曝光簡(jiǎn)介

曝光是相機(jī)中用來(lái)控制感光元件接收光線時(shí)長(zhǎng)的重要過(guò)程，其結(jié)構(gòu)和功能對(duì)相機(jī)的性能和檔次有著直接的影響。通常，曝光的時(shí)間范圍越大，相機(jī)的適應(yīng)性越好。在拍攝快速運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)，需要使用較短的曝光時(shí)間，而在拍攝夜景或進(jìn)行光繪時(shí)，則需要使用較長(zhǎng)的曝光時(shí)間。

全局曝光與卷簾曝光

全局曝光

全局曝光（Global Shutter）是指相機(jī)傳感器上的所有像素在同一時(shí)間開(kāi)始和結(jié)束曝光。這種方式的優(yōu)勢(shì)在于能夠保證整個(gè)畫(huà)面在同一時(shí)間被捕捉，從而避免由于物體移動(dòng)而產(chǎn)生的圖像畸變和拖影。全局曝光通常應(yīng)用在CCD傳感器中，這類傳感器的所有像素同時(shí)曝光并收集光線，曝光結(jié)束后傳感器讀出數(shù)據(jù)形成完整的圖像。

優(yōu)點(diǎn)：

所有像素點(diǎn)同時(shí)曝光，避免了圖像的畸變和拖影。

在拍攝高速運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)表現(xiàn)更佳。

缺點(diǎn)：

曝光時(shí)間受限于機(jī)械開(kāi)關(guān)速度，存在理論上的最小曝光時(shí)間。

機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

卷簾曝光

卷簾曝光（Rolling Shutter）是指相機(jī)傳感器逐行進(jìn)行曝光，從第一行開(kāi)始依次進(jìn)行，直到最后一行完成曝光。這種方式通常應(yīng)用在CMOS傳感器中。由于各行像素的曝光時(shí)間不同，因此在拍攝高速運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，容易出現(xiàn)圖像畸變，即“卷簾效應(yīng)”。

優(yōu)點(diǎn)：

能夠?qū)崿F(xiàn)更高的幀速率，適合高幀率視頻拍攝。

傳感器制造成本較低，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：

在拍攝高速運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，容易出現(xiàn)圖像畸變和拖影。

曝光時(shí)間的不一致會(huì)導(dǎo)致圖像出現(xiàn)扭曲和失真。

卷簾效應(yīng)的實(shí)例和分析

在日常拍攝中，卷簾效應(yīng)通常在拍攝高速運(yùn)動(dòng)物體時(shí)更為明顯。例如，當(dāng)我們拍攝飛機(jī)的螺旋槳時(shí)，螺旋槳的葉片可能會(huì)在圖像中出現(xiàn)彎曲的現(xiàn)象。這是因?yàn)樵谄毓膺^(guò)程中，螺旋槳的位置不斷變化，而逐行曝光的方式無(wú)法同時(shí)捕捉到螺旋槳的每個(gè)位置。

此外，坐在高速行駛的汽車(chē)或火車(chē)中拍攝窗外的景象時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)類似的效果，樹(shù)木或建筑物可能會(huì)在圖像中顯得傾斜。

拖影現(xiàn)象

拖影是由于拍攝目標(biāo)與相機(jī)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致的。當(dāng)相機(jī)的曝光時(shí)間較長(zhǎng)，而拍攝物體在曝光過(guò)程中移動(dòng)，圖像上的不同像素點(diǎn)會(huì)在不同時(shí)間接受到光線，最終形成的圖像是運(yùn)動(dòng)軌跡的疊加。

在拍攝運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，曝光時(shí)間需合理設(shè)置，不能過(guò)長(zhǎng)，否則容易產(chǎn)生拖影。曝光時(shí)間過(guò)短則會(huì)導(dǎo)致進(jìn)光量不足，需要通過(guò)調(diào)大光圈或增加光照來(lái)補(bǔ)償。

曝光模式對(duì)比

逐行曝光

逐行曝光（Line-by-Line Exposure）是卷簾曝光的一種具體實(shí)現(xiàn)方式。傳感器從第一行開(kāi)始逐行進(jìn)行曝光，一個(gè)行周期之后下一行才開(kāi)始曝光，直到最后一行。這種方式適用于靜態(tài)圖像的拍攝，成本較低，但在拍攝高速運(yùn)動(dòng)物體時(shí)容易出現(xiàn)拖影和圖像畸變。

全局曝光

全局曝光（Global Exposure）則是在同一時(shí)間內(nèi)對(duì)所有像素進(jìn)行曝光，曝光結(jié)束后傳感器同時(shí)讀取數(shù)據(jù)。由于所有像素點(diǎn)在同一時(shí)間段內(nèi)捕捉光線，因此可以避免圖像的偏移和歪斜。這種方式在拍攝運(yùn)動(dòng)物體時(shí)表現(xiàn)更佳，但機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造成本較高。

結(jié)論

全局曝光和卷簾曝光各有優(yōu)劣，選擇何種曝光方式取決于具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求。在拍攝靜態(tài)圖像時(shí)，卷簾曝光能夠提供更高的幀速率和較低的制造成本，而在拍攝高速運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，全局曝光則能更好地避免圖像畸變和拖影。因此，在選擇相機(jī)和傳感器時(shí)，需要綜合考慮處理速度、電池消耗、制造成本及整體復(fù)雜性等因素。