相机快门完全解析：从基本原理到实际应用

相机快门完全解析：从基本原理到实际应用

相机快门是摄影中一个至关重要的部件，它不仅控制着光线进入传感器的时间，还直接影响着照片的曝光和动态效果。本文将通过动画和详细的文字说明，帮助你彻底搞懂相机快门的工作原理和各种类型快门的特点。

快门的基本概念

作用：掌控曝光时间

快门速度
单幕帘（机械）单程运动速度一般是恒定的，一般为1/250秒（4ms）
因此快门速度实际指的是曝光时长，而不是幕帘运动速度
即：曝光时长≠幕帘门运动速度
两个幕帘之间的时间间隔决定曝光时长
曝光时间＜4ms时，CMOS没有机会全部漏出，而是由下至上局部漏出
曝光时间≥4ms时，外界施加的光可以被CMOS均匀捕获。（即，为什么多数闪光灯同步速度上限为4ms的原因）

快门结构

卷帘快门

前帘：先打开让传感器感光的叫作前帘
后帘：之后关闭结束感光的叫作后帘

果冻效应

相机传感器是逐行读取，机械快门的上下两端总有4ms时间差，这个时间差在电子快门中更大——20ms

CMOS的性能决定读出速度受限，大概20ms，如果要做到每行像素曝光结束时可以同步读出，电子快门只能按照读出速度20ms时间差的这条斜线，来控制每行像素的开启

较大的时间差会导致果冻效应

拍摄高速运动的物体时，物体发生位移，则画面也会有偏移，直的变斜，旋转的变扭曲

如何减少果冻效应

①减少相对运动
②提高读出速度
机械快门可以先曝光，后逐行读出

全域快门

同时控制电路开启，曝光后先把电子转移到存储单元，之后再读出数据（信号）
一次读取所有数据，可完全避免果冻效应
代价：由于给每个像素提供存储单元，会降低像素接受光线的能力，进而影响信噪比和画质，主要是贵

机械卷帘快门

电子卷帘快门

无反上才有，直接读取传感器数据，没有快门的机械结构
优点：节省快门寿命；静音；快门速度更快
缺点：画质可能不好，果冻效应更明显；
虽然可以同时感光，但后读出的像素感光时间更长，导致画面整体曝光不均匀

电子前帘快门（电子+机械）

用电子快门模拟前帘，再机械控制后帘落下
优点：可以不受读出速度的影响，同时能避免前帘开合产生的震动，可以有效改善电子快门的一些缺点
缺点：由于传感器和机械后帘不在同一平面，快门速度过高时，会出现曝光不均匀的现象，可能会有焦外损失，有切光斑的现象（前景的光斑上半部分被裁切，后景的光斑下半部分被裁切），不建议1/2000以上使用

镜间快门

在镜头中间光圈旁，结构与光圈类似，开合的过程中，CMOS可以整体感光，不存在时间差，无果冻效应
开合时间也更快
缺点：对进光量和景深有影响

拍摄视频时的快门

快门越快，动态模糊越少（需要抠图的话，模糊减少更方便抠）
快门速度低于帧数时，会按照快门的每一次运作记录画面，帧数变少，画面变卡

快门角度

180度法则：控制快门速度是帧数的二倍（比如1/50秒--25帧），可以获得人眼比较舒适的动态模糊
建议常备ND镜，保证合适的动态模糊和景深

频闪

快门速度的设定&人造光源的交流电频率 不匹配导致
我国交流电频率为50Hz，0.02s
如果拍摄24帧视频，按180度曝光，快门为1/48s，导致周期不一致，会出现闪烁
如果使用1/50的快门，则能与周期匹配，做到亮度一致，避免频闪