攝像中快門類型的定義
導語:快門分機械快門、滾動快門、全局快門。不同的快門角度、幀率、感光度又會出現變化。這篇文章從7個方面帶你了解最基礎的快門是什么,又能做什么?了解一下高幀率下的全局快門VS滾動快門、快門角度和曝光的基本知識。
1. 機械快門在膠片攝影機中,快門是一個機械旋轉鏡。每次曝光它會旋轉360度,它在特定的時間量里,交替的覆蓋、打開膠片門。快門的RPM是機械固定的并由幀速率決定,且曝光時間由快門角度來確定。
2. 滾動快門許多數字攝像機的電子快門設有滾動快門,在重置準備下一個畫面曝光之前,其中的數據從傳感器頂部到底部逐列被讀出。滾動快門表現為一個明顯歪斜并會成為垂直線的圖像中,如果有攝影機或拍攝對象跨過幀快速移動。如果傳感器讀出速度特別慢且畫面中有快動作,會產生不需要的動態疊影使整個圖像變形。大多數的滾動快門速度非常快,最大限度地減少了潛在的問題。RED和Arri很多攝影機都有滾動快門,這比全局快門的更賦電影感。即使是高幀率攝影機,如Phantom數字電影攝像機采用滾動快門,但讀出時間只有1毫秒。
這個圖表中我們可以比較不同型號攝影機的滾動快門讀出次數:
3. 全局快門全局快門不同于滾動快門,一個完整的曝光結束時,光一次性被完全阻止,接著數據被讀取并為下一個曝光做重置。全局快門保持垂直線或物體通過畫面水平移動。然而,運動的感覺是明顯不同的。根據全局快門的實現方式,和滾動快門相比,光和可能的動態范圍只會消耗一點。
4.快門角度快門角度是指旋轉機械快門的實際開口物理角度。開口的角度決定了曝光的快門轉動的持續時間。機械快門的大部分都沒有在數字電影攝影機中。快門角度能控制動態模糊。曝光時間越長,動態模糊越多,曝光時間越短,運動物體會表現的更清晰。曝光時間(1/ X秒)=幀速率×(360/快門角度)。例如,180度快門,24fps幀率(180度是標準的):180度:24×(360/180)= 1 /48秒下面是24fps幀率下,快門角度高達220度的計算:15 degrees = 1/576 sec20 degrees = 1/432 sec40 degrees = 1/216 sec60 degrees = 1/144 sec80 degrees = 1/108 sec100 degrees = 1/86 sec120 degrees = 1/72 sec140 degrees = 1/62 sec160 degrees = 1/54 sec180 degrees = 1/48 sec200 degrees = 1/43 sec220 degrees = 1/39 sec快門角度的變化影響著曝光時間,并且需要光圈的變化來補償,以維持正確的曝光。當然,光圈的變化會影響景深。因此,如果景深需要保持不變,唯一能做的就是添加ND濾鏡(如果減少光來補償曝光時間),或增加場景的實際光照(如果給較短的曝光時間做補償)。
5.高幀率在數字電影時代,我們的攝影機比以往任何時候都有高幀速率的需求。這在過去是一個特殊的要求,但在現在是一個期望的需求。
捕捉海浪細節,流體流動或簡單的平穩慢動作已不再是鞭長莫及。許多電影攝影機,現在都可以拍,幀率至少都是60fps的。
雖然對我們大多數人來說1000——2000fps仍然是遙不可及的,Phantom Flex 4K攝影機正在推進能到達的極限。要注意高幀速率對曝光(及光的要求)的影響。
對于任何攝影機來說,無論傳感器怎樣,無論制造商對于曝光和幀率的制定規則是否是真實的,這都是純粹的數學運算。每次應用雙倍幀速率時,每一幀畫面曝光時間都會減半,照到傳感器的光量也減半。舉一個例子,假設180度的“標準”的快門角度。每秒24幀,一個180度的快門提供的曝光時間為1 /48秒。如果幀率為48fps,用相同的快門角度,曝光時間減半為1/96秒。只有在48fps時,會損失一整檔光。
推斷一下,用25fps而不是24fps的幀率為出發點,因為它會大量產生出整數:25fps@ 180deg = 1/50秒50fps@ 180deg = 1/100秒(損失1檔)100FPS @ 180deg = 1/200秒(損失2檔)200fps @ 180deg = 1/400秒(損失3檔)400fps @ 180deg = 1 /800秒(損失4檔)當然,幀速率可以是在這些數字之間。你可以看到每一次損失一檔光,我們加倍的幀速率。一整檔光的損失不是小數量的。每損失一檔,光就會減半。損失1檔= 1/2的光損失2檔= 1/4的光損失3檔= 1/8的光損失4檔= 1/16的光正常幀速率的快門角度的變化影響著曝光時間,并且需要光圈或燈光來進行補償,高幀頻則需要更多補償。這意味著如果你有足夠的光線正確的曝光,25fps下不想影響景深(打開光圈),你必須有兩倍的光照來照亮場景或拍攝對象,以獲得50fps下正確的曝光。必須要有四倍的光照,以達到100FPS下的正確曝光。這只是每次加倍,所以要達到200fps下的正確曝光,場景需要8倍的光量,并是在正常25fps的幀速率下。太陽給了我們充足的光線,所以在外面的日光下,拍攝高幀速率時,補償曝光時間的問題要少得多。但是在室內的人工照明,每次給幀速率加倍時,必須小心調動燈光。這是正常的,例如高速桌面拍攝需要大量的光。如果你在拍攝現場,產品拍攝涉及流體流動時,現場有一臺Phantom,拍攝幀率為1000fps,產品上的光會很很亮很亮。
6.基礎感光說到高幀速率,較高的“原生”基礎ISO或曝光指數(EI)總是有好處的,比較攝影機時要記住這一點。每個傳感器都是不同的,每個攝影機捕捉高幀率的表現都不同。如果一個特定的攝影機在高幀率下給出的圖像較亮,要么是因為傳感器具有更高的基礎ISO,要么是在躁訊可接受的情況下,基礎ISO可提高。傳感器的基礎感光由很多東西決定,其中最簡單的是感光單元的規格尺寸,以及傳感器上的感光單元數目。如果提高分辨率(或感光單元的數目),并保持傳感器尺寸不變,則感光單元變得越來越小,一般化基礎感光也降低。基礎感光之間的空間數量,以及每個感光上的電路所需空間量,都是決定因素。7.燈光光線充足時傳感器的性能會表現的最佳,而每幀畫面曝光時間很短時(如提高幀率),唯一的解決辦法就是增加更多的光。