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手机为什么不上机械式快门?

发布时间:2021/09/25 行业资讯 标签:n86主题浏览次数:46

十天前我为大家带来了一篇有关提升手机拍照宽容度的科普文章,虽然手机镜头的宽容度依旧无法与专业相机相比,但通过一些前期和后期的手法我们仍然可以得到亮度相对均衡的照片。评论中有一些朋友希望今后我能再出一些有关拍摄技巧的文章,这也是我未来着重努力的方向,也希望大家能继续支持。

假设手机都用上机械快门

其实在上篇文章发布之后我也在考虑,目前智能手机的摄影功能还有哪些比较明显的短板。后来终于被我发现了除了宽容度之外的另一个点——快门。为什么绝大多数智能手机在拍照的时候没有像单反那样明显的机械式“咔嚓”声?原因就是它们搭载的是电子式快门而并非机械式快门。那么,如果把智能手机的电子快门都更换成机械快门,会有什么效果呢?这是我们今天要聊的话题。

要解释这个问题,我们先来看看什么叫快门——虽然这个词我们几乎天天都接触。准确地说,快门是一种用于控制感光元件或胶片曝光时间的机械装置。通常而言分为机械快门和电子快门两大类。

机械式快门单元

先看机械快门,它一般利用机械弹簧或电磁手段控制快门卷帘的合闭来控制曝光时间。为了保护相机里的感光元件,机械快门卷帘平时处在关闭状态。拍摄时,设定好快门速度后(自动档无需设定),只要按下相机的快门按钮,一部分快门卷帘会先行落下,相机会在快门开启和闭合的时间里,让光线通过镜头照射到感光元件上令其获得曝光。随后卷帘的剩余部分再落下,重新挡住感光元件,完成一次曝光过程。

相机取景状态的光路是这么走的

机械快门在专业相机上使用非常广泛,比如人们经常使用的单反相机。在取景时,外界光线先透过镜头,再穿过快门,被快门后面的反光板反射到上方的五棱镜/五面镜再到取景器,所以你能看到实时的画面。而在拍摄时的瞬间,相机的反光镜升起,光线透过镜头再穿过你设定的时间内开启的快门直接抵达感光元件上。这时候取景器的光路正好被升起的反光镜挡住了,所以在拍摄的一瞬间你从取景器是看不到画面的。

那么,机械快门在手机上使用的状况如何呢?如果你经历过十年前的诺基亚时代,当时诺基亚N系列里面的少数旗舰机使用了机械快门,比如诺基亚N86、N8、1020等等。我在网上找到了一段诺基亚EOS(1020的原型机)的摄像头测试视频,里面可以轻易看到机械快门的工作状态。

而除了机械快门外,另一种快门现在被普遍使用,它就是电子快门(也可以理解为电子断流快门)。它通过利用感光元件不通电不工作的原理,精确控制断电时间控制曝光时间。由于电子快门直接通过电信号控制感光元件曝光,然后再通过不断的通电和断电来控制曝光时间,所以它并不需要机械快门的快门卷帘。你现在就可以拿出手头的手机,在拍照的时候盯着摄像头,你会发现没有像前面诺基亚1020那样的卷帘下落,不知不觉间照片就已经拍了。

那么电子快门的优势体现在哪?

因为没有机械式的快门卷帘,电子快门理论上的快门速度比机械快门要高得多。单反相机能上1/8000秒至少也是个中端机型,智能手机拍出个1/16000秒的照片也不是不可能。另外,电子快门不存在像机械快门那样硬性的使用寿命。当然并不是说电子快门不会坏,而是机型快门确实有一个真实的使用次数限制,买过单反的人都知道,快门可用次数和单反本身的定位息息相关。

而且电子快门的成本比机械快门低,体积也要小不少。现在智能手机的竞争这么激烈,成本因素是每个厂商不得不考量的,加上纤薄化已经是大势所趋,放进机械快门手机的厚度就不好控制,这跟现在手机很少用大面积的感光元件是一个道理。

但有利就有弊,考虑了成本和设计而选择的电子快门也存在弊端。使用电子快门的手机在实时取景的过程当中感光元件是持续工作的。曝光结束后,感光元件上的电子信号难以及时被清零,有可能导致感光元件的电荷过度饱和,这直接的后果就是最终输出的照片可能有比较多的噪点。

诺基亚1020就使用了机械快门

那么既然电子快门可能对画质有影响,那如果把市面的手机都用上机械快门呢?现在看并不现实。首先成本方面厂商就受不了了,你可以想一想早年搭载了机械快门的诺基亚手机都是什么定位。再有就是厚度,诺基亚N系列不说了,诺基亚1020背面那个著名的“奥利奥”你应该有印象吧…

其次,机械快门除了有寿命和速度限制之外,还有个很严重的问题——震动。前面提到了机械快门工作时快门卷帘会有真实的物理运动,这就导致了声音和轻微的震动。虽然单反在拍照时明显的咔嚓声绝大部分是反光板翻动的声音,但事实上快门本身也是有声音的。另外就是震动,单反本身体积大,轻微的震动不会影响人们的拍摄,但在手机上这种震动会被放大,拍虚的可能性也就大大增加了。

诚如佳能5D Mark Ⅳ这样的旗舰单反快门也有使用寿命(图片来源佳能中国)

再者,虽然电子快门对输出画质可能有点影响,但这个通过其它方面是可以补偿的。比如使用稍微大一些的感光元件,或者是最近一两年流行的彩色+黑白双摄,这都是对画质有所补偿的方案。所以对画质的影响在四五年前比较明显,随着技术的发展,这种影响也正在变得越来越小。

因此,虽然机械快门曾经在诺基亚这样的手机身上塑造过辉煌,但现在它确实有些跟不上时代的发展了,就如同曾经也辉煌过的氙气闪光灯那样。文章到这就要结束了,如果你对手机摄影方面有什么想了解的,欢迎在下面的留言区发表看法,我会挑选大家关心的问题在未来一一解答。如果不嫌弃的话,求为这篇文章点个赞,不胜感激。

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