了解快門差異,補齊影響圖像質量的最後「短板」

瘋攝     2022年01月06日

在膠片攝影的全盛時期,僅有一種類型的快門可供攝影師們使用,那就是機械快門。機械快門通常可以分成大致兩種不同的機械結構,分別是焦平面快門和鏡間快門。它們都有著相同的作用,在關閉時阻擋光線到達膠片,在開啟時讓光線重新聚集在膠片上。隨著數字攝影的到來,如今的快門也已經變的數字化,在原有的機械快門基礎上,也後續的加入了電子快門以及一些衍生選項。

如今的許多相機尤其是無反,可以讓我們在機械快門和電子快門之間做出選擇。當然一些相機還給我們提供了第三種選擇,叫做「電子前簾快門」(EFCS),它是另外兩種類型的混合。每種快門機制都有不同得優缺點,如果錯誤選擇,甚至會損害我們的圖像質量以及拍攝效果。對於快門我們可能需要比以往意識到的問題多得多,不過不必擔心,在本文我們將進行更加系統且直觀的了解。

什麼是機械快門?

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焦平面機械快門使用的是物理「快門簾」。快門簾的「前簾」的開啟和「後簾」的關閉之間將產生一道間隙,當我們拍攝照片時,快門簾在相機傳感器前快速快起和關閉。任何在這道間隙之間進入的光線傳感器都將記錄在我們的圖像中。快門保持打開狀態的時間也就是我們所說的曝光時間,控制快門簾的速度也就是控制著曝光的時間。在老式相機中,快門簾在畫面上水平移動。在現代相機中,快門簾垂直移動,允許更快的快門速度,因為它們必須走更短的距離。

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鏡間機械快門類似於控製鏡頭光圈的葉片。以圓周運動的方式打開和關閉,通常包含在鏡頭內。葉片結構複雜,生產成本高,運行可靠性差,並且最快的快門速度非常有限,因為在打開和關閉快門之間有一定滯後。然而,鏡間機械快門可以在所有快門速度下實現閃光同步。

在較快的快門速度下,通常圖像的中心部分會得到比邊緣更多的光。而且因為每個鏡頭都需要自己的快門,所以可以選擇的焦距和最大光圈都是有限的。出於這些原因,鏡間機械快門很少被用於現代數位相機上。

什麼是電子快門?

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電子快門雖然結合了機械和電子操作,但是實質上並沒有所謂的「快門」,所有操作都是由傳感器本身控制的。通常,電子快門是通過逐行讀取相機傳感器的數據來工作的。一些電影攝像機有一種稱為「全局快門」的技術,它可以同時讀取整個傳感器,而不是逐行讀取,但至​​少目前,這種技術還沒有使用到消費級數碼單反相機和無反相機。

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電子快門沒有需要移動的部件,也意味著不受快門震動的影響。它們可以達到非常快的快門速度,在目前的無反相機中,1/16000秒的快門速度都是較為常見的,有些甚至可以達到1/ 32000秒,這至少是旗艦單反相機機械快門最高速度的兩倍。

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電子快門一次激活傳感器上的一行光軸,曝光發生在第一行開啟和最後一行關閉之間。從傳感器頂部的像素關閉到底部的像素關閉之間的延遲將會導致一定的失真,產生「果凍效應」,這在視頻錄製中很常見。

什麼是電子前簾快門?

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典型的機械焦平面快門由兩幅快門簾組成,即「前簾」和「後簾」。前簾在每次曝光開始時打開,讓光線進入,而後簾基本上在曝光結束時關閉,阻止光線到達傳感器。當我們拍照時,通常會聽到一聲咔噠聲,這是因為我們的快門速度通常很快,在曝光的開始和結束時,你都聽不到快門簾的聲音。但是,如果我們把相機的快門速度設置得非常慢,超過1秒,我們就會聽到焦平面快門發出的兩聲不同的咔噠聲。

由於前簾在曝光開始時就被激活,來自前簾的振動可能會引起相機抖動,導致圖像模糊。另一方面,後簾不會引起相機抖動,因為在曝光結束後才被啟用。這意味著,如果想有效消除相機快門簾抖動造成的模糊,我能需要從前簾入手。使用電子前簾快門(EFCS),曝光將由相機電子啟動,後簾快門機械結束。這也意味著,要使EFCS發揮作用,前簾必須已經打開。

在尼康單反相機上啟用EFCS:

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如上所示,在尼康單反上您可以通過訪問自定義設置菜單>拍攝/顯示>電子前簾快門>啟用來開啟EFCS。

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啟用後,您必須在支持EFCS的模式進行拍攝。這通常需要您在反光板預升的情況下使用,或在LCD實時取景時進行使用。

在佳能單反相機上啟用EFCS:

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如上所示,在佳能單反上您可以通過進入菜單>靜音實時顯示拍攝>您可以選擇模式1或模式2,兩者都將打開EFCS。兩種模式之間的主要區別在於模式1允許連續拍攝,而模式2為單次拍攝。請記住,使用佳能數碼單反相機,您必須處於實時取景模式才能觸發EFCS。

不同快門帶來的非圖像質量差異

快門速度:

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哪一種快門機制能讓我們以最快的快門速度拍攝?一般來說是電子其次是機械最後是EFCS。

一些相機的電子快門,比如索尼A9,可以讓你以1/32,000秒的極端快門速度拍攝。然而,並不是所有帶有電子快門的相機都能達到如此高的快門速度。

機械快門通常在1/4000或1/8000秒,這取決於相機。這仍然是相當快的,足以滿足絕大部分的拍攝需要。

電子前簾快門往往是最慢的一組,最高「可用」拍攝速度為1/2000秒。即使在允許更快的EFCS拍攝的相機上,由於潛在的不均勻曝光,製造商也不建議使用它。雖然1/2000秒是快的,但在明亮的條件下它可能並不夠用。

靜音拍攝:

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當我們需要安靜的拍攝時,通常會選擇電子快門,因為它的活動部件最少。緊隨其後的是EFCS和機械快門。然而,請注意,即使是電子快門也不能讓你完全靜音拍攝,因為相機的其他部件(尤其是光圈和對焦)在你拍照時也會發出一定的聲音。

不同快門帶來的圖像質量差異

快門振動:

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使用EFCS或電子快門的主要原因是在某些快門速度下最大限度地減少振動導致的圖像模糊,從而消除圖像中的細節。這在較長的焦距下或高像素機身中最為明顯。以上是在尼康Z7上拍攝的三張示例照片(不是具有特別高的快門震動水平的相機)。

很明顯100%放大後,機械快門圖像不那麼清晰。但是模糊不足以破壞照片,但它也不太理想。相比之下,另外兩幅圖像相對清晰一些。這些差異在某些相機上會更誇張,如果您經常在1/10秒左右拍攝,可能您已經意識到了這一點。

排行:

EFCS和電子快門(並列)

機械快門

果凍失真:

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當我們拍攝快速移動的物體時,快門是非常重要的。本質上,當電子快門的相機逐行讀取場景時,任何快速移動的物體都會被「果凍」效應扭曲。在上面的照片中,我用1/2000秒的快門速度,捕捉到了一台普通的最高速度的吊扇。正如您所看到的,前兩張圖片機械快門和EFCS幾乎沒有果凍失真。然而,這張電子快門的照片非常明顯。

排名:

機械快門與EFCS (並列)

電子快門

太陽「耀斑」:

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在某些情況下(尤其是在高速快門下),使用機械快門會給場景中明亮的物體帶來一種特殊的閃光。它不是傳統意義上的耀斑,而是一種特殊的太陽,表現為在某些照片中看到的銳利的光線邊緣,如上圖所示。通常情況下,太陽產生的光斑是由鏡頭上的光圈葉片造成的。但快門也會導致這種情況,當它出現時畫面看起來並不好。

同樣,這也是高速快門下產生的問題。上面的圖片非常極端,很大程度上是因為我的拍攝速度是1/5000秒。然而,直到大約1/125秒(至少在我的尼康Z7上),這種效果仍然非常明顯。

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看看上面這些圖片,都是在1/2000秒拍攝的,沒有裁剪。這是一個相當大的差異,機械快門有兩個不同的「太陽耀斑」,而EFCS有一個(代表曝光的機械後簾)。電子快門根本沒有這個問題。

排名:

電子快門

EFCS

機械快門

人造光閃爍:

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快門機制的另一個主要影響包括在人造光下的閃爍/條帶問題。在上面的一組圖像中非常明顯。正如我們所見,在這個例子中,唯一有明顯條紋問題的圖片是第三張,用電子快門拍攝的。一般來說,我們會看到,機械和EFCS在條帶方面沒有產生明顯的問題。然而,EFCS和人造光的一些特殊情況也會導致條紋問題,尤其是當我們使用快速快門速度時。

排名:

機械快門

EFCS

電子快門

關於快門的使用建議

這裡並沒有一個關於最佳快門類型的結論。然而,在下面,我將針對各種需求給出我的建議。

對於風光攝影:

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默認使用電子快門。然而,如果在拍攝中有任何重要的人造光,機械快門是最安全的選擇。在極少數情況下,當場景中有東西移動得很快,比如天空中的一隻鳥,想要變得銳利,就切換到機械快門。最後,如果需要使用電子快門防止的特定選項(如長時間曝光降噪),我們顯然應該使用不同的快門機制。

對於人像攝影:

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默認使用機械快門,尤其是使用閃光燈時。機械快門最大的問題,太陽耀斑和快門震動,對於人像攝影這並不是主要問題。然而,如果在明亮的環境下用大光圈拍攝(也許是沙灘照),並且有過度曝光的風險,那麼電子快門是有必要的。

對於運動、野生動物和微距攝影

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默認使用機械快門,這樣就避免了果凍效應的問題,也消除了在人造光下的條紋(這意味著即使使用閃光燈而沒有問題)。

對於紀實攝影

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電子快門會讓我們的拍攝盡可能的安靜。然而,如果是在室內或者照片中有任何明顯的人造光,那就改用機械快門。

如果我只能選擇一種快門類型,在盡可能廣泛的條件下使用,我會選擇機械快門。但對於拍攝靜止物體的自然光照片,電子快門幾乎總是最佳選擇。對於EFCS,它可以在沒有電子快門選項的相機上使用,特別是在快門速度為1/10秒左右時,可以將快門震動降到最低。

結語

希望本文能讓您很好地理解每種快門機制的優缺點。

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