绚烂多彩的暑期来了，很多人纷纷制定了放飞自我的出游计划。

在奔赴目的地的路途上，也有很多风景不容错过，身在高铁或飞机上的你，也许已经忍不住拿出手机or相机，咔嚓！拍出一张…倾斜感十足的照片。

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仔细观察，我们坐在飞奔的高铁或大巴车上拍出的照片，为什么总是倾斜或扭曲的呢？

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在拍摄的风景照中，近处倾斜的角度稍大，而远处的建筑物倾斜角度较小甚至几乎看不出它的倾斜。这些拍摄现象还要归功于果冻效应。

果冻效应，听起来很好吃的样子，然而它和我们所认识的果冻并没有五分钱的关系。

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果冻效应，英文名称是rolling shutter effect，也可以片面地理解为“卷帘快门效应”。

卷帘快门和全局快门

目前市场上数字摄像机的曝光方式可以分为全局快门和卷帘快门两种。

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如上图所示，全局快门的工作方式和我们概念中的拍照是一样的，指的是传感器上所有像素点在同一时间同时接受光源，而且接受相同的光亮。

卷帘快门，通常用于CMOS传感器，拍摄时并不是所有像素点同时感光，而是指由上至下逐行扫描像素点并处理电信信号，因此在每个时刻，上部和下部的像素点感受到的光量是不一样的，由于时间差的问题，所拍摄出来的照片也并不是它本来的样子。

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这种现象看起来特别像在手里拖着一枚果冻快速运动。

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这重要吗

果冻效应在比较注重拍摄的人眼里可比果冻本身重要多了。果冻效应是由卷帘快门的使用引发的，卷帘快门顾名思义，就和商铺的卷帘门一样。

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由于卷帘快门捕捉图像的方式并不是瞬间记录整个场景图像，而是通过垂直或水平快速扫描该场景，所以我们才能看到在使用卷帘快门设备拍摄时，一旦被拍摄物体的运动速度过快，由于逐行扫描的速度跟不上物体运动的速度，得到的画面就有可能出现倾斜的情况。

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其实倾斜的现象是相对于整个场景而言，并不受距离的影响，只是由于近大远小的缘故，在同一场景中，远处的物体所占整张照片的比重小，所需扫描的行数少，因而倾斜或者摇摆程度就会相对较弱，也更不容易分辨。

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除了倾斜的问题，卷帘也可能导致摇摆、空间混淆和时间混淆等现象。摇摆会在相机振动时出现，如在远摄设置下进行手持拍摄时，或者在移动车辆进行拍摄时，卷帘快门会导致图像不自然地摆动。

空间混淆是当相机或物体运动过快时，垂直相邻的像素会违反采样定理进行采样，一个明显的例子就是快速旋转螺旋桨的成像。

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时间混叠也包括部分曝光，如果相机闪光灯仅在部分曝光时间内闪光，则闪光灯的照明可能只出现在给定画面中的某些像素行上，比如卷帘快门对旋转盘的模拟效果。

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如此看来，卷帘快门所衍发的果冻效应在某一些情况下的拍摄并不尽如人意，相比之下全局快门在拍摄上好像更讨喜一些。

全局快门多用于CCD传感器，由于它通常代表一个瞬间的瞬间，因此不会受到由快门造成的运动伪影的影响，这种快门开合方式对于抓拍高速运动的物体也就会有明显的优势。相比于果冻效应所引起的摇摆，全局快门拍摄的照片可是正经的很。

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当然也有劣势，由于技术的限制，目前很难将巨大的数据量同时处理，而且制作商在处理速度外还需要考虑相机的电耗、成本和复杂性等等。各种现实问题的存在还是限制了我们的选择，那么问题也就来了~

怎么降低果冻效应带来的影响？

在拍摄时选用全局快门当然就不会存在果冻效应了，完美地从根本上解决问题，可惜目前市场上CCD的单反和摄影相机越来越少，成本问题也不得不考虑在选择范围之内。

抛开全局快门，就只能曲线救国了。

在目前大多数相机中，卷帘快门的“卷帘”速度是1/30秒，所以大多数情况下果冻效应并不会太明显，除非拍摄高速运动的物体，比如高速旋转的螺旋桨或者高速运动的列车等，在使用卷帘快门时，减小相对运动速度也是降低果冻效应的办法了。

除此之外，在拍摄照片时（拍摄视频时几乎是没用的），选用“最高闪光同步速度”内的快门进行拍摄也是解决问题一个很好的办法，因为在机械快门的配合下，如果曝光开始时整个图像传感器清零就基本能实现全局快门，而如果没有机械快门，也可以在一定程度上减小果冻效应。

果冻效应是不是一无是处？

非也，果冻效应摇摆的如此有艺术感，虽然它没有果冻好吃，但是比果冻好玩啊，至少还可以拍拍视频营造一下伪艺术的气息。

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参考文献

1.Global shutter和rolling shutter，全局快门与卷帘式快门

2.『摄影器材』关于卷帘快门你想知道的一切

3.Rolling shutter:https://en.wikipedia.org/wiki/Rolling_shutter

*本文作者系中国科学院上海应用物理研究所研究生

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