隨影片拍攝及 Vlog 大行其道，不論是單反還是無反(微單)相機，「即時顯示拍攝」(Live View Shooting) 都成了標準的功能。「即時顯示拍攝」是指看著 LCD 液晶顯示屏取景的拍攝方法。技術層面上，Live View Shooting 加快了「電子快門」的普及。 別以為「電子快門」是新科技，早於卡片型的數碼相機，以及 GoPro、手機等沒有機械快門的器材都使用「電子快門」來控制曝光。

為什麼新一代的相機都內建了「電子快門」？有了「電子快門」，為什麼還保留著「機械快門」？



現在就為大家拆解電子快門的秘密！

快門的種類

相機的快門有三類，它們是「機械快門」(Mechanical Shutter)、「電子快門」(Electronic Shutter) 及「電子前簾快門」(Electronic Front Curtain Shutter)。

機械快門

相信大家對機械快門都不會陌生，單反相機全都透過機械快門簾的開合來控制曝光。由於是物理式的開關，因此會出現響亮的「咔喳」聲。 大部份的機械快門由前簾和後簾所組成。快門被按下那一刻，前簾會瞬間向下移動，光線直抵感光元件(CMOS)，進入曝光狀態。 曝光時間結束後，快門後簾會向上移動封閉感光元件，阻止光線進入。

電子快門

而電子快門則不涉及機械部件的移動，透過控制感應元件擷取電子訊號的時間長短來模擬快門速度，從而控制曝光。 整過曝光過程全由適時讀取電子信號來完成，一點噪音也沒有。


 相片來源: Canon

電子前簾快門

最後一類是「電子前簾快門」。按下快門的一瞬間，已預先開啟的前簾維持不動，而感光元件則開始曝光。曝光完成後，後簾才升起阻擋光線。 可以說「電子前簾快門」是「機械快門」和「電子快門」的混合體，而產生的噪音也介乎兩者之間。

電子快門的好處

既然越來越多相機支援電子快門，它一定有其個人之處吧！

第一個優點相當明顯，就是它的靜音操作。快門運作時，一點聲音也沒有，特別適合寧靜環境下（如演奏廳）的拍攝工作。

另一優點就是它可以完全消除機械快門簾開合時產生的震動，尤其現今的照片尺寸動輒超過 2 千萬像素，若然加上長焦距拍攝，些微的震動足以影響清晰度。



第三，由於沒有前後簾的開合，在高速閃燈同步(High Speed Sync / X-Sync) 時，有機會避免部分畫面被遮黑的現象。

果凍現象(Jello Effect)

「電子快門」既寧靜又不會產生物理性震動，何不以它全面取代「機械快門」？ 「電子快門」有個致命的問題，就是它有機會產生「果凍現象」(Jello Effect)，又稱「滾動式快門」(Rolloing Shutter)現象。 從下圖可以看到「電子快門」對畫面造成扭曲及變形的「果凍現象」(Jello Effect)，令相機不能如實紀錄影像，尤其快速移動的物件。





何解「電子快門」會扭曲高速移動的主體？首先，我們要了解感光元件如何擷取每個素數 (Pixel) 的曝光值。 感光元件有兩種方法讀取像素的值，包括「全域快門」 (Global Shutter) 及「滾動式快門」 (Rolling Shutter)。 「全域快門」 (Global Shutter)常用於 CCD 類的感光元件，「滾動式快門」 (Rolling Shutter)則廣泛應用於 CMOS 類感光元件。 基於生產成本，只有感光元件較小的相機才會使用 CCD。現今大部份全片幅和 APS-C 相機都採用 CMOS 感光元件。

全域快門 (Global Shutter)

使用「全域快門」 (Global Shutter)，感光元件會同步讀取所有像素。換句話說，整片感光元件同時曝光，是較理想的電子快門。

滾動式快門 (Rolling Shutter)

「滾動式快門」(Rolling Shutter) 則不會同時擷取所有像素的值，而是以掃描方式，由上而下逐行讀取。 這是感光元件的運作機制，無論是使用機械快門還是電子快門，都不會改變 CMOS 讀取資料的方式。

但採用機械快門時，後簾被關上後，光線被完全隔絕，因此，感光元件上的資料不會再被更新。 全電子快門則不同，感光元件無時無刻都曝露於光線下。相機讀取第一行資料時，第二行至最後一行的資料也會隨攝影主體的移動而不斷變化。

至於逐行掃描的 CMOS 如何與運動中的主體形成扭曲影像，實在難以文字去說明，還是看動畫及圖像吧！



動畫的截圖如下：


 相片來源: wikipedia

從上述一系列的圖示及動畫，大家應該明白電子快門如何令拍攝主體變形吧！除變形外，也有可能產生鋸齒(Aliasing)。

總括來說，機械快門會產生少許震盪及較噪吵，而電子快門雖然無聲，卻不適合拍攝快速移動的主體，否則會產生「果凍現象」(Jello Effect)/「滾動式快門」(Rolloing Shutter)現象。 我們應依實際情況來切換快門的模式，這就是相機同時提供機械及電子快門的原因。