为什幺手机影片拍出来画面长这样?这则短片解释什幺是 Rolling Shutte

发布时间:2020-06-15 编辑: 查看次数:179

为什幺手机影片拍出来画面长这样?这则短片解释什幺是 Rolling Shutte

智慧手机的相机已经是许多人用来拍照的主要工具之一,但有时候我们在利用手机拍摄快速移动的物体时,都会出现飞机螺旋桨居然呈现诡异的弯曲,或是快速移动的火车是倾斜的等情形,到底是怎幺回事?

现今,大多数数位相机採用 CCD 或 CMOS 感光元件。这两种类型的感光元件都能完成选择影像、转换电子讯号的任务。

CCD 感光元件是一个基于类比讯号的设备。当光投射到其表面时,会有讯号电荷产生。电荷讯号可以转换成电压,并按指定的时序将图像资讯输出。数位相机主板上的其他电路将把这讯号转换成数位讯号,以便微处理器处理;而 CMOS 感光元件是一类利用 CMOS 半导体的主动像素传感器。每个光电感测器附近都有相应的电路直接将光能量转换成电压讯号。与 CCD不同的是,它并不涉及讯号电荷。在主板上可能也需要类比数位转换器将它的输出讯号转换成数位讯号。

现今的智慧手机相机主要都是採用 CMOS 感光元件。CMOS,全名称为「互补式金属氧化物半导体」(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)。YouTube 频道 SmarterEveryDay 在网路上拍了一段介绍所谓 CMOS 感光元件在拍摄快速移动物体时,会产生什幺样的画面。如果我们把智慧手机的相机取下,再将镜头移除,就会看到智慧手机使用的 CMOS 感光元件(下图)。

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当你利用智慧手机拍摄照片时,你可能会以为 CMOS 让整个感光元件同时曝光,就像一般相机拍照时一样?事实上并非如此。

和一般相机的感光元件不同,CMOS 是垂直「扫描」的方式感光,这也就是手机拍照和录影时,相机的运作模式。正因为 CMOS 是垂直的扫描方式感光,因此在拍摄迅速移动物体时,会有些微的时间差。这也就是为什幺在拍如飞机螺旋桨快速移动时,会在影片中看到螺旋桨弯曲的原因。

简单用影印机来模拟一下 CMOS 扫描的过程:

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因为 CMOS 感光元件是垂直扫描,因此当我们快速移动时,如果朝车外栏杆拍摄或录影,就会感觉栏杆看起来是斜的,这就是所谓的「果冻效应」(Rolling Shutter)。

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为了让大家更清楚了解 CMOS 感光元件造成的 Rolling Shutter 果冻效应,有网友做了以下的比较图,告诉大家这样的扫描感光模式在极慢的每秒刷新率下,会是什幺样子。

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除了快速旋转或移动的物体可以发现果冻效应的影响,其实在快速震动的琴弦上也能发现,网友用 20,000/fps 和 28,000/fps 的慢速播放也在影像中看到了类似的画面产生。

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其实果冻效应虽然是由于 CMOS 感光元件所造成的一种特殊现象,会极度扭曲镜头里的物体,变得很不真实,但这类的照片其实还会带给人一种特殊的疗癒感。

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以下是原介绍影片:

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