Işık hızı çok yüksek olduğu için enstantane hızı neden önemlidir?


13

Bir fotoğraf makinesinin deklanşörü açıldığında, ışık sensöre anında ulaşırsa (ışık hızı = 300.000 km / s), deklanşör hızı neden resim keskinliğini / detayını değiştirir? Neden resimler daha yüksek deklanşör hızlarıyla daha karanlık, daha düşük deklanşör hızlarıyla daha parlak hale geliyor?

Gözlerimiz her zaman açıktır (uyanıkken), ancak görüntüler "aşırı pozlanmış" değildir.

(Bence bu bir fotoğraftan çok fizik sorusu olabilir)


"Netliği" nasıl tanımlıyorsunuz? Hareketten kaynaklanan bulanıklık (nesne veya kamera hareketi)? Düşük sinyal / parazit oranının (gürültü) neden olduğu ayrıntı kaybı? Kepenk efektinden kaynaklanan bozulma? Başka bir şey?
Michael C

Yanıtlar:


17

Obtüratör hızı neden resim netliğini / ayrıntısını değiştirir? Neden resimler daha yüksek deklanşör hızlarıyla daha karanlık, daha düşük deklanşör hızlarıyla daha parlak hale geliyor?

Bunlar, kameradaki ışık sensörünün ışığın yoğunluğunu anında ölçmediği, tüm pozlama sırasında alınan tüm ışığı ölçtüğü için olur. Sensörün , pozlama süresi boyunca ışığı * biriktirdiğini veya topladığını söyleyebilirsiniz . Işık, ayrı fotonlardan oluşur ve sensör ne kadar uzun süre maruz kalırsa, fotonların sensöre çarpması için o kadar fazla zaman kalır.

Bir sensörün nasıl çalıştığına dair zihinsel bir model istiyorsanız, yağmur yağarken dışarıya bir kova koymayı hayal edin. Yağmur yoğunluğu sabit kalırsa, kepçeyi orada iki kat daha uzun bırakmak kepçede iki kat daha fazla su oluşmasına neden olur, değil mi? Ya da yağmurun yoğunluğu iki katına çıkarsa, kepçenin iki kat daha hızlı dolmasını beklersiniz. Bu kova, dijital bir sensördeki bir fotosite (yani bir piksel) benzer ve yağmur damlaları fotonlara benzer. Sensörün tamamı, her biri belirli bir noktada yağmur damlaları / fotonları ölçen bu kovalardan birkaç milyonluk bir dizi gibidir.

Bu nedenle, daha yüksek deklanşör hızları daha kısa pozlamalar anlamına gelir, bu da çerçevedeki nesnelerin veya kameranın kendisinin hareketi için daha az zaman anlamına gelir. Hareket bulanıklığı, çerçevedeki bir nesne kameraya göre hareket ettiğinde gerçekleşir, böylece nesne üzerindeki belirli bir noktadan gelen ışık sensör üzerinde birden fazla noktaya kaydedilir. Pozlama ne kadar kısa olursa, hareket o kadar az olur ve son görüntü daha keskin olur.

Benzer şekilde, daha uzun pozlamalar ışığın sensör üzerinde birikmesi için daha fazla zaman tanır; her fotoğraf sitesi daha fazla foton toplar ve daha büyük bir değer ölçer. Birlikte alınan bu daha büyük değerler daha parlak bir görüntü oluşturur. Tıpkı yağmurda olduğu gibi, her bir fotositedeki ölçüm de yoğunluktan etkilenir - daha parlak ışık, her noktada ölçülen değerin daha hızlı artmasına neden olur. Daha parlak bir görüntü istiyorsanız, iki seçeneğiniz vardır: ışığın yoğunluğunu artırın veya daha uzun pozlama kullanın. Bu nedenle diyafram açıklığı ve deklanşör hızı ters bir ilişkiye sahiptir: diyafram sensöre ulaşan ışığın yoğunluğunu kontrol eder. Fotoğrafın pozlama seviyesini etkilemeden daha kısa bir deklanşör hızı kullanmak isterseniz, daha fazla ışık almak için diyaframı artırabilirsiniz; daha uzun bir deklanşör hızı kullanmak istiyorsanız,

* Bu konuda gerçekten net olmak gerekirse, sensörün gerçekte yaptığı ışık ışığının etkisini biriktirmektir . Bir foton dijital bir sensör üzerinde bir fotosite çarptığında, küçük bir elektrik yükü oluşturur; daha fazla foton, daha büyük şarj. Deklanşör kapandıktan sonra, fotoğraf makinesi her fotoğraf sahasında depolanan şarjı ölçer. Film, ışığın daha fazla ışıkla artan kimyasal reaksiyona neden olması dışında, aynı şekilde çalışır.


2
"Bir yağmur damlasının hızı bu kadar yüksekse, kepçemi ne kadar süre dışarıda bırakacağım neden önemlidir?" +1
wedstrom

6

Hayır, bu bir fotoğraf sorusu. Ama "netlik" ile "keskinlik" demek istediğinizi varsayarım, aksi takdirde sorunun bir anlamı yoktur.

Nesneniz 30 m uzaktaysa, ondan gelen ışık sensöre 100 ns'de (saniyenin milyarda biri) ulaşacaktır. Bu, enstantanenin hızından daha hızlı birkaç büyüklük sırası, aslında 100 ns'yi görmezden gelebilir ve ışığın anında geldiğini söyleyebiliriz.

Diyelim ki saniyenin 1 / 60'ı gibi ortalama bir enstantane hızınız var. Bu, obtüratörün ışığı açtığı andan itibaren sensöre ulaştığı ve obtüratör 17 ms sonra kapanana kadar bunu yapmaya devam edeceği anlamına gelir. Şimdi 17 ms çok fazla değil, ancak çok hızlı bir hareketle, geçen hızlı bir tren veya yarış arabası gibi, sahne o zaman değişebilir. 300 km / ha'da tren saniyenin 1 / 60'ında 1,4 m hareket edecektir. Trenin önü projektör, deklanşör açıldığında soldan 1000. pikseldeyse, deklanşör kapandığında soldan 1200. piksele taşınmış olabilir ve trenin tüm konumları için 200 piksel genişliğinde bir çizgi elde edersiniz. arasında.

Hareket bulanıklığı denir. Bazen izleyiciye trenin hızı hakkında bir fikir vermek için hareket bulanıklığı istersiniz ve ardından daha yavaş deklanşör süreleri kullanırsınız. Fotoğrafı çekerken kamerayı nesne ile birlikte hareket ettirirseniz, hareket bulanıklığı da elde edersiniz, ancak farklı türde: tren keskin olacaktır, ancak arka plan hareket bulanıklığını gösterecektir.


1
@downvoters - Yorumlarda açıklanmazlarsa aşağı oyları hesaba katamayacağımı anlayacaksınız.
stevenvh

1
Bu soru ve cevapların birçoğu açıklanamayan çok sayıda aşağı yönlü oy var.
Michael C

4

Işığı elektromanyetik bir dalga olarak hayal edebilirsiniz, ancak bu soru için ikinci "durumunu" (humongo) bir parçacık seti - foton olarak kullanacağım.

Neden resimler daha yüksek deklanşör hızlarıyla daha karanlık, daha düşük deklanşör hızlarıyla daha parlak hale geliyor?

Belirli bir süre içinde bir miktar foton lensden geçer ve yarı iletken çipin (piksel) parçalarını uyarır.
Heyecan seviyesi olay foton sayısı ile orantılıdır ve görüntülenen pikselin parlaklığı ile temsil edilir. Obtüratör hızını iki katına çıkarırsanız, pozlama süresi yarıya düşer ve parlaklık da yarıya iner. Obtüratör hızını yarıya indirirseniz, pozlama süresini iki katına çıkarır ve elde edilen parlaklığı iki katına çıkarırsınız.

Obtüratör hızı neden resim netliğini / ayrıntısını değiştirir?

Bu sırada her piksel, ona çarpan fotonları toplar. Kamera ve sahne mükemmel konumda değil. Fotoğrafçının elleri hafifçe sallanır ve sahnedeki nesne hareket edebilir. Bu, çipte toplanan ışığın (hareket) bulanıklaşmasına neden olur. Hareket bulanıklığının önemi pozlama süresi ile ve enstantane hızı ile ters orantılıdır.
Daha yüksek deklanşör hızları için daha karanlık görüntüler elde edersiniz; bu etkiyi telafi etmek için diyaframı açmanız ve / veya duyarlılığı (ISO) artırmanız gerekir.

  • Diyafram: Açık diyafram daha güçlü sapmalar ve daha sığ odak derinliği ile sonuçlanır.
  • ISO: Yüksek hassasiyet, daha parlak görüntüler sağlar. Ancak, yüksek hassasiyetle etkinleştirilen daha kısa deklanşör süreleri, genellikle daha yüksek gürültüye yol açan daha düşük sinyal / gürültü oranıyla sonuçlanır.

Gözlerimiz her zaman açılır (uyanıkken), ancak görüntüler “aşırı pozlanmış” değildir.

Gözlerimiz otomatik diyafram ayarına (iris) sahiptir ve beyinlerimiz otomatik ISO düzeltmesi sağlar. Bu yüzden gözlerimiz kandırılabilir :)
Güneşli bir gün olduğunda arkadaşınızın gözüne bakın, iris ve küçük siyah nokta göreceksiniz. Karanlık gecede baktığınızda iris yüzüğünü ve büyük siyah daireyi göreceksiniz. İris, retinanıza ulaşan ışık miktarını otomatik olarak ayarlıyor.
İrisin de sınırları vardır. Birisi gece gözlerinde flaş patlarsa bir süre körsün - geniş açılan irisin hızlı ışık değişimine uyum sağlayacak kadar hızlı kapanamadı ve retinanın aşırı maruz kaldı. Daha sonra irisinizin tekrar açılması biraz zaman aldı.

Beynin retinadan aldığı sinyaller, gelen ışığa ve sahneye olan duyarlılığında da barındırılır. Bütün gün amber gözlüğü ile kayak yapmayı deneyin. Gözlükleri çıkardıktan sonra mavi bir şey size yeşil görünür.
Aynı zamanda yerel olarak konaklar. Burada pembe olanlar arasında yeşil nokta görebilirsiniz. Yoksa yapamaz mısın? Başka bir numara: Ters bir görüntüye uzun süre bakın ve sonra beyaz duvara bakın. Orijinal görüntüyü göreceksiniz.
Gözünüz ve beyniniz maruziyete göre hassasiyetlerini otomatik olarak azaltır ve ışık değişimi ile hassasiyet değişikliği arasında bir miktar gecikme olur.


2

Kamera merceği, dış dünyanın görüntüsünü kameranın içindeki ve arkasındaki bir görüntüleme yongasının yüzeyine yansıtacak şekilde tasarlanmıştır. Ancak, deklanşör adı verilen mekanik bir kapı, görüntüleme ışık ışınlarının görüntüleme çipinde oynamasını engeller. Fotoğraf çekmek için deklanşör kısa bir süre açılır ve sonra kapanır. Bu işlem, ışık ışınları oluşturan görüntünün görüntüleme çipine temas etmesine izin verir.

Görüntüleme çipinin yüzeyinde milyonlarca fotoğraf sitesi var. Her biri pozlama sırasında ışık enerjisi alır ve bu enerji gerçek vista ile yoğunluk ve renk olarak orantılıdır. Işık ışınları bu alanlarda oynadıkça bir elektrik yükü indüklenir. Yük miktarı, manzaradaki ışık yoğunluğuna karşılık gelir.

Bununla birlikte, ücretler çok zayıftır ve kameradaki yazılım gerektirir, bunları kullanılabilir bir seviyeye yükseltir. Yazılım aynı zamanda her şarjı sayısal (dijital) bir değere karşılar. Sonuç, “boyaya göre boya” sisteminden oluşan bir görüntüdür.

Sahne parlaklığı bir değişken olduğundan, pozlama süresi ayarlanabilir. Eğer manzara az aydınlatılmışsa, telafi etmek için pozlama süresi artacaktır. Tersine, sahne parlak bir şekilde aydınlatılmışsa, pozlama süresi kısalır. Obtüratör hızının süresinde ayarlanmasının temel nedeni, her fotoğraf alanındaki şarjın birikmesi ve yönetilebilir hale gelmesi için zaman tanımaktır.

Işığın hızı çok hızlıdır ve uzaklığı, uzaklığı, kamera ve uzaklığı mercek-görüntü sensörü tartışmalıdır.


1

Bu, ışığın hızı ile değil, ışık kaynağının süresi ile ilgilidir. Bir cümle konuşursam söylemek 15 saniye sürebilir. Kelime ses hızında kulaklarınıza seyahat. cümlenin daha hızlı olduğunu söylersem, her kelime aynı hızda kulaklarınıza ulaşır ama hızlanırken veya yavaşlarken kelimelerin netliği veya netliği değişir.


0

Işığın hareket ettiği gerçek hız önemsizdir. Anlık olmadığı gerçeği çok önemlidir. Işık çok hızlı hareket etse de, özneden veya sahneden gelen ışık sensöre veya filme aynı anda vurmaz. Işık, zaman içinde yayılan bir enerji akışı ile özneden fotoğraf makinesine ulaşır. Obtüratör açık olduğu zaman bu ışık akışı bir fotoğrafa kaydedilir. Sahne pozlama sırasında değişirse, pozlama sırasında kameraya ulaşan ışık akışının şekli de değişir.

Fizikte, ışığın hem dalga enerjisinin hem de parçacık enerjisinin özelliklerini aynı anda gösterme şeklini tanımlamak için kullanılan bir cümle vardır: ışığın ikiliği . Fotoğraf amacıyla, ışığı normal olarak sahneden sensöre (veya filme) akan bir foton akışı olarak ele alırız. Sensöre çarptıkça, bir foton çarptığı her piksel kuyucuğunda elektronlara dönüşürler. Filme vurdukça enerjileri filmin emülsiyonundaki kimyasal tanelere kimyasal reaksiyonlarla sonuçlanır.

Obtüratör hızı neden resim netliğini / ayrıntısını değiştirir?

Deklanşör süresi, sahneden gelen foton akışının sensöre çarpmasına ne kadar süre izin verileceğini belirler. Pozlama süresi boyunca bir şey sahnede konumunu değiştirirse, sahnenin hareket eden kısmından gelen ışık sensörün yüzeyi boyunca hareket eder ve farklı piksellere düşer. Kameranın kendisi hareketin kaynağıysa, tüm sahne değişecek ve sahnedeki her nokta sensördeki farklı piksellere düşecektir. Hareketin kaynağı ne olursa olsun, sahnede tek bir noktadan gelen ışık birden çok piksele yayıldığı için sonuç bulanıklaşır . Deklanşör ne kadar uzun süre açık tutulursa, aynı hareket hızı için bulanıklık o kadar büyük olur.

Aynı madalyonun kapak tarafında, deklanşör ne kadar uzun süre açık tutulursa fotoğrafta o kadar fazla ışık yakalanır. Sensör tarafından ne kadar çok ışık yakalanırsa, sensör tarafından sahneden gelen ışıktan toplanan elektronların oranı o kadar yüksek olur (bu sinyali çağırırız ), kameranın elektronik aksamı tarafından üretilen elektronlara da kaydedilir. sensör piksellerindeki akım. Bu kaçak elektronlar gürültü dediğimiz şeydir. Okuma gürültüsü kameranın elektronik aksamı tarafından üretilir. Fotoğraf (çekim) gürültüsü, ışığın ikiliği nedeniyle ışığın rastgele doğası tarafından üretilir. Bu foton parçacıkları, her bir ışık bitinin dalga boyu tarafından tanımlanan dalga şekilli bir yol boyunca ilerlemektedir. Gürültü ile orantılı olarak ne kadar fazla sinyal (ışık) elde edersek, fotoğrafımızda o kadar fazla ayrıntı üretebiliriz. Buna sinyal-gürültü oranı denir .

Böylece daha kısa bir deklanşör süresi hareketin etkisini en aza indirir, ancak sinyal / gürültü oranının zayıf olması nedeniyle ayrıntı kaybına yol açabilir. Daha uzun bir deklanşör süresi sinyal-gürültü oranını artırır ancak hareket bulanıklığı nedeniyle ayrıntı kaybına neden olabilir.

Neden resimler daha yüksek deklanşör hızlarıyla daha karanlık, daha düşük deklanşör hızlarıyla daha parlak hale geliyor?

Obtüratör ne kadar uzun süre açık tutulursa, fotoğrafta o kadar fazla ışık yakalanır. Musluğun altında bir bardak tutarken bir musluğu açmak ve kapatmak aynı şeydir. Musluk ne kadar uzun süre açık tutulursa, bardakta o kadar fazla su toplanır. Obtüratör ne kadar uzun süre açık tutulursa, sensör (veya film) tarafından o kadar fazla ışık parçacığı (foton) toplanır.

Gözlerimiz her zaman açıktır (uyanıkken), ancak görüntüler "aşırı pozlanmış" değildir.

Işık yine tek bir anda değil sürekli bir akışta gözlerimize çarpıyor. Bir gün veya bir yıl boyunca retinalarımız tarafından toplanan ışığın tamamı veya tüm yaşamımız tek bir anda beynimize bulaşmaz! Gözlerimizden beynimize giden elektrokimyasal sinyal, gözlerimizin önündeki sahne değiştikçe sürekli değişmektedir.


(Not: aşağıdaki soru, mevcut formunda önemli ölçüde yeniden düzenlenmeden önce yazılmıştır)

Işık elektromanyetik enerjidir. Bu nedenle, bir fotoğraf açısından ölçülmesi gereken iki bileşen vardır: alan şiddeti ve zaman süresi. Alan kuvveti, ışığın belirli bir alanın ne kadar güçlü olduğunu ölçer. Zaman süresi, alan kuvvetinin ne kadar sürdüğünü ölçer.

Diğer tüm enerji biçimleriyle aynıdır. Eğer bir kişi vücuda sürekli bir kuvvet uygulasaydı, vücut hızlanırdı. Bu kuvvet ne kadar uzun süre uygulanırsa, vücut o kadar uzun hızlanır ve vücut başlangıç ​​durumuna göre o kadar hızlı hareket eder.

Bir fotoğraf filmi, üzerine düşen enerji hakkında ışık şeklinde bilgi toplar. Obtüratör ne kadar uzun süre açık bırakılırsa o kadar fazla bilgi toplanır. Bir deklanşör iki kez açık bırakılırsa, ışığın gücünün sabit olduğu varsayılarak o ışıktan iki kat daha fazla bilgi toplanır.

Fotoğraftaki sorun, ışığın genellikle sabit olmamasıdır. Kameranın önündeki dünyadaki şeyler ışığın alan gücünü filmin veya sensörün herhangi bir noktasının üzerine getirdikçe değişir. Obtüratör açık olduğu sürece, filmin veya sensörün her noktasına düşen ışık hakkında bilgi toplamaya devam eder. Kameranın görünümünde bir şey hareket ediyorsa, deklanşör açık olduğu sırada geçtiği tüm konumlar hakkındaki bilgiler kaydedilir. Film veya sensör üzerinde aynı noktaya kaydedilmek yerine, hareketli konunun görüntüsü, üzerinde hareket ettiği alana yayılacaktır. Bu bulanıklığa neden olur. Kameranın önünde hiçbir şey hareket etmese bile, kameranın kendisi hareket ederse aynı şey olur.


0

Gerçekten ışığın hızı ile ilgili değil, önemli olan ışık miktarı

Güneş battığında kararması da aynı nedendir; ışığın hızı bu durumda gerçekten alakalı değil

Fotoğrafta bir fark yok !!

Çok karanlık bir sahnede, foton sayısı o kadar az olabilir ki, pikseller daha uzun pozlamalarda bile neredeyse hiç foton toplamaz


-1

Detaylar istiyorsanız söyleyecek çok şey var, lensler hakkında bilgi edinmeniz gerekiyor, buna bakın:

https://www.youtube.com/watch?v=1YIvvXxsR5Y

Sorunuzu yanıtlamak için, deklanşör hızı ne kadar yüksek olursa sensörlerinize piksel bulaşmasını önleyerek daha iyi ayrıntılar ve netlik elde edersiniz. Bu, ışığın hızı değil, ona neden olan hareketlerin dondurulmasıdır.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.