优缺点对比！电子快门与机械快门有何区别？

部分相机除了传统机械快门外，还配备了电子快门——但两者有何区别？它们如何工作？又该在何时选用？关于这两种快门，你需要了解的一切都在这里。（注：本文主要以佳能EOS R3相机为例）

相机的快门控制着感光元件暴露在光线下的时间以记录图像。曝光时间由快门速度决定。目前所有佳能EOS相机都配备机械快门，部分机型（如EOS 90D和EOS-1D X Mark III）还额外具备电子快门。所有EOS R系统的全画幅无反相机则同时拥有两种快门。在此，我们将解释电子快门与机械快门的区别、工作原理以及各自的优缺点。

电子快门和机械快门有何区别？

在现代数码单反或全画幅无反相机中，机械快门有两片帘幕（或称叶片），每片由多个叶片组成，它们开启让光线到达感光元件，并在指定的曝光时间结束后关闭。使用两片帘幕是为了确保整个感光元件的曝光均匀一致。如果只有一片帘幕，其效果就像拉开再关上窗户的百叶窗——感光元件最先暴露的部分最后才被遮挡，会导致曝光不均。相反，机械快门的运作过程是：初始状态为前帘关闭、后帘打开。前帘开启，开始曝光；在设定的曝光时间结束后，后帘关闭以结束曝光。两片帘幕朝同一方向移动（例如，从上到下），因此感光元件的所有部分都曝光相同时长。使用两片帘幕还意味着曝光时间由第一片开启与第二片关闭之间的时间间隔决定，这可以非常精确地控制。

与机械快门不同，电子快门没有任何活动部件。取而代之的是，图像信息在指定的曝光时间内从感光元件上收集，而这个曝光时间可以比任何机械装置所能支持的更短。然而，问题是出于电子带宽等技术原因，感光元件数据无法一次性保存，而必须顺序读出——每次读取一行（或几行）像素，其方式很像平板扫描仪的扫描头向下移动。因此，快门速度（即曝光时间）可以快得多，但读出速度可能会带来限制和潜在问题。

对于机械快门，理论上整个感光元件在很短的时间内被曝光（前帘和后帘动作间隔极短），从而在那一刻捕捉整个画面（最左图）。然而，对于电子快门（中间两图），感光元件数据如同切片般从上到下被读取，这比机械快门帘幕的移动速度要慢——在此过程中，极速运动的物体可能已经改变位置。结果，运动物体在记录的图像中可能看起来失真（最右图）。这被称为"果冻效应"失真。

电子快门的优点是什么？

电子快门有几个优点，但最明显的一个是它能实现比机械快门更快的快门速度（更短的曝光时间）。例如，在EOS R3中，机械快门的最高快门速度为1/8000秒，但电子快门则可达到1/64000秒。这使得凝固更快的动作、捕捉更瞬间的时刻成为可能。

电子快门还能提高最大连拍速度。例如，在EOS R3上，增幅更为显著——从机械快门的12张/秒提高到电子快门的最高195张/秒。

此外，由于电子快门没有活动部件，它可以完全静音操作。这为拍摄开辟了新的可能性，使摄影师能够在以前禁止拍摄的场所进行拍摄。例如，网球、斯诺克和高尔夫球锦标赛等一些体育赛事有严格规定，以防止相机噪音在关键时刻分散运动员的注意力。使用电子快门，这就不是问题了。静音快门也意味着摄影师可以在戏剧表演或古典音乐会上拍摄，而不会破坏现场氛围。静音拍摄在多种题材中都有优势，从婴儿肖像到婚礼仪式，再到记录演讲和活动。

最后，与数码单反相比，全画幅无反相机的一个关键优势在于拍摄瞬间没有反光板运动引起的振动。电子快门则更进一步——由于它没有活动部件，甚至连由快门震动产生的相对微小的相机抖动也被消除了。

电子快门的缺点是什么？

电子快门最重要的潜在问题是果冻效应。因为图像信息是逐行从感光元件像素中读取的，极速运动的物体可能在读取整个感光元件所需的时间内发生移动。这导致主体在最终图像中失真。例如，一列高速行驶的火车在读取顶部像素行时可能刚好位于画面一半位置，但在读取底部像素行时可能已接近画面边缘。因此，火车在图像中会显得扭曲。快门速度（或更准确地说，曝光时间）仍然是设定的1/8000秒或其他值；只是图像的每一行都是在非常略微不同的1/8000秒内捕捉的。

传感器技术的发展，例如EOS R3中堆栈式背照型CMOS图像传感器的设计，能够实现比以往快得多的读取速度，从而大大减少了果冻效应失真。另一项新技术是全域快门（例如索尼A9M3），它能同时读取整个感光元件的信息，而不是逐行读取。但这项技术非常复杂，会增加图像噪点和成本。

某些光源（如荧光灯和LED灯）的闪烁也可能在使用电子快门时导致条带现象，因为场景的亮度和颜色在感光元件读取期间会发生变化。同样地，将闪光灯与电子快门同步可能很困难，因为大多数闪光灯发出非常明亮但极其短暂的光，这意味着光照强度在感光元件读取的持续时间内无法保持。然而，这些问题在某些情况下也可能出现在机械快门上。EOS R3的技术包括电子快门下的高频闪烁检测，以及使用电子快门时的闪光同步（快门速度最高可达1/180秒，非常接近机械快门可能的1/200秒），并且支持佳能Speedlite闪光灯或第三方闪光灯。

即使是机械快门，也只能在某个特定快门速度以下与闪光灯同步。原因如下：左图展示了在相机闪光同步速度（例如1/200秒）及以下的快门速度下发生的情况。光线进入相机 (1)，快门序列 (2) 如下进行：前帘 (A) 开始打开，在设定的曝光时间结束后，后帘 (C) 关闭以结束曝光。在中间的某个时间段内，感光元件完全暴露 (B)，可以记录被闪光灯 (3B) 照亮的整个图像。在快于相机闪光同步速度的快门速度下，例如1/2000秒（右图），后帘 (C) 在前帘 (A) 完全打开之前就开始关闭，因此感光元件是通过一个移动的狭缝 (B) 而不是同时全部暴露的。图像以非常快速连续的"切片" (6 A-B-C) 方式曝光，没有一个瞬间是整个画面同时暴露的。短时闪光或人造光源的闪烁可能意味着图像中每个切片的亮度和颜色各不相同，从而导致条带。

机械快门的优点是什么？

机械快门多年来一直为摄影师提供良好服务，它们相比电子快门仍然有几个优势。首先，尽管机械快门在较高快门速度下也会以"切片"方式曝光感光元件（见上图），因此在闪烁光源下也可能出现条带或曝光不均、颜色变化的问题，但这在机械快门上的发生程度往往比电子快门轻得多。

其次，使用机械快门最常被提及的好处之一是减少果冻效应失真。虽然效应仍然可能存在，但对于感光元件读取速度相对较慢的相机，机械快门下的失真通常比电子快门下明显更不易察觉。

最后，机械快门通常提供比电子快门可能的更高的闪光同步速度，尽管这在任何情况下都很少超过约1/250秒，因为即使使用机械快门，在更高的快门速度下，感光元件也是通过移动的狭缝曝光，没有整个画面被闪光灯完全照亮的瞬间。

机械快门的缺点是什么？

由于机械快门有必须精确按照特定时序移动的部件，其可能的最大快门速度明显低于电子快门。机械快门的响应速度也不如电子快门那么快，这在速度至关重要时也可能成为一个问题。因此，使用机械快门凝固极速运动的物体或瞬间时刻的效果不如电子快门有效。

此外，机械快门帘幕的移动会产生噪音，在某些情况下可能相当扰人或具有破坏性。它还可能引起轻微的振动，导致相机抖动。在使用长焦镜头和相对较慢的快门速度时，这一点尤其明显。

最后，机械快门的物理特性意味着它们最终会磨损。

目前使用的电子快门（1）是逐片读取感光元件数据。而全域快门（2）则是一次性读取整个感光元件，因此实际上快门是从完全关闭到完全打开再到完全关闭。这消除了电子快门的许多缺点，但要使这项技术变得实用存在相当大的技术挑战，包括实现足够快的感光元件速度和数据带宽以进行高分辨率成像。

EOS R3中的机械快门单元是顶尖技术，但任何机械装置的速度都存在物理限制。该相机在快门速度、闪光同步速度和高频闪烁检测方面达到的新基准，主要归功于感光元件技术的发展。

什么是电子前帘快门？

许多较新的相机都配备了电子前帘快门。这是机械快门和电子快门的混合体。自2007年发布的EOS 40D以来，所有具备实时显示功能的佳能相机都有此选项，默认为"静音实时显示拍摄"。当电子前帘快门激活时，机械快门初始状态是完全打开的（因此光线能到达感光元件，从而实现实时显示）。拍摄照片时，曝光通过电子方式启动，但由机械快门（后帘）关闭来结束曝光。

这有许多好处。它意味着虽然系统并非完全静音，但不像使用全机械快门那样嘈杂。使用电子快门启动曝光使相机响应非常迅速，并且避免了快门震动。（由后帘引起的相机抖动不会被记录，因为后帘结束曝光。）电子前帘快门还能实现比使用机械快门或电子快门更快的闪光同步速度。例如，在EOS R3上，闪光同步速度提高到1/250秒。

使用电子前帘快门的缺点是，在闪烁的人造光源下可能会引入一些条带现象，尽管通常不如使用标准电子快门时那么严重。此外，在使用高速快门时，焦外虚化可能会变得有点杂乱。最后，由于该过程仍使用机械后帘，连拍速度与使用机械快门时相同。

何时应使用电子快门，何时应使用机械快门？

当你需要最快的连拍速度和/或最快的快门速度时，电子快门是首选。当你需要安静操作时，它也是合理的选择，因为它可以完全静音。

然而，如果你在人造光源下拍摄，或使用闪光灯，那么机械快门（或电子前帘快门）可能支持更高的快门速度。如果你发现电子快门导致静态照片出现果冻效应失真，切换到机械快门或电子前帘快门应该可以解决问题。

电子快门的典型问题是果冻效应，它会扭曲极速运动的物体，如旋转的风扇、螺旋桨或图中这根高尔夫球杆的杆身，使其看起来略微弯曲。使用佳能EOS-1D X Mark III和佳能EF 70-200mm F4L IS II USM镜头拍摄，焦距200mm，1/2700秒，F4，ISO800。

EOS R3搭载的堆栈式背照型传感器可以极快地清除图像数据，几乎消除了果冻效应。现在，摄影师可以充分利用电子快门来凝固运动，以高达1/64000秒的突破性速度，并在完全静音下完成。使用佳能EOS R3和佳能RF 70-200mm F4L IS USM镜头拍摄，焦距200mm，1/2700秒，F4，ISO800。

如何处理果冻效应失真和条带现象？

如前所述，这些问题在电子快门上更常见，但也可能出现在机械快门上，因此简单地切换到机械快门可能无法解决问题。

尽管一些图像编辑和视频编辑软件可以校正部分由果冻效应引起的失真，但最好在拍摄阶段尽可能将其最小化。如果幸运的话，提高快门速度可能就有效。对于视频，还需要提高帧率以使相机扫描感光元件的速度更快。

当主体运动方向与感光元件读取方向垂直（即从画面一侧移动到另一侧）时，果冻效应失真更明显。这意味着改变拍摄角度，使主体以45°甚至90°角相对于相机运动，可以减少失真。

在闪烁光线下拍摄的图像中可能看到的条带现象，是光源亮度在感光元件扫描期间变化的结果。大多数人造光源，尤其是荧光灯和LED灯，会与交流电供应频率同步闪烁。因此，将快门速度调整为1/50秒（美国为1/60秒）或1/100秒（美国为1/125秒）可以解决问题。如果不行，可以尝试其他快门速度，找到一个与光源闪烁周期匹配的速度。

如果相机具备该功能，激活相机的防闪烁功能也是一个好主意，该功能会让相机检测闪烁并稍微延迟快门释放，以避免在曝光期间发生闪烁。