高速電子快門干掉機械快門 專業相機的下一次變革?
Salunce / 2021-05-07 21:3764985從曾經的大哥大到功能機,再到如今的智能手機,手機的形態和功能發展經歷了多次變革,而相機行業也同樣遵循著這個規律不斷變革,變革最大的2個方面就是產品形態和感光材質,誕生伊始是個又大又重操作麻煩的大畫幅相機,之后持續的優化改進讓相機的重量體積不斷縮小,達到了讓人能夠方便手持拍攝,而負責成像的感光材料也從曾經的銀鹽膠卷發展到了后來的圖像傳感器,而從小的方面來說最近幾年相機也有變革,那就是專業的單反相機基本已經開始被沒有反光板的無反相機逐步替代,單反相機成為歷史基本也就是時間問題,而在專業相機進入無反時代后,下一次全面的變革又會是什么呢?
就現在相機行業的發展趨勢來看,有一個趨勢其實也已十分明顯,傳統的機械快門今后可能也會在專業相機中被逐步淘汰,而電子快門可能會成為無反相機時代全新的主流拍攝方式,今年年初索尼發布的旗艦微單A1就有了這一征兆,而近期更是傳出了索尼的A9M3旗艦微單將會砍掉機械快門的傳聞,即便是現在,適馬推出的FP和FP L兩款無反相機也都干掉了機械快門,只支持電子快門進行拍攝,為何今后電子快門會取代機械快門,這里我們有必要來詳細談談這二者之間的關系了。

機械快門的優和劣
在談論電子快門與機械快門之前,我們首先來了解一下快門的基本原理,它用來控制光線照射感光元件時間的其中一個相機的核心裝置,也就是在一段時間內讓感光元件收集匯聚光線成像,然后按下快門后阻擋后續的光線進入,一張照片就是這樣記錄下來了,而在機械快門的設計上因此出現了兩種不同的思路,一種叫焦平面快門,另一種叫鏡間快門,前者是在相機的感光元件前放置一個快門組件,按下快門時快門簾放下,然后卷回上方,而鏡間快門則是將快門組件放置在了鏡頭中,按下快門時,鏡頭中的光圈葉片收攏,然后再次放開,這兩種快門類型都屬于機械快門,目前相機市場上主流的單反和無反相機均采用卷簾式快門,它的優勢在于鏡頭設計較為方便,同時快門速度的上限也相對較高,可以達到1/4000s以上,缺點在于使用閃光燈時同步速度較慢,這類相機的閃光燈同步速度多半只能達到1/250s,否則閃光燈的光線就只能照射到感光元件的一部分區域,而鏡間快門由于光圈葉片的收縮關閉基本沒有時間差的影響,因此其閃光同步速度相比焦平面快門可以更高,但鏡間快門本身的快門上限就不高,一般快門極限也就在1/2000s左右,這個快門上限就很難滿足一些高速拍攝用戶的需求了,加上要在鏡頭上設計快門會增加鏡頭的設計成本,所以相對來說卷簾式快門會受到更多專業攝影師的青睞。

不過焦平面快門也好鏡間快門也罷,它們也都有一些共同的缺陷,首先但凡機械原理工作的元器件在經過長時間的運作后,或多或少都會出現損耗,日積月累后就會出現快門簾損壞或曝光不準確等問題,這也就是快門壽命的意思,同時由于有一個快門開關的物理過程,因此相機的對焦和連拍性能也會受到快門開關的影響,而且但凡是機械快門都會存在機身震動和快門聲響,在一些需要安靜的場合進行拍攝就很容易對他人產生干擾,而且現在的數碼相機都不采用機械快門拍攝視頻也有這個重要因素,而解決這些機械快門問題的,就是電子快門。
電子快門的優和劣
電子快門的成像曝光形式就與機械快門完全不同了,它的原理是依靠相機中的CMOS通電刷新情況來進行成像,形象的打個比方就是CMOS上通電類似于快門簾打開,而不通電類似于關閉快門簾。這樣也就不存在機械快門的物理損耗,同時也沒有機械快門帶來的機震和聲響,而且由于沒有機械快門簾的運動,因此能夠做到靜音拍攝以及非常高的連拍性能,連拍性能也遠遠超越了機械快門,而且一些旗艦機甚至還能做到高速連拍下取景器里沒有黑框的流暢拍攝體驗。大家可以看一下佳能的EOS R5和索尼A1就能很明顯的看到,機械快門的連拍張數遠遠小于電子快門,而且不少無反相機的電子快門上限能夠高達1/32000s,這是機械快門遠遠無法達到的高度,目前所有的智能手機相機功能也都全部采用了電子快門進行拍攝。

然而電子快門也有其顯著短板,整個CMOS的通電刷新并不是瞬間所有像素點全部完成,而是采用逐行掃描的形式記錄下畫面,如果是靜態拍攝電子快門沒有任何問題,但一旦拍攝高速運動物體時就很容易產生畫面變形了,也就是大家俗稱的果凍效應,筆直的直線拍出來不再平直,呈現一個類似果凍搖晃的樣子,因此而得名,而機械快門掃過成像面的時間比電子快門快,所以機械快門就不會存在這個問題,這也是為何適馬FP和FP L雖然體積小巧,但拍攝題材局限的主要原因。

而要想在電子快門上解決果凍效應,可行的辦法就是進一步提升CMOS的掃描讀取速度,于是就有了現在流行的堆棧式CMOS,相比起以前的前罩式和背照式CMOS來說,堆棧式CMOS的掃碼讀取速度有了巨大的提升,在電子快門下進行拍攝也不再有明顯的果凍效應,不過需要指出的是,使用堆棧式CMOS并不等同于完全解決了果凍效應,它只是降低了果凍效應的問題,但并沒有根除,而要徹底解決這個難題,就得采用全局快門的方式進行拍攝,但目前的全局快門拍攝也依然存有問題,使用長曝光進行拍攝時,畫面的噪點會很嚴重,所以畫質上會不如常規的電子快門,如果要想解決全局快門下的噪點問題,以目前的技術手段來說還是相當困難的。所以在果凍效應這個問題沒有得到有效解決之前,機械快門還會繼續長期存在下去。

另一大阻礙電子快門成為主流的原因也是閃光燈的同步問題,現在相機的閃光燈體系依然還是以機械快門為主,但最近隨著索尼A1的發布,電子快門也能與閃光燈同步拍攝了,這也讓電子快門的技術發展又邁進了一步。而第三個阻礙用戶使用電子快門的或許只有用戶個人使用的習慣問題了,不聽到快門時就覺得不得勁,但這個問題其實是小Case,相機廠商做一個快門聲模擬功能就可以實現了。這點在手機上就得到了很好的詮釋,比如一加9 Pro手機明明就只能是電子快門拍攝,它卻能給我們模擬出一個哈蘇經典的鏡間快門聲,手機廠商都能做到的事情,相信相機廠商也不難實現。

電子前簾 ≠ 電子快門
在電子快門出現的同時,有些人會把無反相機中的電子前簾與電子快門搞混,電子前簾其實只是一個機械快門的變種,讓無反相機解決機械快門機震和快門時滯的問題,讓前簾落下的操作環節改由電子掃描代替,后簾則是傳統的機械快門方式,這種快門類型依然不會產生電子快門出現的果凍效應,其缺點主要在于快門速度大于1/2000s時容易切光斑影響焦外表現,大家在使用無反相機拍攝時注意一下拍攝環境就好。

總結
所以歸根結底,電子快門的發展瓶頸目前主要還是在于圖像傳感器的讀取速度問題,鑒于目前TowerJazz尚未有成型商用的堆棧式CMOS,佳能的EOS R3也傳出并非其自身生產制造的消息,這么看起來,能夠解決這個問題的企業目前來看似乎只有索尼,如果要說引領相機行業啟動電子快門革命的話,可能還真的只有索尼一家能夠做到了,當這個變革局面出現的話,索尼很可能那時候就是一個獨孤求敗的地位了。
高速電子快門干掉機械快門 專業相機的下一次變革?














滬公網安備 31010702005758號
發表評論注冊|登錄