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  • 1 # 攝影初級班

    一切的一切都要從快門開始說起,當我們要在某個時刻T拍攝一張照片,很簡單就是在這個時刻開啟快門,讓CCD或者CMOS獲取這個時刻的光訊號然後成像即可。

    然而問題來了:開啟快門這個是一個連續動作,是要時間的。針對低速攝影這個時間是可以忽略的,然而對於高速攝影這個時間就要命了。真是因為開快門(對於手機其實是掃描)速度太慢,才形成了上面那張照片。

    1.rolling shutter:捲簾快門(相機是機械式,手機是電子式的)顧名思義,快門像簾子一樣開啟和關閉,捲簾快門是現在相機普遍採用的快門結構。單反相機都有2個簾,前簾和後簾工作方式如下圖:

    一般手機都不具備機械快門部件,取而代之的電子式的捲簾快門,我稱之為掃描,在iphone上是逐行掃描。下面是示意圖,每個時刻手機只能得到ccd一列的所有畫素點的資料。所以透過逐行掃描的方式得到每一列的資料最後形成一張完整的照片。而這個掃描的時間我們可以認為它就是手機的快門速度了(這就是為什麼我們檢視手機照片的exif資訊時,雖然沒有機械快門但是也同樣有快門速度的原因)。

    2.捲簾快門在高速攝影中的畸變效應(參看維基百科)http://en.wikipedia.org/wiki/Rolling_shutter

    捲簾快門可以造成如下的效果(不知道這幾個英文如何翻譯所以照搬了):Wobble.(也被稱為果凍效應)SkewSmear:高速旋轉的扇葉螺旋槳等發生的扭曲現象部分曝光:也就是我這張照片出現的問題,下面那張水滴的照片是我拍的,可以看到只有右邊部分接受到了曝光。這張圖很形象的解釋了扇葉扭曲的原理(知乎好像不支援gif,這其實是個動畫,囧)

    3.關於高速攝影高速攝影的魅力在於能夠捕捉很多肉眼難以發現的瞬間,很多攝影愛好者都痴迷於高速攝影。其中玩的人比較多的就是拍水花了,這裡推薦一個外華人的作品Flickr: oldschooljack, Jack Long"s Photostream,他宣告謝絕一切轉載所以我就不貼圖了,有興趣的人可以開啟看看。

    高速攝影的原理:一句話用慢門+高速閃光燈凝固瞬間,前段時間我一直嘗試不使用閃光燈來做高速攝影,最後的努力都已失敗告終,果然沒有閃光燈是不行的。

    在一個比較暗的環境下將相機設定成B門或者長曝光的模式,例如快門5秒,光圈8.0,ISO:100。總之實需要在不開閃光燈的情況下,拍出來的照片接近全黑(即基本沒有光進入)。然後我們就要拿出閃光燈了,比較好的外閃都具備高速閃光的模式,即閃光時間極短10微秒到幾百微秒。光從點亮到熄滅總共時間才不到一毫秒,但是這段時間的光是足夠強的,所有物體都被亮了。如果在這個時候恰好相機的快門是開啟著的那麼這個瞬間的影象也就被完整的紀錄在相機的感光元件上了。而光消失之後,雖然相機仍舊處於曝光狀態,但由於環境光照十分微弱所以不會被感光元件感知。這樣就實現了高速攝影。

    結論:高速攝影的凝固時間等於閃光持續時間而與相機快門時間無關,相機的光圈值以及ISO大小可以調節照片的明亮程度。

    下圖是我利用閃光燈高速攝像拍到的氣球爆破瞬間

    4.利用手機高速攝影根據上面的說明我們發現高速攝影的關鍵不是相機,而是閃光燈,那我們就有理由相信用手機同樣也可以拍出這樣的照片。

    於是就有了這個帖子,開啟手機自帶拍照軟體,左手閃關燈,右手手機,就開始了。結果拍的第一組照片全是是這樣的:猜想:黑白相間是因為不同步,閃光發生在掃描中間時刻。右側過曝

    解決思路:1.縮短掃描時間2.降低攝像頭的感光度,手動設定各種引數

    於是下載了很多手機慢門軟體,一個一個的實驗,調節引數,不斷的嘗試之後有了下面幾張還能接受的照片:成功率10%左右

    總結:手機的確可以配合閃光燈做高速攝影相對於相機而言手機難度非常非常大(主要由於參量很難控制)實驗發現第三方拍照軟體所謂的長曝模式其實是在不停的拍照片,然後將所有的點疊加在一起。根本原理還是一張一張的拍照,而每一張有一個快門速度。所以縱然是長曝模式依然會出現許多許多的部分曝光的廢片。要解決這個問題必須調節每一次拍攝時候的快門速度。

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