【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2


3樓貓 發佈時間:2024-11-15 02:05:01 作者:白鞋油 Language

引。

上一篇文章我主要介紹了一下機械快門的分類以及各自擁有的一些小特點,沒看過的可以先看一下↓

【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part1

(我必須要在這裡絮叨一下,上篇文章看的人實在是太少了以至於我一度認為我被限流力都給我去看啊~)

開始前先疊甲:本人並非相關專業領域從業人員,也不是攝影相關行業的從業人員。所有寫出的內容僅可做為一名業餘愛好者給出的不嚴謹科普看待,如有錯誤歡迎在評論區指出,要有什麼想要我下篇寫的也歡迎在評論區告訴我(因為我也不知道寫什麼啦

那麼這篇文章就來簡單說一下電子快門以及電子前簾罷(

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【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2-第0張

照片鎮樓-自己拍的啦awa

電子快門

上篇文章中將電子快門分為了捲簾式電子快門(或者說是逐行掃描電子快門)和全域快門,其實嚴格來講這樣的分類是不太嚴謹的。本質上這兩種類型的差別源於傳感器設計不同而導致的不同的讀出方式。

讓我們逐個介紹一下。

【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2-第1張

圖片來源於網絡,侵刪

概念辨析

在開始之前我們必須先明確幾個名詞:前照式背照式堆棧式

三者沒有包含與被包含的關係,最多可以說前照和背照相併列,而與堆棧是不同的技術。

前兩者是感光技術上的不同,而最後者是處理技術上的改變。這些我們下面細嗦。

前照式與背照式

前照式和背照式區別主要在於光電二極管和線路層的相對位置上。

前照式的線路層在光電二極管上,而背照式在下面。如圖所示:

【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2-第2張

圖片來源於網絡,侵刪

由於金屬線路對光的阻礙和反射效果,前照式的進光量相比於背照式普遍要低,即在同樣的暗光環境下,為獲得同樣的曝光,前照式cmos的iso需要更高,噪點也就更多。

同時由於沒有金屬線路的阻礙,背照式cmos的成像清晰度也比前照式顯著增強。

不過就我猜測,背照式cmos的製造難度應該是要比前照式高的(沒找到相關資料。。)

堆棧式

最早由索尼半導體研發的,將處理迴路與像素區域進行分層。處理迴路相較於像素區使用更小製程刻蝕,再與像素區堆疊。由此可以在最大程度提高處理迴路的晶體管數量,以此大幅提高讀出速度。其示例如下:

【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2-第3張

圖片來源於網絡,侵刪

而由於製造難度較高,成本較高,其最早是用於移動設備,以顯著減小果凍效應。

我在網上找到了一張實體圖大致能更好理解堆棧式cmos的結構:

【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2-第3張

圖片來源於網絡,侵刪

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全域快門

cmos

擁有全域快門的相機cmos其每個像素的一側都有一個極小的存儲單元用於存儲像素信息。當按下快門之後,每個像素同時感光,並將信息儲存在各自的儲存單元之中,隨後再對儲存單元進行逐行讀出。索尼的a93就是個典型的例子,其cmos結構和模型大概如下圖所示:

【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2-第3張

圖片來源於sony官網

【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2-第3張

圖片來源於sony官網

由於所有像素同時感光這樣的一個特點,全域快門完全不會存在果凍效應

那麼代價是什麼?

以在相同大小cmos的情況下,通常來說全域快門的相機像素量相比於非全域快門相機要低的。或者說,在相同的成本下,全域快門相機所能做到的最高像素密度是低於非全域快門相機的。

即,全域快門cmos製造難度高成本高,對cmos面積的利用率低

最典型的例子是,擁有全域快門的a93僅僅有2400萬像素,售價卻高達四萬

【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2-第3張
【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2-第3張

怎麼樣,還想買嗎awa

目前全域快門cmos相機目標場景極其有限,典型的就是體育賽事高速攝影等。這些情況面對的是高速運動的物體,而且對畫面保真度要求高,反而對像素量的要求不高。因此這樣的情況才是全域快門真正的用武之地。

ccd

在2000年前後主流的ccd感光元件從某種意義上來說也同樣可以做到全域快門。由於ccd元件的物理限制,其上的電子在感光後逐行移動,因此一般相機ccd的模式圖如下:

【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2-第3張

圖片來源於網絡,侵刪

在開啟電子快門時,ccd上的像素同時感光,並同時進行移動,再被讀出。

具體有詳細的介紹可以去讀一下這篇文章↓

【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2-第3張

由於盒娘一直吞鏈接所以只能這麼辦啦qwq

也就是說,CCD在控制果凍效應上有著先天的優勢。不過由於成本能耗像素密度讀出速度上的嚴重劣勢,CCD被CMOS取代也是必然的。

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逐行掃描電子快門

對於沒有使用全域快門技術的cmos,其在使用電子快門讀出時會以從左到右、從上到下的方式讀出。而由於早期技術限制(又或是成本限制),其讀出速度較慢,即從上到下掃描過去的時間較長,且一般會長於使用機械快門快門簾移動速度。因此在使用電子快門時的果凍效應會比用機械快門嚴重。

而在使用了我們上述的堆棧技術後,在讀出速度大幅提升的情況下,即便是逐行掃描的cmos也可以將果凍效應控制在一個相當驚人的範圍內。

就比如b站up主(在世界上飄蕩的幽靈)做過一個對比,關於使用了堆棧式cmos的z8,部分堆棧cmos的z63和沒有使用堆棧的zf:

【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2-第3張

來源於b站視頻

可見堆棧帶來的提升是及其顯著的。

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電子前簾

為了達到加快快門響應速度、增加快門壽命、減輕震動等多方面的目的,電子前簾應運而生。

相較於純機械快門,電子前簾顧名思義,將前簾升起替換為cmos逐行掃描,只保留了機械後簾。

在啟動曝光時,cmos從下至上逐行啟動曝光,隨後後簾抬起擋住光線停止曝光。其模式圖如下:

【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2-第3張

圖片來源於CSDN,作者MEDIATEA,侵刪

在快門速度較低時,電子前簾與純機械快門沒有視覺觀感上的差別,甚至會在實際體驗中讓人感覺比純機械快門更加好用。

但是在快門速度來到1/500s以上,特別是在1/2000s以上時,電子前簾就會在畫面中產生較為明顯的“切光斑”現象。

如圖:

【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2-第3張

圖片來源於b站up主(ZYZ_Lab),侵刪

導致這樣情況的原因是機械後簾和cmos之間有著顯著的距離,因此在按下快門時光斑上下曝光不均勻因而出現光斑被切掉一半的現象。

這也是為什麼部分廠家限制了電子前簾的最高快門速度為1/2000s,再往上就會強制使用純機械快門。

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後記。

到這裡理論攝影的第一個部分就寫完啦

筆者也不是專業的,好多都是在寫的時候去網上找的資料(

錯誤肯定有而且不少,請多多包容呢

不過話又說回來,part1的數據也太差了吧,到現在為止都沒幾個人看的說

所以各位對接下來想看的有什麼想法嘛,歡迎在評論區說出來

anyway,還在極限生存中,祝我好運吧(

【理論攝影】“鍵攝”基礎之--快門類型科普part2-第3張

⚡⚡牛牛啦,給孩子口飯吃awa


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