全域快門又稱為全局快門,英文 Global Shutter。它是電子快門的一種,與之相對的是卷簾快門(Rolling Shutter)。
卷簾快門:圖像傳感器從上至下逐行成像。在拍攝高速運動對象時,會出現扭曲變形情況 —— Rolling Shutter 也翻譯為“果凍效應”,表示這種變形就好像果凍一樣。
- 容易出現果凍效應的物體:高速揮動的球拍、球桿,直升機螺旋槳
- 容易出現果凍效應的場景:坐在高速移動的車輛上拍攝窗外的欄桿,在拍攝視頻時的高速水平運鏡專場
全域快門:即傳感器所有像素同時成像,可以消除果凍效應。
全域快門并不是新技術。典型的 CCD 就是全域快門,索尼在 2012 年推出的 PMW-F55 也采用了全域快門傳感器。但在傳感器從 CCD 過渡到 CMOS,主流相機類型從單反過渡到微單后,卷簾快門和果凍效應問題確實逐漸凸顯出來。
* 絕大多數微單都有機械快門,但單反時代極少有完全使用電子快門拍攝的產品。
在此之前,全域快門的 CMOS 傳感器主要應用于工業(監控、制造、機器視覺等)和電影拍攝,并且價格非常昂貴 —— Red 在今年上半年推出的 Komodo-X,采用約 1990 萬像素的 Super35(27.03mm×14.26mm)全局快門傳感器,定價約 1 萬美元起。而索尼新推出 Alpha 9III,不僅將配備全畫幅全域快門傳感器的產品價格拉至 1 萬美元以內(實際上只有 6000 美元),還滿足了照片拍攝需要(準確說是主要面向新聞、體育照片拍攝)。
需要說明的是,達成全域快門的路徑有好幾條。傳統做法是給每個像素配上獨立 ADC(模數轉換電路),優點是不影響阱容,也就不會限制基準感光度與畫質,缺點是成本和功耗都很夸張。而索尼的做法則是給每個像素配備存儲單元(根據 Pregius /Pregius S 官方介紹),所有像素同時存儲,然后再逐行轉換為數字信號送往處理器 —— 這樣的做法不會顯著增加 ADC 數量,因此控制了功耗和成本。
擁有全域電子快門的產品不僅能完全消除果凍效應,滿足運動對象、高速專場的動靜態拍攝需要。它還能實現在高速快門下的閃光燈同步,降低了戶外和高速拍攝時對于閃光燈功率的需求 —— 擁有“全域電子快門”,就真的完全不需要機械快門了。
索尼現在擁有 2.2、2.7、3.4、4.5、5.8 共 5 個系列數十款支持全域快門的產品。2021 年 3 月推出的 IMX661,具有 56.73mm 對角線長度和 1.2768 億像素,是目前為數不多的超大尺寸全域快門傳感器。而佳能也有很多支持全域快門的傳感器,今年 1 月開始對外銷售 LI5030 系列具有全畫幅約 1900 萬有效像素,支持全像素 12bit 58fps 輸出速度。
本文來自微信公眾號:相機筆記 (ID:xjbiji),作者:滕飛 ET
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