急速 永无止境 未来高速影像技术发展

　　人类对速度极限的追求永无止境，影像技术也在不停的向前探索着，未来的科技会带给影像技术在速度上的不断突破。

　　快门速度可以达到光速吗？

　　快门达到光速，听起来是天方夜谈，而随着科技的不断进步发展，这一梦想也许在不久的将来就能变成现实了。

　　传统的机械快门使用中有哪些弊端？

　　有“门”的快门

　　无论机械传动、弹簧延时的“纯机械快门”，还是机械传动、电磁触发的电磁快门，或者是发展到高速挡用弹簧延时，慢速挡用电子电路延时的“电磁触发、电子延时快门”。这些属于“有门的快门”范畴，在控制精度以及最快快门速度上都会受到影响。

　　机械快门具有物理限制

　　一般而言，传统的单反相机拍摄时，最快的快门速度可以达到1/8000秒，在这一数值下，我们可以拍摄到水球爆裂的瞬间、火柴爆燃的瞬间等肉眼几乎看不到的时刻。然而使用电子快门则可以避掉机械部件的限制。也因此在近几年诞生了1/16000秒快门、1/32000秒快门的相机产品。使用电子快门可以获得更高的快门速度。

　　电子快门目前应用广泛电子快门的原理

　　电子快门，利用了CCD不通电不工作的原理，在CCD不通电的情况下，在按下快门钮时，使用电子时间电路，使CCD只通电“一个指定的时间长短”，就也能获得像有快门“瞬间打开”一样的效果。

　　快门的声音是假的

　　由于采用了不通电作为快门的设计，电子快门数码相机在按下快门时是“无声”的。不过为了满足影友的“心理需求”，有的相机可以设定一个“电子发声”：模拟出一个“咔嚓”声来让你过瘾。

　　电子快门的速度更快

　　电子快门与机械快门相比，一方面精准度更高，对快门的控制会更精确，另外一方面，它也可以实现更高速的快门速度，从而突破机械快门在结构上的物理限制，实现更加高速的快门效果。

　　超高速摄影可达1/4400000000000秒

　　超高速摄影机诞生

　　日本庆应义塾大学和东京大学科学家近日联合研制出号称世界最高速的照相机，该相机光敏元件帧间隔达每秒4.4万亿帧。该技术的名称是“连续定时全光学映射摄影”（Sequentially Timed All-optical Mapping Photography）。研究人员表示，这种超高速相机可以拍摄难以捕捉的化学反应瞬间，并应用医学领域。据介绍，新研制的最高速相机采用的是基于运动的飞秒成像摄影术，其表现就是一次即可成像，也就意味着不再需要反复测量。新相机通过对拍摄目标的空间轮廓进行光学映射。

　　超高速摄影可以运用在哪些领域？

　　化学反应过程的科学研究

　　等离子体动力学的科学研究

　　医疗领域细胞运动轨迹研究

　　热传导现象的拍摄研究

　　快门速度能超越光速？

　　超越光速？目前只能无限接近

　　光速是世界上移动物体的最快速度，目前技术水平尚未能突破高速摄影的物理极限。尽管使用电子快门已经达到了非常高的快门速度，但是由于极限的限制，超越光速也许在未来是可能的，但目前可以看到无限接近光速是完全可以的。人类对极限的追求是会一直继续下去的。

　　专家观点碰撞

　　正方观点 高速快门可以令拍摄变得更容易

　　黄慧雄 摄影之友专家团成员

　　高速快门可以带来更大的拍摄空间，例如当快门速度达到1/100000秒时，可拍下更精彩的画面。

　　正方观点 可以拍摄到肉眼看不到的画面

　　姬睿 摄影之友资深编辑

　　超高速摄影可以超越人类肉眼的极限，我们甚至可以看到很多看不到的物体辐射，这些辐射有可能千姿百态，会给摄影创作带来更多的改变。

　　反方观点 高速快门普及到相机上仍需时间

　　钱元凯 摄影之友专家团

　　虽然目前通过电子快门实现的速度已经非常高，但摄影领域很难用到超高速乃至接近光速的快门设置，普遍意义上看并没有太大的必要。

　　人眼对焦技术能否应用到相机上？

　　无论多么高级的相机，对焦系统都会有时滞的问题。这是由目前对焦系统的结构导致的。在未来，随着科技的发展，对焦技术也会有更大的变化，利用生物工程学的模拟技术，可以制造出具有更快对焦速度的相机。

　　人眼相当于一台怎样的相机？

　　我们每天都在用的眼睛，是一台怎样的相机，这个问题科学上也给出了答案。

　　60度 人眼的垂直视角

　　0.3度 医学研究报告指出，人眼可辨识最精微细节为0.3的弧度

　　50毫米 等效为50毫米焦距的镜头

　　ISO 6400 人眼的最高感光度相当于数码

　　相机的ISO6400这一数值 1/24秒

　　1/24秒

　　人眼的快门速度为1/24秒不间断拍摄

　　0.5秒

　　完成最远端与最近端的切换

　　8秒

　　完成对焦过程

　　人眼的对焦有多快？

　　人眼对焦的奥秘

　　为何人眼能够高效且准确对焦对物体进行合焦？人类(包括其他动物)能够从模糊的图像中找到关键特征，以此判断出物体距离，然后由眼睛进行对焦。人眼的对焦速度极高，最远端之最近端的摄距切换在0.5秒之内就能完成，而且永不跑焦（除非是患有飞蚊症、青光眼、白内障或眼球震颤等疾病的眼睛）。而如果摄距切换不大的话，人眼可以在8毫秒之内完成对焦的过程。

　　现有对焦模式的局限

　　反差对焦的原理及局限

　　数码相机中的反差式对焦，简单来说就是驱动镜头，获得被摄体轴线上的每一个对焦点，将每个对焦点上的图像反差值进行比较，然后选择反差值最大的那个图像进行对焦的过程，时滞仍然是一个不可避免的问题。

　　相位对焦检测的局限

　　相位检测式对焦相位检测对焦在机内底部的专用CCD对焦检测模块中进行，对焦速度快，但对焦点只限于在固定的多个对焦区域中选择。两种对焦方式都需要一个对比的过程才能够进行合焦，显然这样的方式都会对速度有所影响。

　　步进式马达镜头的普及

　　反差式对焦的过程中，相机会驱动镜头搜寻焦点，这种工作模式，使得基于步进马达的镜头大有用武之地。两者结合能产生一个比较令人满意的配合，目前大部分微单镜头是采用的步进马达驱动。

　　未来能否实现人眼般的对焦速度？

　　取消相机对焦时的比对过程

　　德克萨斯大学在站博士后Johannes Burge和他的教授Wilson Geisler，对人眼的对焦机制进行研究，二人根据人眼对焦的原理开发出一套全新的相机对焦系统。该系统能够根据场景中的各种特征进行判断识别的工作，无需针对画面前后景进行对比就能准确对焦。而且即使连傻瓜相机都可以应用这套系统。目前这套系统还没有用在实际相机上进行测试，二人现已将这项技术申请了专利，而且他们已经吸引了一家主要的电子影像公司的兴趣。

　　先拍照再合焦的光场相机

　　光场相机传感器前面布有大量微镜头，有些类似苍蝇的复眼。它们可以用复杂的方式记录下来自前方场景各个部位的光线，而不仅仅是普通相机那样只能记下聚焦范围中的光线。然后配套的软件会对图像进行解码，因此它可以“聚焦”照片中的任何深度。但是这样的处理方式也给它带来了弊端，例如过大的数据量以及低分辨率的问题。

　　未来相机均可实现10毫秒对焦

　　如果仿生学的研究成果能够得以运用到影像器材领域，数码相机就可以实现只需要10毫秒准确对焦的效果。而这一速度已经基本上接近人眼的几毫秒对焦的速度。未来，这一速度肯定还会继续提升。

　　文：CHRIS