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- 曝光
- 通光量
- 曝光时间
- 增益
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曝光
曝光是光线在感光芯片上的作用强度
曝光与通光亮 曝光时间 增益有关
通光量
通过量是由镜头控制的
可以理解成相机的镜头有一个光圈,光线通过这个光圈照射到感光芯片上
也就是说光圈越大光线的通过量越大,反正就越小
曝光时间
简单的理解就是光线照射到感光芯片上的时间
之前图像质量测试这篇文章由写过例子
增益
感光芯片也有一个感光度,调节这个感光度就会让芯片越敏感
增益在相机中叫ISO,提高增益就是提高传感器的感光度
感光度并不是越大越好的,调高感光度会导致噪声信号更敏感,信噪比变小,感光噪点也越多
注意这里的信噪比就是信号与噪声的比值,在提高信噪比时,信号会增强但是噪声也会同样增强,只不过增加的没有信号快
因此在调节的时候通常用曝光时间调节图像的亮度,这样可以增加信噪比,让图像变清晰,但是这是在不过曝的情况下才适用,过曝就会导致画面一片白
增益的适用场景是在高速拍摄场景,这时如果调节曝光时间会导致拖影
为什么会导致拖影呢
拖影产生的根本原因是物体在曝光期间发生了位移。
他的物理原理是时间积分,感光芯片记录图像的过程,本质上是对光线的时间积分
如果曝光时间极短,在这极短的时间内,运动中的物体几乎可以看作是静止的,它在传感器上投射的位置变化微乎其微,因此成像清晰
如果曝光时间较长,在这段相对较长的时间内,物体从位置 A 移动到了位置 B。感光芯片会记录下物体从 A 到 B 之间所有时刻的光线叠加结果
结果就是原本应该是一个清晰的点,变成了一条连接 A 和 B 的线,这就是我们看到的拖影
也可以用生活中的例子来解释,在学校运动会中的短跑,所有人跑的非常快,快到有残影出现,此时我们拍照时也会有这个残影
为什么高速拍摄必须提高增益呢
在高速拍摄场景下,我们的核心目标是冻结动作,即获得清晰的瞬间画面
目标是使用极短的曝光时间
但是问题是曝光时间越短,进入传感器的总光量就越少,图像会变暗。
为了补偿因缩短曝光时间而损失的光线,我们需要提高图像的亮度。此时有两个选择:
开大光圈:但镜头光圈有物理上限,无法无限扩大
提高增益:通过放大电信号来提升亮度。
结论: 如果不提高 ISO,而是强行延长曝光时间来保证亮度,那么由于物体运动速度快,延长的曝光时间会让物体在传感器上画出轨迹,从而产生严重的拖影,导致画面模糊,失去捕捉瞬间的意义