大海保留－光影知识－大师书籍

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这种快门的曝光流程如下图：

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最后要说的是全帧转移快门，也有叫做狭缝式快门的。采用这种快门结构的感光材料，最大的特点是不再象行间快门和帧转移快门那样具有和感光单元对应的存储单元。曝光仍然通过复位时钟来控制，信号的读出是通过位于各列像素之间时钟信号的配合，通过列放大器直接输出。由于不存在存储过程，信号通过开关电路直接转移，因此可以作到很好的快门速度。

目前高像素值的DC/DSLR和对速度迟滞要求高的产品均采用的是这种结构的传感器/快门结构。如Olympus的E-20。但由于没有找到Canon的DSLR相关的资料，所以我不知道是否1DS或10D也采用类似的结构。该快门结构示意图如下：

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曝光流程如下图所示意：

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在step1时，当相机机械快门关闭后电荷转移到水平输出寄存器内；

在step2时，串行输出电荷。

全帧转移快门(狭缝快门)的曝光过程是逐点传输的，严格的讲各个像素不是同时曝光。当快门速度非常高时拍摄运动的物体时，将产生如同传统相机焦平面快门的狭缝变形。需要通过DSP来进行修正。但这种快门因为结构简单，可以简化制造过程和降低成本，速度也比较快，已经成为一种发展的趋势。

最后讨论一下机械快门在数字相机中的作用。在数字相机中保留机械快门的目的之一是可以记录感光材料的暗电流信息。数字相机的机械快门和传统相机是不一样的，平时是打开着以便电子取景器取景。再曝光前再关闭，复位感光器件上的存储信息，并记录各个像素的暗电流资料。接下来进行曝光。机械快门开启，曝光结束后关闭机械快门，将曝光数据进行DSP处理。流程如下：

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补充一点，记录暗电流的作用主要是进行黑色补偿。光电器件在没有任何光线照射时也存在着一点的暗电流，输出一定的光电信号，这个值相当于胶片的灰雾密度。通过在曝光前遮光记录暗电流的数值，再在曝光后的图象中减去相应的暗电流信息，可以提高感光器件的宽容度和减少噪声。







2、照相机的快门结构





快门结构



快门的类型有多种，我们这里只谈AF单反机上常见的电子控制纵走式焦点平面帘幕快门(也就是人们常提到的钢片快门，由于现在的快门帘幕并不一定是用钢片制成的，所以称纵走式焦点平面快门更为合理)。

焦点平面帘幕快门位于照相机焦点平面前方，它的作用是在未曝光之前遮挡光线，使胶片不见光；在曝光时控制胶片的有效曝光时间。快门一般是装在机身上的独立部件，便于装配和维修。纵走式焦点平面快门的制作材料有钢片和铝合金，也有采用塑料及合金复合式材料。快门由两层帘幕、电磁释放装置和减震装置组成，两层帘幕分别称为第一帘幕(或前帘)和第二帘幕(或后帘)。

每一层帘幕由数片(一般为4至6片)非常平直的小薄片相叠而成。这些小薄片在杠杆的控制下，即可以迅速展开，又可以彼此灵活地重叠在一起。展开之后，其相邻的小薄片之间始终仍有一部分彼此相重叠，因此相邻部位始终不会漏光。

在未曝光之前，只有第一帘幕展开，挡住未曝光的胶片；而第二帘幕则是重叠收缩，位于胶卷片窗的底部.(在手动卷片的单反机中，未上快门之前是两层帘幕都挡住未曝光的胶卷；进片及上快门之后，才是一层帘幕挡住胶卷)。曝光时，第一帘幕向上收缩，使胶片暴露在成像光线下进行曝光。当设定的快门速度低于最高闪光灯同步速度时，在第一帘幕完全收缩到头后，第二帘幕经过一定时间的延迟后(延迟时间视快门速度大小而定)才开始展开。当设定的快门速度高于最高闪光灯同步速度时，在第一帘幕未收缩到头时，第二帘幕就开始展开，两片帘幕之间形成了一条宽度小于24mm的裂缝 (35mm照相机的胶卷规格为36×24mm)， 该裂缝以一定的纵走速度扫过胶卷平面，使胶卷曝光。曝光结束时，第一帘幕完全叠合在片窗上方，第二帘幕完全展开，将片窗遮严。在进片过程中，第一帘幕展开后，第二帘幕再收缩，为下一次曝光做好了准备。

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实际上这条裂缝的行走速度低于所设定的快门速度，但胶卷平面上每一点的曝光时间却正好是快门速度所对应的时间，所以从理论上分析，每一张底片所记录的景物不是同时曝光的，而是分先后的，但这种差别太小了，以至于在日常摄影中可忽略不计。但在高速摄影中，这种差别会造成画面畸变。

调节快门速度实际上是调节两块帘幕之间的缝隙的宽度。有些人认为调节快门速度是调节快门帘幕的行走速度，这是不正确的，在快门动作时，帘幕的行走速度是不变的(如Nikon F4和Canon EOS-1的帘幕行走速度为2.7m/s)。

目前最高的快门速度是1/12000s， 而最高闪光灯同步速度是1/300s(除了采用频闪实现的高速同步外)。这一切都要归功于用轻型材料来制造快门和电子技术的发展。

快门的释放装置为电磁式的，由电磁离合器控制。在快门释放前，电磁离合器处于释放状态，当操作者按下快门释放钮时，电磁离合器通电，将快门帘幕吸起，开启快门帘幕。减震装置的作用是消除快门帘幕收缩和展开所引起的震动。

1/12000秒快门拍摄效果

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特别值得一提的是Nikon F4的快门，它与一般单反机上的单层帘幕不同，它第一帘幕和第二帘幕均采用双层设计，所以对光线的密封性能特别好。在反光镜上锁时，光线不能从薄片之间的缝隙透过去到达胶片。

在正常的设置快门速度方式中，一旦设定快门速度后，在曝光过程中的曝光时间就已经固定下来。而在"B"(Bulb)和"T"(Timer)门方式中，拍摄者可自由地决定曝光时间。

"B" 门的工作过程是：按下快门释放钮，快门帘幕打开，松掉释放钮，就关闭快门帘幕；

而 "T"门则是第一次按下快门释放钮，快门帘幕开启，然后可松开手，第二次按下快门释放钮时，快门帘幕才关闭。这两种方式特别适合于长时间曝光的场合(如夜景)。

目前绝大多数AF单反机和部分AF袖珍相机都配备有"B"门方式，而"T"门方式则比较少见。还有一种自动定时方式，拍摄者设定曝光时间，然后由相机自动关闭快门帘幕，与慢速快门类似，但特点是曝光时间较长，一般可达一小时以上。

另外有一点要提醒的是：相机上表示的快门速度为典型值(或称名义值)，而不一定是曝光时的真实值。由于制造上的原因，实际的快门速度与典型值还是有一定误差的。比如说，1/500s的快门速度，在Nikon F3上为1/531s，而在Minolta X-700上则为1/462秒。下表为Canon EOS RT快门的实测值(引自《日本相机》1989年12月号p.291~299，EOS RT测试报告)：

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注：相对误差值的单位为百分数，计算公式为

相对误差 =
实际值 - 设计值
  × 100%

————————

设计值


由于现代AF单反机都是采用电子振荡电路来作为快门的定时和采用微机来控制，所以相机生产厂对快门速度都是按2的幂级数来设计的。从上表可看出，30s是按2的5次幂设计，而1/2000s则是按2-11来设计。一般来说，快门速度愈高，其精度也就愈差，从上表的数字就可以看出，使用时要注意。

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4、景深：



   当某一物体聚焦清晰时，从该物体前面的某一段距离到其后面的某一段距离内的所有景物也都是相当清晰的。焦点相当清晰的这段从前到后的距离就叫做景深。简单的说，景深就是聚焦清晰的焦点前后仍能结像清晰的一段距离。这段距离的特点是实焦点后面清晰的距离要长于前面清晰的距离。清晰范围前后较短的我们一般称只为景深浅（或景深短），而清晰范围较大的我们一般称只为景深深（或景深长）。


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   当景深变的非常浅的时候，您拍摄出来的片子将会得到非常强烈的视觉冲击力，起到突出拍摄主体（主题）、虚化背景的效果。化腐朽为神奇，并将观看者的眼睛牢牢的钉在您的作品上的秘方就是它了。那么，如何得到浅景深呢？在这里送给您三条铁律，请在拍摄时牢记。




   景深规则一：光圈越大，景深越小



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      这个在传统胶片相机中最常用的规则，我们将它放到第一位。这是唯一可以在不用改变机器位置和透视角度的情况下达到改变景深效果的方法。但是这个方法不适用于摄像机和全自动的数码相机。







   景深规则二：焦距越大，景深越小


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      最便于得到浅景深效果的方法，也是我拍摄人像时最常用的一招。当婚礼的最高潮，您将相机或摄像机的变焦推到长焦端，您会精细的发现，喧闹的背景和混乱的现场都已经离您远去，留下的只有新娘和新娘脸上洋溢出的微笑。




   景深规则三：距离越近，景深越小



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      拍摄花朵等小物件时最佳方式，在最广角端几乎可以达到零距离微距可是摄像机的招牌菜呀。而对于拥有轻便型相机的众多家庭用户来说，合理利用这一规则可以使您在拍摄中更加如鱼得水。






附：







光学基础知识：焦点、弥散圆、景深：概念与计算









先介绍几个概念：

1、焦点(focus)

与光轴平行的光线射入凸透镜时，理想的镜头应该是所有的光线聚集在一点后，再以锥状的扩散开来，这个聚集所有光线的一点，就叫做焦点。

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2、弥散圆(circle of confusion)

在焦点前后，光线开始聚集和扩散，点的影象变成模糊的，形成一个扩大的圆，这个圆就叫做弥散圆。

在现实当中，观赏拍摄的影象是以某种方式(比如投影、放大成照片等等)来观察的，人的肉眼所感受到的影象与放大倍率、投影距离及观看距离有很大的关系，如果弥散圆的直径小于人眼的鉴别能力，在一定范围内实际影象产生的模糊是不能辨认的。这个不能辨认的弥散圆就称为容许弥散圆(permissible circle of confusion)。