Оскільки швидкість світла настільки висока, чому швидкість затвора навіть має значення?

Якщо відкривається затвор камери, якщо світло досягає миттєвого датчика (швидкість світла = 300 000 км / с), чому швидкість затвора змінює чіткість / деталізацію зображення? Чому малюнки темніші при більшій швидкості затвора, а яскравіші - при меншій швидкості затвора?

Наші очі завжди відкриваються (коли ми неспали), але образи не «переекспоновані».

(Я думаю, це може бути більше питанням фізики, ніж фотографією)

чому швидкість затвора змінює чіткість / деталізацію зображення? Чому малюнки темніші при більшій швидкості затвора, а яскравіші - при меншій швидкості затвора?

Такі речі трапляються тому, що датчик світла в камері не вимірює інтенсивність світла миттєво, а заміряє все світло, отримане протягом усієї експозиції. Можна сказати, що датчик накопичує або сумує світло ^* протягом тривалості експозиції. Світло складається з дискретних фотонів, і чим довше експозиція датчика, тим більше часу фотонів вдарять по датчику.

Якщо ви хочете роздумувати про те, як працює датчик, уявіть, як покладіть відро на вулицю, коли йде дощ. Якщо інтенсивність дощу залишатиметься постійною, якщо залишити відро там удвічі довше, це призведе до того, що у відрі потрапить вдвічі більше води, правда? Або, якщо інтенсивність дощу подвоїться, ви очікуєте, що відро заповниться вдвічі швидше. Це відро схоже на один фотосайт (тобто один піксель) на цифровому датчику, а краплі дощу - як фотони. Весь датчик - це як масив з декількох мільйонів цих відер, кожне вимірювання крапель / фотонів в одному конкретному місці.

Отже, швидша швидкість затвора означає коротші експозиції, що означає менший час для переміщення або об'єктів у кадрі, або самої камери. Розмиття руху відбувається, коли предмет у кадрі рухається відносно камери, так що світло від заданої точки на об'єкті реєструється більш ніж на одне місце на датчику. Чим коротша експозиція, тим менше руху і чіткіше кінцеве зображення.

Так само довші витримки дають більше часу для накопичення світла на датчику; кожен фотосайт збирає більше фотонів і вимірює більшу цінність. Ці великі значення, взяті разом, створюють яскравіший образ. Як і у випадку з дощем, на вимірювання на кожному фотосайті також впливає інтенсивність - яскравіше світло спричиняє, що виміряне значення в кожній точці збільшується швидше. Отже, якщо ви хочете більш яскравого зображення, у вас є два варіанти: збільшити інтенсивність світла або використовувати більш тривалу експозицію. Ось чому діафрагма та швидкість затвора мають зворотну залежність: діафрагма контролює інтенсивність світла, що досягає датчика. Якщо ви хочете використовувати меншу швидкість затвора, не впливаючи на рівень експозиції фотографії, можна збільшити діафрагму, щоб увімкнути більше світла; якщо ви хочете скористатися більшою швидкістю затвора,

^* Щоб бути зрозумілим щодо цього, те, що насправді робить датчик, - це акумулювати ефект світла. Коли фотон потрапляє на фотосайт на цифровому датчику, він створює невеликий електричний заряд; чим більше фотонів, тим більший заряд. Після закриття затвора камера вимірює збережений заряд на кожному фотосайті. Плівка працює так само, за винятком того, що світло викликає хімічну реакцію, яка збільшується при більшій кількості світла.

Ні, це питання щодо фотографії. Але я припускаю, що під «чіткістю» ви маєте на увазі «різкість», інакше питання не має сенсу.

Якщо ваш об’єкт знаходиться за 30 м, світло від нього досягне датчика за 100 нс (мільярди секунди). Це на кілька порядків швидше, ніж швидкість затвора, ми можемо фактично ігнорувати 100 нс і сказати, що світло надходить миттєво.

Припустимо, у вас середня швидкість затвора, скажімо, 1/60 секунди. Це означає, що з моменту відкриття затвора світло від об'єкта досягне датчика, і він буде робити це доти, поки затвор не закриється через 17 мс. Зараз 17 мс - це не так багато, але при дуже швидкому русі, як швидкісний швидкісний потяг чи гоночний автомобіль, сцена може змінитися за цей час. При 300 км / га поїзд рухатиметься 1,4 м за 1/60 секунди. Якщо проекція фронту поїзда знаходиться на 1000-му пікселі зліва, коли затвор відкривається, він, можливо, переміститься на 1200-й піксель зліва, коли затвор закриється, і ви отримаєте смугу шириною 200 пікселів для всіх позицій поїзда в між.

Ось що називається розмиття руху. Іноді вам потрібно розмиття руху, щоб дати глядачеві відчути швидкість поїзда, і тоді ви будете використовувати повільніші затримки. Якщо під час фотографування ви переміщуєте камеру разом з об’єктом, ви також отримуєте розмиття руху, але іншого типу: потяг буде різким, але фон буде показувати розмитість руху.

Ви можете уявити світло як електромагнітну хвилю, але для цього питання я використаю його другий "стан" як (гумогенний) набір частинок - фотонів.

Чому малюнки темніші при більшій швидкості затвора і яскравіші при меншій швидкості затвора?

За певний проміжок часу деяка кількість фотонів проходить через лінзу і збуджує частини напівпровідникової мікросхеми (пікселів).
Рівень збудження пропорційний кількості фотонів, що падають, і представлений яскравістю відображеного пікселя. Якщо подвоїти швидкість затвора, час експозиції наполовину та яскравість також зменшиться вдвічі. Якщо ви зменшите вдвічі швидкість затвора, ви подвоюєте час експозиції та подвоюєте яскравість.

Чому швидкість затвора змінює чіткість / деталізацію зображення?

Протягом часу кожен піксель збирає фотони, які вражають його. Камера та сцена не знаходяться в ідеальному положенні. Руки фотографа злегка тремтять, і предмет у сцені може рухатися. Це призводить до розмивання світла, зібраного в мікросхемі. Значення розмиття руху пропорційно часу експозиції та обернено пропорційно швидкості витримки.
Для більшої швидкості затвора ви отримуєте темніші зображення; Для компенсації цього ефекту вам потрібно відкрити діафрагму та / або підвищити чутливість (ISO).

• Діафрагма: відкрита діафрагма призводить до сильніших аберацій та більшої глибини фокусування.
• ISO: Більш висока чутливість призводить до отримання яскравих зображень. Але менші терміни затвора, що забезпечуються більшою чутливістю, також призводять до зниження співвідношення сигнал / шум, що зазвичай призводить до підвищеного шуму.

Наші очі завжди відкриваються (коли ми неспали), але образи не «переекспоновані».

Наші очі мають автоматичне налаштування діафрагми (райдужної оболонки), а наші мізки забезпечують автоматичну корекцію ISO. Ось чому наші очі можна обдурити :)
Подивіться на око вашого друга, коли сонячний день, ви побачите ірис та маленьку чорну крапку. Коли ви дивитесь на це в темну ніч, ви побачите маленьке кільце ірису та велике чорне коло. Райдужка автоматично налаштовує кількість світла, що надходить до вашої сітківки.
Радужка також має свої межі. Якщо у когось спалахнув спалах у ваших очах вночі, ви деякий час сліпи - ваша широко розкрита райдужна оболонка не могла закритися досить швидко, щоб пристосуватись до швидкої зміни світла, і ваша сітківка перенапружена. Потім знадобився певний час, щоб ваш райдужної оболонки знову відкрився широко.

Сигнали, які отримує мозок від сітківки, також вміщуються в чутливості до падаючого світла та до місця події. Спробуйте кататися на лижах з бурштиновими окулярами цілий день. Після зняття окулярів блакитна річ на вас буде виглядати зеленою.
Він також розміщений на місцевому рівні. Тут ви можете побачити зелену крапку між рожевими. Або не можете? Ще одна хитрість: довго дивіться на перевернуте зображення, а потім дивіться на білу стіну. Ви побачите оригінальне зображення.
Око та мозок автоматично знижують свою чутливість відповідно до впливу, і між зміною світла та зміною чутливості є деяка затримка.

Об'єктив камери призначений для проектування зображення зовнішнього світу на поверхню мікросхеми візуалізації всередині та ззаду камери. Однак механічна дверцята, що називається затвором, запобігає відбиванню світлових променів на мікросхемі. Щоб зробити знімок, затвор ненадовго відкривається, а потім закривається. Цей акт дозволяє зображенням, що утворюють світлові промені, контактувати з мікросхемою.

На поверхні мікросхеми зображень розміщені мільйони фото-сайтів. Кожен отримує енергію світла під час опромінення, і ця енергія пропорційна за інтенсивністю та кольором реальній видимості. Коли на цих ділянках грають світлові промені, індукується електричний заряд. Кількість заряду відповідає інтенсивності світла віста.

Тим не менш, витрати дуже слабкі і вимагають, щоб програмне забезпечення в камері підсилило їх до зручного рівня. Програмне забезпечення також охоплює кожну зарядку до числового (цифрового) значення. Результат - зображення, складене системою "фарба за номером".

Оскільки яскравість сцени є змінною, тривалість експозиції регулюється. Якщо огляд слабко освітлений, час витримки буде збільшено для компенсації. І навпаки, якщо сцена яскраво освітлена, час експозиції буде скорочено. Основна причина того, що швидкість затвора регулюється за своєю тривалістю, полягає в тому, щоб дати можливість заряду на кожному фотосайті накопичуватися та стати керованим.

Швидкість світла настільки фантастично швидка, і відстань, фотокамера та відеокамера та датчик відстані лінзи до зображення є спірними.

Йдеться про тривалість джерела світла, а не про швидкість світла. Якщо я промовляю речення, це може зайняти 15 секунд, щоб вимовити його. Слово подорожує до вух зі швидкістю звуку. якщо я скажу речення швидше, кожне слово потрапляє до ваших вух з однаковою швидкістю, але "різкість" чи чіткість слів змінюються, коли я прискорюю чи сповільнюю.

Фактична швидкість, з якою рухається світло, несуттєва. Те, що це не миттєво, є дуже важливим. Незважаючи на те, що світло рухається дуже швидко, світло від об'єкта чи сцени не вражає сенсор чи плівку все в один і той же момент. Світло потрапляє до камери від об'єкта у потоці енергії, який поширюється протягом певного часу. На час відкриття затвора цей світловий потік фіксується на фотографії. Якщо сцена змінюється протягом експозиції, змінюється і форма потоку світла, що доходить до камери під час експозиції.

У фізиці часто існує фраза, яка використовується для опису способу, що світло одночасно демонструє властивості енергії хвилі та енергії частинок: подвійність світла . Для цілей фотографії ми зазвичай трактуємо світло як потік фотонів, що стікає зі сцени на датчик (або плівку). Коли вони вражають датчик, вони перетворюються на електрони в кожній лунці пікселя, що вражає фотон. Під час удару плівкою їх енергія призводить до хімічних реакцій на зерна хімічних речовин в емульсії плівки.

Чому швидкість затвора змінює чіткість / деталізацію зображення?

Час затвора визначає, як довго потоку фотонів з місця події дозволяється вражати датчик. Якщо речі змінюють положення на сцені протягом тривалості експозиції, то світло від тієї частини сцени, яка перемістилася, переміститься по поверхні датчика і потрапить на різні пікселі. Якщо сама камера є джерелом руху, то вся сцена буде зміщуватися, і кожна точка сцени потраплятиме на різні пікселі на датчику. Незалежно від джерела руху, результат розмивається, оскільки світло від однієї точки сцени поширюється на кілька пікселів. Чим довше затвор тримається відкритим, тим більше розмиття для тієї ж швидкості руху.

Що стосується тієї самої монети, то чим довше тримати затвор відкритим, тим більше світла знімається на фотографії. Чим більше світла буде захоплено датчиком, тим вища частка електронів, зібраних датчиком від світла з місця події (ми називаємо цей сигнал ), буде до електронів, вироблених електронікою камери, які також записуються разом із струм від пікселів датчика. Ці бродячі електрони - це те, що ми називаємо шумом. Шум читання виробляється електронікою камери. Фото (знятий) шум виробляється випадковим характером світла завдяки подвійності світла. Ці частинки фотона рухаються по хвилеподібному шляху, визначеному довжиною хвилі кожного біта світла. Чим більше сигналу (світла) у нас пропорційно шуму, тим більше деталей ми зможемо видавати на нашій фотографії. Це називається відношенням сигнал-шум .

Таким чином, коротший час затвора мінімізує ефект руху, але може призвести до втрати деталей через погане співвідношення сигнал / шум. Більш тривалий час затвора збільшує співвідношення сигнал / шум, але може призвести до втрати деталей через розмиття руху.

Чому малюнки темніші при більшій швидкості затвора, а яскравіші - при меншій швидкості затвора?

Оскільки довше затвор тримається відкритим, тим більше світла потрапляє на фотографію. Це те саме, що вмикати та вимикати кран, тримаючи чашку під гніздом. Чим довше кран тримається відкритим, тим більше води буде набрано в чашці. Чим довше затвор тримається відкритим, тим більше світлових частинок (фотонів) буде зібрано датчиком (або плівкою).

Наші очі завжди відкриваються (коли ми неспали), але образи не «переекспоновані».

Знову ж таки, світло вражає наші очі безперервним потоком, а не єдиною миттю. Все світло, зібране нашими сітківками протягом дня, або року, або всього нашого життя, не передається нашому мозку за одну мить! Електрохімічний сигнал від наших очей до нашого мозку постійно змінюється в міру зміни сцени перед нашими очима.

(Примітка: нижче було написано до того, як питання, яке було вище, було суттєво відредаговано у його поточній формі)

Світло - це електромагнітна енергія. Як такий, є два компоненти, які необхідно виміряти щодо фотографії: сила поля та тривалість часу. Сила поля вимірює, наскільки сильне світло над конкретною областю. Тривалість часу вимірює, як довго зберігається напруженість поля.

Це так само, як і будь-яка інша форма енергії. Якби застосовувати постійну силу до тіла, організм би прискорився. Чим довше ця сила застосовується, тим довше тіло буде прискорюватися і тим швидше рухатиметься тіло відносно свого початкового стану.

Частина фотоплівки збирає інформацію про енергію, що падає на неї у вигляді світла. Чим довше затвор залишається відкритим, тим більше інформації збирається. Якщо затвор залишити відкритим вдвічі довше, він збиратиме вдвічі більше інформації від цього світла, припускаючи, що сила світла є постійною.

Проблема у фотографії полягає в тому, що світло часто не є постійним. Оскільки речі у світі перед камерою переміщують напруженість поля світла над будь-якою точкою плівки або сенсором. Поки затвор відкритий, він продовжує збирати інформацію про світло, що падає на кожну точку плівки або датчика. Якщо щось у поле зору камери рухається, буде записана інформація про всі положення, через які вона пройшла за час відкриття затвора. Замість того, щоб записуватись на одному місці на плівці чи датчику, зображення предмета, що рухається, буде розповсюджуватися по всій області, над якою він рухається. Це призведе до розмиття. Навіть якщо перед камерою нічого не рухається, якщо сама камера рухається, відбудеться те ж саме.

Дійсно не про швидкість світла, а про кількість світла

Це також та сама причина, чому стає темніше, як сідає сонце; швидкість світла не дуже важлива в цьому випадку

Що ж, у фотографії це не відрізняється !!

У дуже темній сцені кількість фотонів могла бути настільки меншою, що пікселі ледь збирали будь-які фотони навіть при тривалій експозиції

Забагато сказати, якщо ви хочете деталі, вам потрібно дізнатися про лінзи, дивіться це:

https://www.youtube.com/watch?v=1YIvvXxsR5Y

Щоб відповісти на ваше запитання, швидша швидкість затвора запобігає розмазуванню пікселів на датчику, що призводить до кращих деталей та чіткості. Викликає це не швидкість світла, а заморожування рухів.