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为什么有些相机还要保留机械快门
狼族摄影

过去几个月,“机械快门”这个名词高频出现在各种相机的宣传上。富士X-E5在宣传中就特别提到,保留了机械快门,索尼FX2也是强调机械快门的存在,而即将发布的佳能EOS R7 Mark II有可能出于定位的考虑,完全抛弃机械快门。


很多小伙伴到现在都没搞懂,机械快门和电子快门存在的意义。

机械快门最早出现在胶片相机时代,从工作原理来说,完全依赖于机械结构,通过弹簧、凸轮、齿轮等机械部件来驱动快门帘幕的开合控制曝光时间。例如,当按下快门按钮时,第一道帘幕打开,光线进入传感器,完成曝光后第二道帘幕关闭。

机械快门通常分为焦平面快门和镜间快门两种,焦平面快门多见于单反相机,位于单反相机内部,传感器之前,通过幕帘的移动实现快门的开闭,而中大画幅相机相场太大,快门的行程更长,加上过去机械技术没那么好,焦平面快门不好做,震动太大,容易糊片,才用了镜间快门这种方案,它位于镜头组件之间,工作时叶片向中间合拢,估计没几个人见过这种结构。


电子快门是一种依靠电子信号控制曝光的方式,通过在图像传感器上直接启用和关闭像素来实现曝光。其优势很突出,静音、快门时间上限更高、连拍速度快、没有物理寿命、不会产生震动,但是现阶段缺点也突出,就是果冻效应——由于卷帘快门的逐行扫描特性导致图像出现扭曲、倾斜或部分曝光失真的现象。


机械快门可以通过关闭后帘延迟打开的方式,让CMOS在没有光进入的前提下慢慢读出,从而尽可能避免果冻效应,但机械快门由于依然需要一定时间来实现开合(通常是4ms左右),仍然有果冻效应,但可以大大减轻。通常电子快门的读出速度都慢于机械快门的开合速度,不过要是你的相机CMOS整体读出时间快于4ms,自然也就不需要机械快门来解决果冻效应了,比如尼康Z9的CMOS,电子快门是3.7ms,比机械快门更快,所以就没有配备机械快门,索尼就A1就更加强悍了,电子快门能支持1/200S的闪光同步,那全像素读取速度绝对在200fps之上,对果冻的抑制表现只会更好。

当然,解决果冻效应最有效的办法是使用全局快门。在全局快门模式下,相机的整个感光元件会在每一帧图像的开始时同时曝光,然后在快门关闭之前收集光线。


除此之外,电子快门还有一个缺点就是频闪问题不能得到很好的解决,室内有的光源拍摄会出现条纹。

这几年还有一个新的产物叫电子前帘,索尼在A7CM2和A7CR中使用了,你也可以理解为阉割版机械快门,或者机械和电子快门的混合。这样设计除了降低成本外,也有助于快门组件的小型化。在机械快门的状态下是电子控制前快门帘,然后后快门帘落下完成曝光,优点是有效避免快门震动,比全机械快门更安静,提升了快门的寿命,但缺点是最高快门速度有所限制,在大光圈、高速快门下,电子前帘快门可能会造成画面曝光不均匀、焦外光斑残缺不全等情况。这也解释了索尼在这两款相机的说明书中建议大光圈情况关闭电子前帘。


虽然电子快门是趋势,但眼下优缺点还是存在,怎么选?

如果你经常拍摄快速运动的物体,比如鸟、赛车,或经常用到高速闪光灯,在室内拍摄多,比如拍婚礼,最好是买有机械快门或有采用堆叠式CMOS的相机,比如尼康Z8/Z9、富士X-H2S、索尼A1/A9、佳能EOS R3,如果拍摄风光和人像比较多,直接上电子快门就OK。




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