全局快門與卷簾快門的工作原理

1.全局快門的原理可以用圖2來表示。全局快門的工作方式是所有的傳感器像素同時開始并結束曝光。這意味著傳感器的每個像素點都在同一時間感受到光線，并且曝光時間完全一致。當曝光時間結束后，傳感器會將每個像素點收集到的電子信號轉移到存儲區域，然后依次讀取每行的數據，直到整個圖像完成。這種方式確保了圖像中所有部分的曝光時間一致，不會因物體快速運動而產生圖像偏斜或變形。這種同步曝光的好處在于，拍攝快速移動的物體時，如飛機螺旋槳、高速賽車等，畫面不會出現視覺上的“拖影”或“傾斜”現象。例如，當拍攝一輛高速行駛的車時，車的形狀保持一致，車輪也不會出現拉伸或變形。

全局快門的優缺點

優點：所有像素點同時曝光，能夠捕捉到高速移動的物體而不發生畫面畸變或拖影，非常適合拍攝運動物體。

缺點：全局快門的曝光時間受限于機械運動的極限，存在最小曝光時間的限制，也因此難以進一步縮短曝光時間。

卷簾快門

2.卷簾快門的工作方式可以用圖1來解釋。卷簾快門的曝光并非一次性完成，而是通過逐行掃描的方式進行曝光。這意味著，當圖像的第一行開始曝光時，其他行仍未曝光。傳感器從上到下逐行曝光，直到所有行都完成曝光。由于卷簾快門是逐行掃描，隨著圖像的每一行逐步曝光，不同的像素點記錄到的光線時間不同，這就會導致畫面中運動物體的某些部分出現形變或拖影。卷簾快門的逐行曝光方式在拍攝高速運動物體時容易產生視覺上的畸變。例如，當拍攝一架正在飛行的飛機螺旋槳時，快速旋轉的螺旋槳由于每行像素的曝光時間不同，畫面上會出現螺旋槳彎曲或拉伸的現象。這種現象被稱為“卷簾效應”，也常見于高速運動下的其他拍攝場景。
卷簾快門的優缺點

優點：能夠實現更短的曝光時間，適合靜態拍攝，并且可以實現更高的幀速率和更低的制造成本。由于不需要同步曝光控制，設計上較為簡單。

缺點：由于逐行曝光，當拍攝快速運動的物體時，容易出現拖影或圖像扭曲，不適合高速場景拍攝。

卷簾效應與拖影現象

3.拖影現象可以通過逐行曝光的原理來理解。當拍攝目標與攝像系統之間存在相對運動時，隨著傳感器逐行曝光，不同位置的像素點在曝光時捕捉到的物體位置會有所不同。圖像的某個部分在曝光時，物體已經發生了位移，導致不同像素點記錄的圖像并不一致。最終生成的圖像實際上是物體在運動過程中不同位置的疊加，形成了“拖影”。

例如，坐在一輛高速行駛的火車上，用卷簾快門拍攝窗外的樹木，結果樹木在照片中可能會出現傾斜。這是因為樹木的影像在傳感器上逐行記錄時，每一行樹木的位置稍有變化，形成了這種視覺上的傾斜或偏移。圖1的逐行曝光模式清楚展示了這種曝光延遲是如何影響成像的。

應用場景分析

4.全局快門由于能夠同時曝光整個場景，適合拍攝高速運動物體。它的典型應用包括體育賽事、交通監控以及需要精確捕捉高速動作的科學研究等場景。在這些場合下，畫面需要保持高度一致性，不能出現拖影或畸變，全局快門能夠提供更穩定的畫質。卷簾快門則廣泛應用于CMOS傳感器中，因為它的逐行掃描方式可以實現更高的幀速率和更低的功耗，適合日常拍攝和靜態場景，如風景照、靜物照等。在這些應用中，物體的運動相對較慢，卷簾效應不會顯著影響圖像質量。    

如何應對拖影與卷簾效應

5.理解卷簾快門與全局快門的差異非常重要，尤其是在拍攝高速運動物體時。如果使用的是卷簾快門相機，可以通過以下方式減少拖影和卷簾效應的影響：

縮短曝光時間：通過調整相機的快門速度，減少曝光時間可以減輕運動物體的形變和拖影。

增加光源：在光線不足的環境中，增大光圈或使用輔助光源，保證較短曝光時間下圖像依然明亮。

選擇合適的場景：在無法避免卷簾效應的情況下，攝影師可以通過構圖避免捕捉高速運動的物體，或利用卷簾效應創作出獨特的視覺效果。