相机快门的曝光时间是如何精确控制的？ | 问答 | 问答 | 果壳网 科技有意思
相机快门的曝光时间是如何精确控制的？
相机曝光时间有1/s等这样极为短促的时间，平时我们感觉1s钟都是转瞬即逝，那么相机内部有什么结构能够精确计算多少时间是1/s等等，如何控制这个时间的？
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二流子摄影师+中西医结合博士
来晚了，历史、理论不多说了，就说说现在最主流的数码单反。数码单反的快门原理与之前的胶片单反快门基本是一样的，就是电子控制的金属片幕帘快门，至于什么金属可能不同相机会有差异，几十年前的尼康经典手动胶片机FM-2初期曾经用过钛合金快门，后来不再出了。一般的单反快门寿命都在10万次以上，高端机可以达到30万次。幕帘快门按方向可分为两种，横走和纵走，横走多用于原来的手动过片胶片单反上，现在很少见了，纵走快门行程更短，也就更容易获得更高的闪光同步速度。说到快门速度，那就跟另外两个进阶概念：闪光同步速度，和高速同步，一起说一下，能够理解并使用好闪光同步速度，一般来说可以算是入门了。使用好高速同步，算是进阶了。如图所示，幕帘快门是两个帘共同运动，第一个先打开，曝光，然后第二个跟进，关闭，完成曝光。由于快门的物理限制，第一个帘完全打开之后第二个帘再开始关闭的速度是有物理上限的，不同的机型这个速度不同，但也差别不大，从入门机的1/200秒到专业机的1/250秒，差别微乎其微（注意，专业机是全画幅，入门机是残幅，专业机快门幕帘的行程要更长，速度要更快！）。更低速，比如30秒的快门是怎样形成的呢？很简单，第一个幕帘已经走完了，第二个幕帘还不动，等着，等到曝光时间够了，再开始关上，就行了！那再高速，比如1/8000秒的快门是怎么形成的呢？原理很简单，第一个幕帘还没走完，第二个幕帘就开始跟上，所以感光元件上同时曝光的只有一条缝，而这条缝的宽度决定了快门的速度，因为快门两个幕帘的运动速度在任何快门速度下都是不变的（好好理解一下）。在闪光同步速度和更慢的快门速度时，普通闪光灯的闪光是安全的，对整个画面的照明是充分的。而高于闪光同步速度时，由于闪光灯单次闪光的速度高于1/1000秒以上，而感光元件只有一部分，甚至只有一条缝是在感光状态的，就会造成整个场景照明不充分，典型情况是上半部分被照亮，下半部分没被照亮。比如下面这张：幕帘是纵走的，相机是右侧向上竖拍的，注意看右边的墙一大部分没有被照到，是黑的。这是用的老式闪光灯，现在的数码单反机顶灯和高级闪光灯会跟相机配合，高于闪光同步速度的时候如果不开高速同步功能相机的快门是按不下去的，防止这种照片的产生（当然你的闪光灯首先要有高速同步功能）。那就说说高速同步，怎么回事来？原理也不难，就是图1中的持续发光，从第一个幕帘打开一条缝开始，直到第二个幕帘合上之前，类似频闪一样的持续闪光，保证画面不同部分的照明度是一致的，就行了！但高速同步比较耗费电量，闪光灯回电时间一般更长，而且由于能量分散在一个时间段，而不是瞬间发出，闪光指数会打折扣。不过不同担心，一般有高速同步的闪光灯GN指数都在43甚至更高，58,60的都有，一般情况足够对付了。举个例子：大夏天晴天海边下午3-4点钟逆光大光圈虚化背景拍模特，没有高速同步能行吗？——当然，ND镜压暗环境光然后开大闪光指数猛闪也能办。咳咳，听懂了吗？
DIYER，摄影师，电容技术顾问
相机快门有很多种，总的来说就是控制光线进入感光部件的时间的一个东西。早期相机拍摄因为感光度的原因，曝光时间都很长，所以当时没有专门的快门，只要拿下镜头盖，过一段时间再盖上镜头盖就算是拍摄完毕了。然后出现了镜间快门，快门叶片在光圈叶片的附近，其时间控制是利用发条，弹簧，以及各种齿轮来做成一个可调的延时机构，来控制快门叶片的开合。后来出现的焦平面快门也同样延续了类似的结构，只是实现方式有了差别而已，比如横走和纵走幕帘快门。然后为了配合高速连拍，以及能实现更高速的快门速度，电子控制的钢片快门就诞生了。其本质还是机械快门，但是其控制部分是电子元件来控制，可以做到更短的开合时间，到目前为止还在大部分的数码单反相机上使用着。优点是可靠性好，寿命长，而且精确。最后，现代数码相机无反结构的相机，比如常见的那些数码旁轴以及微单，这些相机使用的是电子快门，也就是其干元器件本身。通过控制感光元件的通电时间和刷新时间来决定曝光时间，可靠性更高，唯一的问题就是会有时滞，当然高级货也会缩减到很短。
历史学专业 冷战史爱好者
感觉楼上的童鞋都已经说得相当全面了，略略补充一点。胶片时代的机械相机快门速度是允许有一定误差的，也就是说千分之一的快门速度实际上并不是精确的千分之一秒，而且早期的横走布帘快门的速度是通过调速螺丝调节速度的，因此精度并不是那么高。但由于负片的宽容度远大于反转片以及数码感光元件，所以有一定的公差问题不是很大。在相机一代代的进步中，快门速度的精度不断提高，随着金属纵走幕帘的出现以及电子混合快门的发明，调速也由之前的整步调节提升为二分之一步乃至三分之一步。而如今的高精度电子快门已经将精度提高到极高的水平了。话说横走布帘快门虽然精度不如现代相机的电子快门，但由于结构简单、材质可靠，其使用寿命和修理方便程度均要优于金属快门，也不怕换胶卷时的误触造成损害。 我记得好像横走布帘快门的寿命要长于纵走金属快门来着。除了楼上所说的横走幕帘、纵走幕帘、镜间快门以外，机械时代的胶片机中的一些相机处于种种原因还采用了一些其他办法实现快门功能：1、翻斗快门。国产的长城系列单反、爱克山泰低端单反都采用了这种办法。基本上是采用反光镜作为快门，结构简单耐用，但由于运动部件过大，所以震动较大，最高速度低、精度较差。2、金属卷帘快门。康泰时的早期旁轴以及拷贝基辅相机采用。应该算是纵走幕帘的一种，但实现的方式与之后的钢片快门不同，结构更为复杂。精度高、最高速度高，耐用。3、扇叶快门。出现在第一台自动曝光单反——苏联Kiev-10上。快门既不横走也不纵走，而是类似折扇开合状运动。该快门似乎只在苏联Kiev-10和kiev-15上出现过，后因结构复杂易坏而不再采用。总之，可以说20世纪中期是135机械相机的黄金时代，各种或精妙或独特的设计层出不穷。但在之后的电子化浪潮中，胶片机渐渐趋于同质化，外观、内部基本构造也逐渐统一。
远洋航天测控工程师
我记得早期自己组装相机的时候，看到的讲解幕帘快门，这个帘子从胶片前运动过去的速度是固定的，但是帘子上有一条窄缝，通过调整缝隙的宽度，来改变曝光的时间。也有最简单的相机，快门速度是固定的，只有通过改变光圈来调整曝光度。这两种都有缺点，窄缝的那种调整曝光时间很方便，但是据说会造成胶片两端曝光不均匀固定快门的那种，就不方便通过改变光圈来提改变拍摄景深效果了还有据说是弹簧拉快门片，不同曝光时间，对应不同弹簧拉力
楼上所有的回答，其实说的基本上都是对的，但是都没有说到重点，也没有正面回答到题主提到的问题。还是我给题主说一下吧。快门基本上分成两大类：电子快门和机械快门；1、电子快门，顾名思义，它没有一个物理的快门结构，是通过电子脉冲宽度来控制CCD的工作时间（也就是曝光时间）的，并且这个电子脉冲的宽度是可调的，但是因为是使用二进制来控制电子脉冲宽度，所以有些快门时间实际上是使用近似值来代替，比如1/125秒，二进制里没有这个，而是使用了最接近的1/128秒；相同的1/1000秒也只能用1/1024秒来代替，并且因为是电子脉冲直接控制，没有机械部分，精度是很准的；2、机械快门，这种快门现在分为两大类（不说以前的纯机械的老式快门了）；（1）就是单反机里最常见的这类，统称叫焦平面快门，这类快门低端的快门速度是1/200秒，也就是快门全部打开的最快速度，高端的为1/250秒；那么怎么实现高于这个速度的快门值呢，就是前帘刚打开经过一定的延时后帘开始关闭，利用这个延时长短不同前后帘的形成宽度不同的缝隙扫描CCD，使CCD的品均曝光时间达到设定要求，但同样的，这个延时时间是使用二进制计算，所以正确的快门速度和电子快门一样，是一个近似值而不是一个绝对准确值。（2）光圈式快门，这是使用光圈叶片当成快门使用，这类快门常见于旁轴取景的相机里，原理就是光圈叶片平时是完全关闭的，当按下快门释放按钮后，光圈叶片打开到设定的光圈值并经过设定的快门时间延时后关闭，同样是使用二进制来形成快门时间脉冲，快门的精度和焦平面快门是一样的，都是近似值而非绝对准确值；但是这种快门有个优点是焦平面快门没有的，就是它不同于焦平面快门在高速状态使用扫描来完成曝光，而是在所有速度的曝光时间里整个CCD都在同时曝光，所以它可以以任何速度与闪光灯同步。
较快的快门，其实质上不是较快的机械运行速度，而是较短的曝光时间。快门的帘幕的运动速度不会提高，改变的是曝光时间的长短。如果幕帘上的缝较宽，那么它掠过胶片时候，胶片在这个宽窗口内曝光的时间就长。如果幕帘的缝较窄，那么曝光时间就较短。实际中，采用的是两个先后分离的幕帘，它们之间的间隔可以调整。于是当两个幕帘先后掠过胶片，就因间隔距离不同，造成了不同的曝光时间的效果。
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临床医学学士
1/1000s这样的快门，在数码相机上通常是通过控制对感光元件的控制实现的。
现在单反相机的帘幕式快门，结构式两帘，分为前帘和后帘，在相机的同步速度之下（比如1/200秒及之下），相机的快门速度是靠控制前后两帘打开的时间差，来控制曝光时间的。在相机的同步速度之上（比如1/200----1/8000秒）相机是靠控制两帘之间的窄缝来控制曝光的，就是一条宽窄不一样的透光的缝隙从焦平面上扫过来控制曝光。也就是快门叶片的运动速度并不是随着快门曝光速度的提高而提高的。
全世界只有两种快门 1 机械式的2 电子式的CCD和胶卷的确都是机械式的。只有CMOS是电子式的。就是一个开关三极管啦，不过每个像素都有一个，集成在芯片中。小日本的都是CCD，其他的绝大多数是CMOS。活该日本人选错了路。不但是模拟的，而且快门控制复杂。哈哈~~~~~~~~上面所有回答，都没有涉及CMOS，不可能把问题说清楚。我刚刚做完6轴机床光栅反馈。有问题问我。
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