카메라의 셔터가 열려있을 때 빛이 순간적으로 센서에 도달하면 (빛의 속도 = 300.000 km / s) 셔터 속도가 왜 사진 선명도 / 세부 사항을 수정합니까? 셔터 속도가 빠르면 사진이 어두워지고 셔터 속도가 느리면 왜 밝아 집니까?
우리의 눈은 항상 열려 있지만 (깨어있을 때) 이미지는 "과다 노출"되지 않습니다.
(이것은 사진 질문보다 물리 질문 일 수 있다고 생각합니다)
답변:
셔터 속도가 왜 영상 선명도 / 세부 사항을 수정합니까? 셔터 속도가 빠르면 사진이 어두워지고 셔터 속도가 느리면 왜 밝아 집니까?
이러한 현상은 카메라의 광 센서가 순간적으로 빛의 강도를 측정하지 않고 전체 노출 동안 수광 된 모든 빛을 측정하기 때문에 발생합니다. 당신은 센서가 말할 수 있습니다 축적 또는 요약 빛 *을 노출 기간 동안. 빛은 이산 광자로 구성되며 센서가 더 오래 노출 될수록 광자가 센서에 닿는 시간이 길어집니다.
센서 작동 방식에 대한 정신적 모델을 원한다면 비가 올 때 버킷을 외부에 두는 것을 상상해보십시오. 비의 강도가 일정하게 유지되면 버킷을 두 배로 길게두면 버킷에 두 배의 물이 생길 수 있습니다. 또는 비의 강도가 두 배가되면 버킷이 두 배 빠르게 채워질 것으로 예상됩니다. 그 물통은 디지털 센서에서 하나의 포토 사이트 (즉, 하나의 픽셀)와 같으며 빗방울은 광자와 같습니다. 전체 센서는 수백만 개의 버킷으로 구성되며 각 버킷은 특정 지점에서 빗방울 / 광자를 측정합니다.
따라서 셔터 속도가 빠를수록 노출이 짧아 지므로 프레임이나 카메라 자체의 물체를 움직이는 시간이 줄어 듭니다. 모션 블러는 프레임의 물체가 카메라를 기준으로 이동할 때 발생하므로 물체의 특정 지점에서 나오는 빛이 센서의 두 개 이상의 지점에 기록됩니다. 노출이 짧을수록 움직임이 적고 최종 이미지가 선명 해집니다.
마찬가지로 노출이 길수록 빛이 센서에 쌓이는 시간이 길어집니다. 각 포토 사이트는 더 많은 광자를 수집하고 더 큰 값을 측정합니다. 더 큰 값을 함께 사용하면 더 밝은 이미지가 만들어집니다. 비와 마찬가지로 각 포토 사이트의 측정도 강도의 영향을받습니다. 밝은 빛은 각 지점의 측정 값을 더 빠르게 증가시킵니다. 따라서 더 밝은 이미지를 원한다면 빛의 강도를 높이거나 노출을 길게하는 두 가지 옵션이 있습니다. 조리개와 셔터 속도가 반비례 관계인 이유는 조리개가 센서에 도달하는 빛의 강도를 제어합니다. 사진의 노출 레벨에 영향을주지 않고 더 짧은 셔터 속도를 사용하려면 조리개를 증가시켜 더 많은 빛을 비출 수 있습니다. 더 긴 셔터 속도를 사용하려면
* 센서가 실제로하는 일은 빛 의 효과 를 축적하는 것 입니다. 광자가 디지털 센서의 광자에 부딪 치면 작은 전하를 생성합니다. 광자가 많을수록 전하가 커집니다. 셔터가 닫히면 카메라는 각 포토 사이트에서 저장된 충전량을 측정합니다. 필름은 빛이 화학 반응을 일으켜 더 많은 빛으로 증가한다는 점을 제외하고는 거의 같은 방식으로 작동합니다.
아니요, 사진 문제입니다. 그러나 나는 "명확성"에 의해 "선명도"를 의미한다고 가정합니다. 그렇지 않으면 질문은 의미가 없습니다.
물체가 30m 떨어져 있으면 물체에서 나오는 빛이 센서에 100ns (1/10 초)에 도달합니다. 셔터 속도보다 몇 배나 더 빠릅니다. 실제로 100ns를 무시하고 빛이 순간적으로 도달한다고 말할 수 있습니다.
평균 셔터 속도가 1 초의 1/60이라고 가정합니다. 이는 셔터가 물체에서 빛을 여는 순간부터 센서에 도달하고 17ms 후에 셔터가 닫힐 때까지 계속 진행됨을 의미합니다. 이제 17ms는 많지 않지만 지나가는 고속 열차 또는 경주 용 자동차와 같이 매우 빠른 움직임으로 장면이 그 시간에 변경 될 수 있습니다. 300km / ha에서 1/60 초 동안 1.4m 이동합니다. 열차의 정면 투영이 셔터가 열렸을 때 왼쪽에서 1000 번째 픽셀 인 경우, 셔터가 닫힐 때 왼쪽에서 1200 번째 픽셀로 이동했을 수 있습니다. 중에서.
이것이 모션 블러입니다. 때로는 모션 블러를 사용하여 시청자에게 열차 속도를 감지 한 다음 느린 셔터 시간을 사용합니다. 사진을 찍는 동안 카메라를 피사체와 함께 움직이면 모션 블러도 발생하지만 다른 종류가 있습니다. 기차는 선명하지만 배경에는 모션 블러가 표시됩니다.
여러분은 빛을 전자기파로 상상할 수 있지만,이 질문에 대해 두 번째 "상태"를 (풍선) 입자 세트-광자로 사용하겠습니다.
셔터 속도가 빠르면 사진이 어두워지고 셔터 속도가 느리면 왜 밝아 집니까?
주어진 시간 동안, 일정량의 광자가 렌즈를 통과하고 반도체 칩의 일부 (픽셀)를 여기시킨다.
흥분 레벨은 입사 광자 수에 비례하며 표시된 픽셀의 밝기로 표시됩니다. 셔터 속도를 두 배로 늘리면 노출 시간이 반으로 줄어들고 밝기도 절반으로 줄어 듭니다. 셔터 속도를 절반으로 줄이면 노출 시간이 두 배가되고 밝기가 두 배가됩니다.
셔터 속도가 왜 영상 선명도 / 세부 사항을 수정합니까?
시간 동안 각 픽셀은 그것을 때리는 광자를 수집합니다. 카메라와 장면이 완벽한 정지 위치에 있지 않습니다. 사진사의 손이 약간 흔들리고 장면의 물체가 움직일 수 있습니다. 이로 인해 칩에 모인 빛이 (동작) 흐려집니다. 모션 블러의 중요성은 노출 시간에 비례하고 셔터 속도에 반비례합니다.
빠른 셔터 속도를 위해 이미지가 더 어두워집니다. 이 효과를 보정하려면 조리개를 열거 나 ISO 감도를 높여야합니다.
우리의 눈은 항상 열려 있지만 (깨어있을 때) 이미지는 "과다 노출되지 않습니다".
우리 눈에는 자동 조리개 설정 (아이리스)이 있으며 뇌는 자동 ISO 보정 기능을 제공합니다. 그렇기 때문에 우리의 눈을 속일 수 있습니다 :)
화창한 날이되면 친구의 눈을 보면 홍채와 작은 검은 점이 나타납니다. 어두운 밤에 볼 때 작은 홍채 고리와 큰 검은 원이 보입니다. 조리개가 망막에 도달하는 빛의 양을 자동으로 조정합니다.
조리개에도 한계가 있습니다. 누군가 밤에 눈이 갑자기 터지면 잠시 눈이 멀게됩니다. 넓게 열린 아이리스는 빠른 빛의 변화에 적응할만큼 빠르게 닫히지 못해 망막이 과다 노출되었습니다. 그런 다음 조리개가 다시 열리려면 다소 시간이 걸렸습니다.
뇌가 망막으로부터 수신하는 신호는 또한 입사광 및 장면에 대한 감도로 수용된다. 하루 종일 호박색 고글과 함께 스키를 타십시오. 고글을 제거하면 파란색이 녹색으로 보입니다.
또한 로컬로 수용합니다. 여기 당신은 분홍색 사이에 녹색 점을 볼 수 있습니다. 아니면 할 수 없습니까? 또 다른 속임수 : 반전 된 이미지를 오랫동안 응시 한 다음 흰 벽을 봅니다. 원본 이미지가 표시됩니다.
눈과 뇌는 노출에 따라 감도를 자동으로 낮추고 빛의 변화와 감도의 변화 사이에 약간의 지연이 있습니다.
카메라 렌즈는 외부 세계의 이미지를 카메라 내부 및 후면의 이미징 칩 표면에 투사하도록 설계되었습니다. 그러나 셔터라는 기계식 도어는 이미징 칩에서 이미징 광선이 재생되는 것을 방지합니다. 사진을 찍으려면 셔터가 잠깐 열린 다음 닫힙니다. 이 동작은 이미지 형성 광선이 이미징 칩과 접촉하게한다.
이미징 칩의 표면에는 수백만 개의 사진 사이트가 있습니다. 각각은 노출 중에 빛 에너지를 받고이 에너지는 실제 조망에 대한 강도와 색상에 비례합니다. 이 사이트에서 광선이 재생되면 전기가 유도됩니다. 전하량은 비스타의 광도에 해당합니다.
그럼에도 불구하고 요금은 매우 연약하며 카메라의 소프트웨어가 사용 가능한 수준으로 증폭해야합니다. 이 소프트웨어는 또한 각 청구를 숫자 (디지털) 값으로 보호합니다. 결과는 "숫자 별 페인트"시스템으로 구성된 이미지입니다.
장면 밝기는 가변적이므로 노출 지속 시간을 조정할 수 있습니다. 비스타가 어두워지면 노출 시간이 증가하여 보정됩니다. 반대로 장면이 밝게 비추면 노출 시간이 단축됩니다. 셔터 속도가 지속되는 동안 조정되는 주된 이유는 각 사진 사이트의 충전이 누적되어 관리가 가능한 시간을 허용하기 위해서입니다.
빛의 속도는 환상적으로 빠르며 거리, 비스타-카메라 및 렌즈-이미지 센서의 거리는 약합니다.
빛이 이동하는 실제 속도는 중요하지 않습니다. 그것이 순간적 이지 않다는 사실 은 매우 중요합니다. 빛이 매우 빠르게 이동하더라도 피사체 나 장면의 빛이 센서 나 필름에 동시에 닿지 않습니다. 빛은 일정 시간 동안 확산되는 에너지 흐름으로 피사체로부터 카메라에 도달합니다. 셔터가 열린 시간 동안이 빛의 흐름은 사진에 기록됩니다. 노출 과정에서 장면이 바뀌면 노출 중에 카메라에 도달하는 빛의 흐름 모양도 변경됩니다.
물리학에서는 빛이 동시에 파동 에너지와 입자 에너지의 특성 인 빛의 이중성을 나타내는 방법을 설명하는 데 사용되는 문구가 있습니다. 사진의 목적으로 우리는 일반적으로 빛을 장면에서 센서 (또는 필름)로 흐르는 광자 스트림으로 취급합니다. 센서에 부딪히면 각 픽셀에서 광자로 부딪 치는 전자로 변환됩니다. 그들이 필름에 부딪 칠 때 그들의 에너지는 필름의 에멀젼에있는 화학 물질의 입자에 화학 반응을 일으킨다.
셔터 속도가 왜 영상 선명도 / 세부 사항을 수정합니까?
셔터 시간은 장면의 광자 스트림이 센서에 닿는 시간을 결정합니다. 노출 기간 동안 장면에서 위치가 바뀌면 이동 한 장면 부분의 빛이 센서 표면을 가로 질러 이동하여 다른 픽셀로 떨어집니다. 카메라 자체가 모션 소스 인 경우 전체 장면이 이동하고 장면의 각 지점이 센서의 다른 픽셀에 떨어집니다. 모션 소스가 무엇이든 장면의 단일 지점에서 나오는 빛이 여러 픽셀에 분산되어 결과가 흐려 집니다. 셔터를 더 오래 열면 같은 동작 속도로 블러가 커집니다.
동일한 코인의 플립 측면에서 셔터가 더 오래 열려 있으면 사진에 더 많은 빛이 포착됩니다. 센서가 포착하는 빛이 많을수록 장면의 빛에서 센서가 수집 한 전자의 비율이 높아집니다 (이 신호라고 함 ). 센서 픽셀로부터의 전류. 이 길 잃은 전자는 우리가 소음 이라고 부릅니다. 읽기 노이즈는 카메라의 전자 장치에서 생성됩니다. 사진 (샷) 노이즈는 빛의 이중성으로 인해 임의의 빛 특성에 의해 생성됩니다. 이들 광자 입자는 각각의 광 비트의 파장에 의해 정의 된 파형 경로를 따라 이동한다. 노이즈에 비례하여 신호 (빛)가 많을수록 사진에서 더 세부적으로 만들 수 있습니다. 이것을 신호대 잡음비 라고합니다 .
따라서 셔터 시간이 짧아지면 모션 효과가 최소화되지만 신호 대 잡음비가 낮아서 세부 정보가 손실 될 수 있습니다. 셔터 시간이 길수록 신호 대 잡음비가 증가하지만 모션 블러로 인해 디테일이 손실 될 수 있습니다.
셔터 속도가 빠르면 사진이 어두워지고 셔터 속도가 느리면 왜 밝아 집니까?
셔터가 오래 열려 있으면 사진에서 더 많은 빛이 포착됩니다. 마개 아래에 컵을 잡고 수도꼭지를 켜고 끄는 것과 같습니다. 수도꼭지를 더 오래 열면 컵에 더 많은 물이 수집됩니다. 셔터를 오래 열면 센서 (또는 필름)에서 더 많은 광 입자 (광자)를 수집합니다.
우리의 눈은 항상 열려 있지만 (깨어있을 때) 이미지는 "과다 노출"되지 않습니다.
다시 말하지만, 빛은 단일 순간이 아닌 연속적인 흐름으로 눈을 str니다. 하루나 1 년 동안 망막에 의해 수집 된 모든 빛 또는 전체 수명이 단 순간에 뇌에 전달되지 않습니다! 눈 앞의 장면이 변화함에 따라 우리의 눈에서 뇌로의 전기 화학 신호는 지속적으로 변화하고 있습니다.
(참고 : 아래는 위의 질문이 현재 형태로 크게 수정되기 전에 작성되었습니다)
빛은 전자기 에너지입니다. 따라서 사진과 관련하여 측정해야하는 두 가지 구성 요소, 즉 전계 강도와 지속 시간이 있습니다. 전계 강도는 특정 영역의 빛 강도를 측정합니다. 지속 시간은 해당 필드 강도가 유지되는 기간을 측정합니다.
그것은 다른 형태의 에너지와 동일합니다. 몸에 일정한 힘을 가하면 몸이 가속됩니다. 힘이 가해질수록 몸은 가속 될 것이고 몸은 시작 상태에 비해 더 빨리 움직일 것입니다.
사진 필름은 빛의 형태로 그 위에 떨어지는 에너지에 대한 정보를 수집합니다. 셔터가 열려있는 시간이 길수록 더 많은 정보가 수집됩니다. 셔터가 두 배로 열려 있으면 빛의 강도가 일정하다고 가정 할 때 해당 빛에서 두 배 많은 정보를 수집합니다.
사진의 문제는 빛이 종종 일정하지 않다는 것입니다. 카메라 앞에있는 세상의 것들이 필름이나 센서의 특정 지점에서 빛의 전계 강도를 움직일 때 변화합니다. 셔터가 열려있는 동안 필름이나 센서의 각 지점에 떨어지는 빛에 대한 정보를 계속 수집합니다. 카메라보기에서 무언가가 움직이면 셔터가 열린 시간 동안 통과 한 모든 위치에 대한 정보가 이동합니다. 필름이나 센서의 동일한 지점에 기록되는 대신 움직이는 피사체의 이미지가 움직이는 영역에 걸쳐 퍼집니다. 흐릿하게됩니다. 카메라 앞에서 아무것도 움직이지 않더라도 카메라 자체가 움직이면 같은 일이 발생합니다.
세부 사항을 원한다면 렌즈에 대해 배울 필요가 있습니다.
https://www.youtube.com/watch?v=1YIvvXxsR5Y
귀하의 질문에 대답하기 위해, 빠른 셔터 속도는 센서의 픽셀 번짐을 방지하여 세부 사항과 선명도를 향상시킵니다. 빛의 속도가 아니라 움직임을 멈추게합니다.