部分厂家限制了电子前帘的最高快门速度为1/2000s,再往上就会强制使用纯机械快门。
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后记。
到这里理论摄影的第一个部分就写完啦
笔者也不是专业的,好多都是在写的时候去网上找的资料(
错误肯定有而且不少,请多多包容呢
不过话又说回来,part1的数据也太差了吧,到现在为止都没几个人看的说
所以各位对接下来想看的有什么想法嘛,欢迎在评论区说出来
anyway,还在极限生存中,祝我好运吧(