手机摄像头的工作原理

一切的一切都要从快门开始说起，当我们要在某个时刻T拍摄一张照片，很简单就是在这个时刻打开快门，让CCD或者CMOS获取这个时刻的光信号然后成像即可。然而问题来了：打开快门这个是一个连续动作，是要时间的。针对低速摄影这个时间是可以忽略的，然而对于高速摄影这个时间就要命了。真是因为开快门（对于手机其实是扫描）速度太慢，才形成了上面那张照片。

手机摄像头工作原理

 

1.rolling shutter：卷帘快门（相机是机械式，手机是电子式的）顾名思义，快门像帘子一样打开和关闭，卷帘快门是现在相机普遍采用的快门结构。

 

一般手机都不具备机械快门部件，取而代之的电子式的卷帘快门，我称之为扫描，在iphone上是逐行扫描。下面是示意图，每个时刻手机只能得到ccd一列的所有像素点的数据。所以通过逐行扫描的方式得到每一列的数据最后形成一张完整的照片。而这个扫描的时间我们可以认为它就是手机的快门速度了（这就是为什么我们查看手机照片的exif信息时，虽然没有机械快门但是也同样有快门速度的原因）。

 

2.卷帘快门在高速摄影中的畸变效应

 

卷帘快门可以造成如下的效果（不知道这几个英文如何翻译所以照搬了）：Wobble.（也被称为果冻效应）SkewSmear：高速旋转的扇叶螺旋桨等发生的扭曲现象部分曝光：也就是我这张照片出现的问题，下面那张水滴的照片是我拍的，可以看到只有右边部分接受到了曝光。

 

3.关于高速摄影高速摄影的魅力在于能够捕捉很多肉眼难以发现的瞬间，很多摄影爱好者都痴迷于高速摄影。其中玩的人比较多的就是拍水花了，这里推荐一个外国人的作品Flickr: oldschooljack, Jack Long's Photostream，他声明谢绝一切转载所以我就不贴图了，有兴趣的人可以打开看看。高速摄影的原理：一句话用慢门+高速闪光灯凝固瞬间，前段时间我一直尝试不使用闪光灯来做高速摄影，最后的努力都已失败告终，果然没有闪光灯是不行的。

 

在一个比较暗的环境下将相机设置成B门或者长曝光的模式，例如快门5秒，光圈8.0，ISO：100。总之实需要在不开闪光灯的情况下，拍出来的照片接近全黑（即基本没有光进入）。然后我们就要拿出闪光灯了，比较好的外闪都具备高速闪光的模式，即闪光时间极短10微秒到几百微秒。

 

光从点亮到熄灭总共时间才不到一毫秒，但是这段时间的光是足够强的，所有物体都被亮了。如果在这个时候恰好相机的快门是打开着的那么这个瞬间的图像也就被完整的纪录在相机的感光元件上了。而光消失之后，虽然相机仍旧处于曝光状态，但由于环境光照十分微弱所以不会被感光元件感知。这样就实现了高速摄影。

 

结论：高速摄影的凝固时间等于闪光持续时间而与相机快门时间无关，相机的光圈值以及ISO大小可以调节照片的明亮程度。