机械快门——电子快门,乍看之下,似乎是技术“进步”了,其实并不见得。为了明白电子快门对于实际成像究竟有哪些影响,笔者再给大家解释一下数码相机(包括数码单反)的原理。
首先大家要明白,对于有机械快门结构的相机来说,当快门不开启时,传感器其实也是不通电的——此时传感器上不带电荷。当快门开启,光线射入,CMOS上被光线照到的部分因此产生电荷信号——被识别之后转变为图像数据。当快门时间结束,机械快门关闭,传感器上的电荷清空,准备下一次的拍摄。
诺基亚925手机的镜头组+传感器结构,可以看到不存在机械快门组件,镜头是直射传感器的
反之,对于整个手机照相组件来说,因为不存在能够遮挡光路的机械(物理)快门,因此从开启相机APP,开始取景,到按下屏幕上的快门按钮,传感器其实是一直在工作,在把光信号转换成电信号的。电子快门的本质,就是传感器的一次“自我截图”,不同的电子快门时间,实际上就是从传感器摄录下的片段“截图”所用的时间。
那么问题就来了,因为传感器一直在工作,也就相当于一直在进行动态摄像(只是不会保存到手机里罢了),相比起会给予传感器足够“休息时间”去复位电荷的机械快门,电子快门下传感器上面的每一个半导体像素会更容易出错,进而引发图像上的错误信息。
同样的相机,使用机械快门(左)和电子快门(右)时的画质对比,明显电子快门噪点更多
尤其是当遇到画面中有特别明亮的元素时,相应位置的传感器有可能会产生过多的电荷——甚至干扰到周边其他本来进光量并不多的像素,使得画面上出现大片的过曝,导致整个画面发白。即使传感器没有过曝,但长时间工作所积累的信号错误、电荷迁移等等错误因素还是会引发电子快门相对于机械快门的一处常见弊病——噪点。
除此之外,因为传感器要持续不停的工作,电子快门相对于机械快门要耗电的多——这就是为何只有几百毫安时电池的单反却能拍上千张照片,而几千毫安时电池的手机拍上200张照片差不多就没电了的原因。
机械快门长曝光的成像效果(曝光时间30秒,相机为徕卡M3)
当然,电子快门也并非一无是处——除了更小的体积之外,因为是“模拟”出的快门时间,因此电子快门可以实现超短的曝光时间,更适合抓拍——在很多高端的相机产品上,我们常常可以看到电子和机械快门被共同使用:长曝光是机械快门,而高速摄影时自动切换到电子快门,这样一来既可以实现更高的抓拍速度,又一定程度上避免了电子快门长曝光出错的问题。可谓是将两种快门的特性实现了很好的融合。