高速電子快門干掉機(jī)械快門 專業(yè)相機(jī)的下一次變革?
Salunce / 2021-05-07 21:3762485從曾經(jīng)的大哥大到功能機(jī),再到如今的智能手機(jī),手機(jī)的形態(tài)和功能發(fā)展經(jīng)歷了多次變革,而相機(jī)行業(yè)也同樣遵循著這個(gè)規(guī)律不斷變革,變革最大的2個(gè)方面就是產(chǎn)品形態(tài)和感光材質(zhì),誕生伊始是個(gè)又大又重操作麻煩的大畫幅相機(jī),之后持續(xù)的優(yōu)化改進(jìn)讓相機(jī)的重量體積不斷縮小,達(dá)到了讓人能夠方便手持拍攝,而負(fù)責(zé)成像的感光材料也從曾經(jīng)的銀鹽膠卷發(fā)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(jī)也有變革,那就是專業(yè)的單反相機(jī)基本已經(jīng)開始被沒有反光板的無反相機(jī)逐步替代,單反相機(jī)成為歷史基本也就是時(shí)間問題,而在專業(yè)相機(jī)進(jìn)入無反時(shí)代后,下一次全面的變革又會(huì)是什么呢?
就現(xiàn)在相機(jī)行業(yè)的發(fā)展趨勢來看,有一個(gè)趨勢其實(shí)也已十分明顯,傳統(tǒng)的機(jī)械快門今后可能也會(huì)在專業(yè)相機(jī)中被逐步淘汰,而電子快門可能會(huì)成為無反相機(jī)時(shí)代全新的主流拍攝方式,今年年初索尼發(fā)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(huì)砍掉機(jī)械快門的傳聞,即便是現(xiàn)在,適馬推出的FP和FP L兩款無反相機(jī)也都干掉了機(jī)械快門,只支持電子快門進(jìn)行拍攝,為何今后電子快門會(huì)取代機(jī)械快門,這里我們有必要來詳細(xì)談?wù)勥@二者之間的關(guān)系了。

機(jī)械快門的優(yōu)和劣
在談?wù)撾娮涌扉T與機(jī)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(shí)間的其中一個(gè)相機(jī)的核心裝置,也就是在一段時(shí)間內(nèi)讓感光元件收集匯聚光線成像,然后按下快門后阻擋后續(xù)的光線進(jìn)入,一張照片就是這樣記錄下來了,而在機(jī)械快門的設(shè)計(jì)上因此出現(xiàn)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(jī)的感光元件前放置一個(gè)快門組件,按下快門時(shí)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(shí),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(jī)械快門,目前相機(jī)市場上主流的單反和無反相機(jī)均采用卷簾式快門,它的優(yōu)勢在于鏡頭設(shè)計(jì)較為方便,同時(shí)快門速度的上限也相對(duì)較高,可以達(dá)到1/4000s以上,缺點(diǎn)在于使用閃光燈時(shí)同步速度較慢,這類相機(jī)的閃光燈同步速度多半只能達(dá)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(qū)域,而鏡間快門由于光圈葉片的收縮關(guān)閉基本沒有時(shí)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(gè)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(shè)計(jì)快門會(huì)增加鏡頭的設(shè)計(jì)成本,所以相對(duì)來說卷簾式快門會(huì)受到更多專業(yè)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(jī)械原理工作的元器件在經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)作后,或多或少都會(huì)出現(xiàn)損耗,日積月累后就會(huì)出現(xiàn)快門簾損壞或曝光不準(zhǔn)確等問題,這也就是快門壽命的意思,同時(shí)由于有一個(gè)快門開關(guān)的物理過程,因此相機(jī)的對(duì)焦和連拍性能也會(huì)受到快門開關(guān)的影響,而且但凡是機(jī)械快門都會(huì)存在機(jī)身震動(dòng)和快門聲響,在一些需要安靜的場合進(jìn)行拍攝就很容易對(duì)他人產(chǎn)生干擾,而且現(xiàn)在的數(shù)碼相機(jī)都不采用機(jī)械快門拍攝視頻也有這個(gè)重要因素,而解決這些機(jī)械快門問題的,就是電子快門。
電子快門的優(yōu)和劣
電子快門的成像曝光形式就與機(jī)械快門完全不同了,它的原理是依靠相機(jī)中的CMOS通電刷新情況來進(jìn)行成像,形象的打個(gè)比方就是CMOS上通電類似于快門簾打開,而不通電類似于關(guān)閉快門簾。這樣也就不存在機(jī)械快門的物理損耗,同時(shí)也沒有機(jī)械快門帶來的機(jī)震和聲響,而且由于沒有機(jī)械快門簾的運(yùn)動(dòng),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(yuǎn)遠(yuǎn)超越了機(jī)械快門,而且一些旗艦機(jī)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(yàn)。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(jī)械快門的連拍張數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電子快門,而且不少無反相機(jī)的電子快門上限能夠高達(dá)1/32000s,這是機(jī)械快門遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法達(dá)到的高度,目前所有的智能手機(jī)相機(jī)功能也都全部采用了電子快門進(jìn)行拍攝。

然而電子快門也有其顯著短板,整個(gè)CMOS的通電刷新并不是瞬間所有像素點(diǎn)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(tài)拍攝電子快門沒有任何問題,但一旦拍攝高速運(yùn)動(dòng)物體時(shí)就很容易產(chǎn)生畫面變形了,也就是大家俗稱的果凍效應(yīng),筆直的直線拍出來不再平直,呈現(xiàn)一個(gè)類似果凍搖晃的樣子,因此而得名,而機(jī)械快門掃過成像面的時(shí)間比電子快門快,所以機(jī)械快門就不會(huì)存在這個(gè)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(yīng),可行的辦法就是進(jìn)一步提升CMOS的掃描讀取速度,于是就有了現(xiàn)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(jìn)行拍攝也不再有明顯的果凍效應(yīng),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(yīng),它只是降低了果凍效應(yīng)的問題,但并沒有根除,而要徹底解決這個(gè)難題,就得采用全局快門的方式進(jìn)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(jìn)行拍攝時(shí),畫面的噪點(diǎn)會(huì)很嚴(yán)重,所以畫質(zhì)上會(huì)不如常規(guī)的電子快門,如果要想解決全局快門下的噪點(diǎn)問題,以目前的技術(shù)手段來說還是相當(dāng)困難的。所以在果凍效應(yīng)這個(gè)問題沒有得到有效解決之前,機(jī)械快門還會(huì)繼續(xù)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(xiàn)在相機(jī)的閃光燈體系依然還是以機(jī)械快門為主,但最近隨著索尼A1的發(fā)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(shù)發(fā)展又邁進(jìn)了一步。而第三個(gè)阻礙用戶使用電子快門的或許只有用戶個(gè)人使用的習(xí)慣問題了,不聽到快門時(shí)就覺得不得勁,但這個(gè)問題其實(shí)是小Case,相機(jī)廠商做一個(gè)快門聲模擬功能就可以實(shí)現(xiàn)了。這點(diǎn)在手機(jī)上就得到了很好的詮釋,比如一加9 Pro手機(jī)明明就只能是電子快門拍攝,它卻能給我們模擬出一個(gè)哈蘇經(jīng)典的鏡間快門聲,手機(jī)廠商都能做到的事情,相信相機(jī)廠商也不難實(shí)現(xiàn)。

電子前簾 ≠ 電子快門
在電子快門出現(xiàn)的同時(shí),有些人會(huì)把無反相機(jī)中的電子前簾與電子快門搞混,電子前簾其實(shí)只是一個(gè)機(jī)械快門的變種,讓無反相機(jī)解決機(jī)械快門機(jī)震和快門時(shí)滯的問題,讓前簾落下的操作環(huán)節(jié)改由電子掃描代替,后簾則是傳統(tǒng)的機(jī)械快門方式,這種快門類型依然不會(huì)產(chǎn)生電子快門出現(xiàn)的果凍效應(yīng),其缺點(diǎn)主要在于快門速度大于1/2000s時(shí)容易切光斑影響焦外表現(xiàn),大家在使用無反相機(jī)拍攝時(shí)注意一下拍攝環(huán)境就好。

總結(jié)
所以歸根結(jié)底,電子快門的發(fā)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(chǎn)制造的消息,這么看起來,能夠解決這個(gè)問題的企業(yè)目前來看似乎只有索尼,如果要說引領(lǐng)相機(jī)行業(yè)啟動(dòng)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(dāng)這個(gè)變革局面出現(xiàn)的話,索尼很可能那時(shí)候就是一個(gè)獨(dú)孤求敗的地位了。
高速電子快門干掉機(jī)械快門 專業(yè)相機(jī)的下一次變革?














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