資深攝影師都使用的快門開口角

常常會遇到有人問我快門開口角(Shutter Angle)的問題，雖然在數位攝影機上已經看不到葉片快門結構了，但是很多資深攝影師還是習慣使用快門開口角度作為快門速度的單位。所以在不少高階攝影機上還留有快門開口角這種顯示單位。到底快門開口角是什麼? 有什麼優缺點? 我們深入探討一下。

快門結構的類型

在底片時期的動態攝影機其快門結構為葉片式快門，運作方式如圖一所示。結構上由扇形葉片構成，可以調整其夾角，每經過一格影格葉片快門旋轉一圈，當移到下一格影格後，葉片快門再旋轉一圈。葉片快門夾角掃過底片的時間就是曝光時間。

圖一 葉片式快門運作方式(圖片來源:wikipedia)

數位化的動態攝影機已經取消葉片快門的結構，而改為電子式快門，電子式快門又可以因訊號擷取方式的不同而分為Rolling Shutter與Global Shutter兩種，其運作方式如圖二。Rolling Shutter具有節能與低流量等優點，但是遇到了高速移動的被攝體或是快速的攝影機運動就會產生果凍效應的問題。而Global Shutter要付出的代價就是比較高階的硬體資源，如此才能負荷較大的資料流量。不管是Rolling Shutter或是Global Shutter，目前電子式快門顯示的快門時間即是曝光時間。

圖二 Rolling Shutter與Global Shutter運作方式(圖片來源:Vision-Doctor.com)

 

快門開口角對曝光時間的影響

以快門開口角(例如:180°)為單位的快門速度可以稱為"相對快門速度"，以曝光時間(例如:1/60秒)為單位的快門速度為"絕對快門速度"。以快門開口角為單位的快門速度之所以是相對的原因是開口角度必須相對於某個格率。我們可以由圖三知道當某個格率下不同快門開口角度所對應的曝光時間。

圖三 快門開口角對應的曝光時間(圖片來源:wikipedia)

當格率設定在24fps時，每一秒鐘攝影機紀錄了24格影格，每一格影格經過鏡頭前的時間(Frame Interval)是1/24秒，當快門開口角為180°時，這1/24秒有一半的時間被扇形葉片遮擋沒有曝光到，所以曝光時間(Exposure Time)為1/48秒。同理當快門開口角為90°時，曝光時間為1/96秒。同樣都是180°開口角度，在不同的格率底下曝光時間是不一樣的，因此曝光量也不一樣。由這樣的原理，我們可以以一個簡單的公式來轉換快門開口角度與快門時間

 

Shutter Time = Shutter Angle / (Frame Rate x 360)

 

快門開口角對動態模糊(Motion Blur)的影響

動態模糊是動體在單格影格的曝光時間區間內移動造成，因此越長的快門時間，越大的快門開口角度就會形成越明顯的動態模糊效果。由前面我們知道了快門開口角必須要和格率一起出現才有意義，不然只是一個相對值，不能代表真正的快門時間。因此在相同的格率底下越大的快門開口角會有越明顯的動態模糊，但不同的格率底下則要換算成快門時間才能判定。有些網路謠言指出"只要快門開口角一樣在不同的格率下會有一樣的動態模糊"，這完全是對快門開口角原理的誤解。

圖四 不同曝光時間對應的動態模糊(圖片來源:wikipedia)

由下面的影片(2:15處)我們可以看到快門開口角度與動態模糊之間的視覺關係

 

結論

快門開口角說穿了就是底片時期動態攝影機因為快門結構形成的快門速度的表示單位。現在還出現在某些高階攝影機並不是這個用法比較高級，而是動態攝影機數位化進步的太快了，早期一些電影攝影師還沒習慣使用"絕對快門速度’這個用法。就像以前底片感光度的單位除了ISO還有ASA和EI兩種單位，但是數位化之後幾乎只剩下ISO了。最後我們欣賞一下ARRI底片機的製作工藝吧(2:30可以看到葉片快門結構)。