快门开启的瞬间发生了什么

lyanbebe

当你按下快门后，首先会想着看看显示屏，你会看到你拍摄的图像，并且带有多种信息，如拍摄日期和时间、色彩、曝光值等等。但这短短的几秒钟，你知道这一切是怎样发生的呢？当你看完下文后，就会豁然开朗。
摄影者半按下快门时，相机已准备好了自动曝光和自动对焦。完全按下快门后，图像被拍摄，存储在DRAM中。这样你可以立即在显示屏上预览图像，如果不满意，可以重拍。立即预览是数码相机最吸引人的性能之一。

　　数码相机有可调节的焦距，光圈和快门。相机把被摄体的光线聚到CCD上。CCD的模数（A/D）转换器被激活，图像被转换成数据格式。（通常使用的是10或12位的模数转换器。）

　　为了得到高分辨率的照片，存储的数据会被ASIC处理器（或微处理器）处理。处理过的图像会存在记忆卡（如CF卡）中。（有些相机把数据临时存在DRAM缓冲器中）。这些可移动的介质可把图像转移到计算机（或者是读卡器）上。如数码相机通过USB或IEEE 1394连上计算机，图像还可以下载。

　　当然，这些只是最主要的方面。想要高质量的照片，还需以下几步：

　　过滤颜色。通常数码相机使用单色的图像传感器，这样，需一个内嵌的过滤器，它通常称为CFA。 当图像被拍摄后，图像被A/D转换器转移成数据（像素数）。像素数代表了图像的颜色。

　　通常图像是红、绿、蓝三色。为什么我们看到的是彩色的呢？原来，CFA帮我们找回了“丢失”的颜色。它把红、绿、蓝三色进行组合，就形成了彩色的图像。但效果还不是很好，这就需要进行白平衡调整.

　　白平衡调整。日光通常会增加光谱的蓝色比例，室内光线则会增加光谱的红色比例。我们的眼睛已经适应了这种变化，在任何光线下，我们都把白色的纸认为是白色的。图像传感器本身无法补足光线。因此，需要使用白平衡调整功能，分析图像，调整红色和蓝色的比例，在白色区域增强绿色。除了传统的自动白平衡模式，一些较先进的相机也提供了手工设置、预置等模式。

　　这些模式使摄影者在任何光线下都能作出调整，使颜色还原真实。

　　数字颜色校正。图像传感器的RGB敏感性无法适应人眼看颜色的速度。结果，原色中红色、蓝色可能减少了。所以，白平衡调整后，图像颜色仍不是完美的。但数字颜色校正可以弥补它的不足，增强颜色的再见性，同时把数字图像转移到sRGB，进行颜色输出。

　　锐化处理。镜头有时会使拍摄的图像轻微柔和。这样，显示器或打印机上的图像可能有轻微的模糊。因此，需要对图像进行锐化处理。有不同情况下，摄影者可以选择合适的锐度水平，如拍摄肖像或自然景物。有些数码相机多种锐化设置，如“软（soft）”、“标准 （standard）”、“锐利（sharp）”等。

　　经过这些处理，图像已经定格，准备存在记忆卡上了。但还有一个问题，图像可能会占太大的空间。例如，一幅以三百万像素拍摄的图像约有9MB。而一张几百MB的存储卡能装下几张呢？无疑，需对图像进行压缩。

　　压缩成JPEG格式。现在标准JPEG格式已被大多数数码相机接受。通过把图像文件分成几块，把RGB数据转化成一个明视度和两个色度标志。通过使用DCT，这些标志被转换成空间频率。高处的频率的信息是人眼不十分敏感的，将会被舍弃。然而，如果你删掉了太多的信息，图像的质量将受到影响。人们需要的图像质量是不同的，有的人希望以8X10英寸输出，有的人希望用来作网页。因此，许多数码相机给用户选择不同的图像质量水平，以致于它们能够在压缩时做出取舍，满足用户的质量需求。一般而言，压缩过的文件是原来的1/5。

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一、认识光圈和快门

　　光圈是照相机镜头中控制光线的装置, 因为影像由穿过镜头的光影投射到胶片（数码相机是CCD/CMOS等图像传感器）上,为了能使光量得到控,便由开启光圈大小来进行调节。光圈中心开口的大小代表光圈的数值，通常用f系数来表示。数值愈小，孔径的开口愈大，进光量愈多，反之进光量愈少。通常在拍摄时所说的“开大光圈”, 是指把光圈的数值调小, 把光孔开大的意思, 如从F5.6调大一级到f4、或二级到f2.8等。同样,“关小光圈” ,是指把光圈的数值调大, 把光孔 关小的意思,如从f5.6关小一级到f8、或二级到f11等。这种习惯上的说法是和镜头上所标示的光圈数值正好相反的, 注意不要弄错。


f2.8

f16

快门是照相机中控制曝光时间长短的装置, 小型相机一般使用镜间快门，而单反相机常用焦平面快门。


典型的镜间快门结构

镜间快门位于镜头中间，靠金属片的开合控制曝光。

焦平面快门


顾名思义，焦平面快门位于焦平面附近，也就是胶片（或CCD/CMOS）的前面。焦平面快门一般拥有前幕和后幕两张帘幕，它们是靠一个上紧的弹簧装置来驱动水平或垂直地通过胶片平面，以往水平走向的焦平面快门较多，现在几乎都被垂直走向的快门所取代。当按下快门钮时，前幕开始自上往下走动，然后依照快门速度留下一定的空隙，后幕紧跟着追赶下来，光线就从前幕和后幕之间所预留的空隙投射到胶片上，使胶片感光。空隙越宽，通过的光量会越多，空隙越窄，通过的光量便会越少。快门速度越快，空隙便会变窄，速度越慢，空隙便会变宽，焦平面快门就是这样以时间长短来调节光量的。在快门速度的标示序列中可以看到，如1/4、1/8、1/15、1/30、1/60、1/125等。不难看出，它们之间是倍数关系，是指几分之一秒的曝光时间。譬如说，1/30秒是1/60秒的两倍时间，而通过快门的光量也是两倍。反过来1/30秒是1/15秒的二分之一时间，而通过快门的光量也是倍减。


　　注：本文根据网络资料汇集、改编，由于资料来源繁多，恕难一一标注，在此向原作者表示感谢。

二、光圈与快门对曝光的控制

                        　　光圈和快门是调整和控制曝光量的装置，它们是倍增或是倍减的关系，这种关系可以通过不同的组合来得到相同的曝光量。例如说，光圈F8、1/30秒为正确曝光值时，如果用光圈f5.6、1/60秒，或是f11、1/15秒来组合，它们所 得到的曝光量也是一样的。这样，摄影师可以根据自己的目的来选择光和快门速度。


                        　　光圈和景深有密切的关系，因为通过调整光圈的大小可以直接控制景深。景深是指在镜头聚焦调节中，所能清晰成像的最远部分和最近部分之间的距离。光圈的孔径最大（f值最小）时景深最小, 孔径最小（f值最大）时景深最大。


浅景深效果

当我们知道光圈不但能控制光量, 而且还能控制景深时, 在摄影表现中, 便可以有效地利用它。在实际拍摄中, 譬如以开大光圈, 选用小景深,就能从距离不同的诸多物体中突出某一物体, 使它能够得到强调, 而它的前后的景物便不在清晰的焦点之内, 从而避免喧宾夺主的现象。另一方面,如果收小光圈, 选用大景深, 这时照片中的前后景 物都将控制在清晰的焦点之下, 相片包含了丰富的信息和细节。在初学摄影时,可以用大光圈和小光圈来练习拍摄 一些照片,看看是否能达到同表现的内容有效地相结合, 力求做到内容与形式的统一。多作这方面的练习, 日积月累, 便会熟能生巧,在日后的摄影创作中自然地应用自如。


                        　　在单镜头反光照相机中, 一般不论光圈的实际设置值为多少, 为了方便取景对焦, 通常镜头总是在最大光圈的情况 下取景和对焦的, 只是在拍摄曝光时光圈才自动处于设置值。


                        　　有一点值得注意的是, 收小光圈有利于增加景深, 但并不是拍摄时把光圈收得越小越好, 如果孔径太小, 镜头会产生衍射现象,影像的细节会受到影响而变得模糊。事实上, 对于大多数照相机镜头来说，从最大光圈收2～3挡，也就是F8左右为最佳光圈孔径值,因为在这时镜头的像差和衍射会有着最佳的折衷。 同光圈一样, 快门除了能调整和控制曝光量之外, 还能控制被摄体的清晰度。因为快门速度越快, 通过镜头的光线 （影像）在胶片上停留的时间越短, 因此能够把瞬间的动作记录下来。如拍摄运动物体或体育比赛时, 只要使用高 速快门, 就可以把运动中的一瞬间定格下来, 这也是摄影所特有的表现语言之一。相反, 快门速度越慢时, 光线（影像）在胶片上停留的时间越长, 移动中的被摄体就会留下流动的影像, 这也是摄影中表现动感的一种独特方法之 一。但对于不同的运动物体,到底用多少快门速度才能达到最佳的效果, 这就得在实际拍摄中去积累经验了。

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四、减少数码相机快门时滞的技巧

                        数码照相机的“快门时滞时间”指的是从按下快门释放按钮到开始曝光的这段时间，简称为时滞。同传统相机相比，目前大多数的消费级数码照相机的时滞都比较长。当我们面对惊心动魄的精彩瞬间按动快门后，实际拍摄到的却是此后的情景。特别是在拍摄运动物体时，拍摄到的照片和拍摄者想要抓取的瞬间相差甚远，甚至有时在取景框里看到了精彩瞬间，并及时按下了快门，却还是没有抓拍到，令人懊悔不已。对于拍摄时机就是生命的摄影而言，时滞 的确是数码相机的主要缺点之一。


时滞的产生

                        实际上，传统照相机也有时滞。从事体育摄影的记者对这一点深有体会，因为体育运动速度极快，要想得到最佳瞬间，必须有适当的提前量，才能抓拍到精彩的瞬间，而提前量的掌握反映了体育摄影记者的基本素质。从看到精彩瞬间的出现到反映到我们的大脑，由大脑发出指令，按动快门，再加上快门的自由行程，毕竟需要处理时间。对于一般的拍摄题材，由于我们多年来的习惯和适应，对这些时间 往往不以为然或忽略不计了。
                        使用数码照相机出现的时滞不仅包括人脑的反映、处理时间，还要加上电脑的反应、处理时间，所以在摄影这门瞬间的艺术中让人感到不能容忍时间的流逝。
                        数码照相机的时滞是由于影像处理过程所需要的时间。因此数码照相机制造商早已开始采取对策，设计制作如何让照相机在最短的时间内捕捉到拍摄时机。目前，绝大多数数码相机的时滞都是普通传统相机的2-3倍，只有顶级专业单镜头反光数码相机的快门时滞与传统相机基本相当。普及型数码相机的快门时滞一般为0.2-2秒左右（依据各个型号有所不同）；专业单反数码相机的快门时滞一般为0.06秒左右。例如，尼康D1为0.058秒，佳能EOS 20D拥有0.2秒高速启动及0.065秒的快门时滞，基本可以迅速抓拍运动画面。
                        新款的数码相机在时滞问题上下了很大功夫。卡西欧的“QV-R4”释放时间达到0.01秒，比高级单反照相机还要快。理光最新的G4快门时滞也达到0.1秒。松下“LUMIX DMC-FZ1”的快门时滞也仅0.1秒。


减少时滞的技巧

                        从拍摄的角度来看，快门时滞是不可避免的。如果要找出一些减小快门时滞的方法，倒的确有很多成功的经验 值得你借鉴、参考：
                        

• 拍摄时采用光学取景器而不是液晶显示屏取景这可以说是成功的关键。因为液晶显示屏显示的是经过数据处理后的图像，它本身就存在显示的时滞，再加上按下快门之后的时滞，这已经有0.2秒左右。使用光学取景器不仅可以节约电源，还可以迅速观察景物，捕捉拍摄时机。这样经过一段时间的反复练习就能够抓取到最佳拍摄时机。这个方法对于习惯使用液晶显示屏取景的人来说开始可能有些不太适应，但是看看你身边的专业摄影家怎样使用数码照相机取景、拍摄，你就会改变自己的拍摄习惯。
• 通过连拍模式节约数据传输时间。连拍模式通过将数据装入数码照相机内部的高速存储器，而不是立即向存储卡传输数据，可以在短时间内连续拍摄多张照片。拍摄结束后，通过计算机挑选出最满意的一张，这样能够在一定程度上缓解快门时滞的问题。不过在选择连拍模式时，因为照相机还要用更多的时间将暂存在高速缓存上的数据写入存储卡中，所以再次按下快门的时间会更长。另外，要缩短数码照相机向存储卡传输数据的时间，购买传输卡 的时候一定注意选用传输速度快的存储卡。
• 拍摄时养成首先半按快门聚焦、测光，然后寻找最佳时机完全按下快门的好习惯。否则当你发现好的瞬间并决定按下快门时，你得到的这一瞬间中不仅有快门时滞，还要加上自动对焦的时间。当然，你也可以事先锁定对焦点，或者干脆取消自动对焦，减少自动对焦所需要时间，迅速扑捉拍摄时机。
• 了解你的数码照相机的时滞，在使用时有意识的加以注意，掌握好提前量，是数字摄影的基本技巧。这一技巧的掌握要靠你的反复练习才能实现，例如舞台摄影时，当演员准备跃起的时候按下快门，就能拍摄下演员空中造型的动作；当演员要发力的时候按下快门，就可以拍摄到演员的精彩瞬间。这种练习越多,快门时滞造成的影响会越小，最后完全可以抓到最精彩、最难得的瞬间。

五、利用高速快门凝固运动的瞬间

为了清晰地拍摄运动中的人和跑动的动物的敏捷动作，快门速度必须很快。即便在光线足够明亮的地方，如果利用全自动模式进行拍摄，往往也容易导致抖动。况且，拍摄高速动作时，光线不一定足够明亮。具体需要多大的快门 速度？光线亮度不足时该怎么办？下面就来详细介绍一下这方面的问题。


                        

高速快门凝固液体溅起的瞬间

                        　　说到具体的速度，比如说拍路人的行走动作，要想拍摄到没有抖动且清晰的图像，快门速度最好设置在1/250秒左右。对于更快的动作，就必须设置成更高的速度。几乎所有的数码相机，最高的快门速度都在1/1000秒～1/2000秒上下，因此从理论上来说，基本上所有的机型都可能拍摄到肉眼捕捉不到的瞬间。

利用运动模式和手动曝光等功能

                        　　如果相机有运动模式、快门优先模式或全手动模式，控制快门速度比较容易。
                        　　设置成运动模式后，曝光就会自动地向着提高快门速度的方向进行设置。比如，佳能“G5”，如果是普通的程 序模式，光圈值和快门速度一般都分别在F6.7和1/260秒，但是如果设置运动模式，光圈值和快门速度就会分别变 成F2.8和1/1000秒。

                        　　如果是具有手动曝光功能款式的数码相机，就能够通过快门速度优先和手动曝光设置，来指定自己需要的快门速度。如果将快门速度设置得太高，就会出现曝光不足的警告标志等，此时可通过提高ISO感光度，来利用高速快门进行适当的曝光。另外，即便是曝光不足，也一定需要高速快门时，最后也可以利用电脑进行修正。

只有自动模式的傻瓜相机如何提高快门速度？　
　
                        　　然而，利用全自动模式拍摄时，快门速度很少会达到最高速度。那么，为了提高快门速度，应该怎么做呢？如果假设手中的数码相机是全自动设置的，无法手动设置快门速度，那么想拍清楚运动的照片就只有一个办法——那就是只能在光线明亮的场合拍摄。光线亮度需要达到什么程度呢？一年中有一半的时间如果超过下午三点，光线就显得太暗。当然，闪光灯自动闪光，或者抖动警示标记闪烁的情况则另当别论。

                        　　当拍摄对象距离较近时，有一种方法就是强制使用闪光灯。但问题在于拍摄对象正在逐渐远去时，闪光灯的光线就照射不到对象上。要想拍摄距离较远的拍摄对象，如果光线稍有不足，那么用其他方法提高快门速度也是非常有效的。这就是提高ISO感光度。不过，需要特别注意的是，根据不同的机型，有的机型即使提高了ISO感光度，往往是快门速度不变，而是镜头光圈被缩小。

                        　　即便提高ISO感光度，光线仍显不足时，还有一招。这种方法就是通过曝光负向补偿提高快门速度，先拍得暗一些，然后通过电脑对亮度进行修正，就好象是利用电脑提高胶卷的感光度进行冲洗一样。

[ 本帖最後由 lyanbebe 於 2008-5-24 01:36 PM 編輯 ]

billow

谢谢分享，学习嘛