无反(微单)相机是电子成像为什么还需要快门帘

Question

1. 单反成像例如佳能5D4我理解是按下快门→反光板抬起→快门帘打开→CMOS通电成像→处理器计算储存→快门帘关闭→CMOS断电→反光板落下
而无反(微单)相机既然没有反光镜, 是通过电子成像(LED屏幕)实时取景, 成像器(CMOS或CCD)在实时通电反馈画面, 那么为什么还需要像单反一样有快门帘呢, 实时取景不应该是成像器在反馈实时成像画面的时候直接截图然后储存吗? 成像器既然是实时通电的, 成像器为什么还要有快门帘...

手机成像(比如iPhone)不就是光线→手机镜头→成像器(CMOS)→处理器→屏幕实时成像
然后点击拍照, 通过屏幕→处理器发送拍照指令→成像器截图→储存至手机内硬盘中 吗

琢磨了一夜了睡不着搞不懂...求各路道友指点迷津, 学生万分感谢

另: 2. 比如佳能5D4使用实时取景摄影会耗费成像器(CMOS)的寿命吗?
如果会的话, 那5D4岂不是拍摄视频也会很费了

Answer 1

1、数码相机的成像原理是镜头采光，光圈控制通光口径，快门控制通光时间，传感器光电转换（ 将接受到的光元素转化为电荷信号 ）， 处理器合成储存（ 将传感器生成的电信号转换为电子文档 ）。无论是单反还是无反（ 微单 ）或者双反、旁轴等，相机开机后，传感器就处于通电状态，并且遇到光源就会自动进行工作。由于单反的快门在不拍摄时是闭合的，传感器接收不到光元素，故不工作，但遇到能够穿透金属、硬塑料的光源时（ 比如 X 光 ），传感器依然会工作，故数码相机不能在开机状态下进入 X 光安检系统。楼主说的快门打开后 CMOS 通电成像有误；
2、相机快门分为两大类，一类是机械快门，具有幕帘装置，原理是利用机械弹簧或者电子电磁，控制叶片的开合，控制传感器的受光时间，具体分为纵走式快门、横切式快门等等，镜间快门也属于机械快门的范畴，其特征是有“门”；另一类是电子快门，没有幕帘装置（ 没有“门”），采用传感器瞬间电源闭合开启原理，在按下快门钮时，使用电子时间电路，瞬间完成通电 — 断电 — 通电 — 断电 — 通电的过程。其中，第一个通电是相机开机状态，第二个断电是按下快门的瞬间即相机准备成像工作前的瞬间，第三个通电是根据设定的快门时间即传感器成像工作的时间，第四个断电是传感器生成电信号完成时的瞬间，第五个通电是相机恢复到原状。电子快门的原理是控制传感器工作时的通电时间，该时间相当于机械快门的开合时间。此外，相机还有电子前帘快门，也就是前帘是用电子时间电路替代的，后帘则是机械帘，故也称为半机械快门（ 有半个门 ），优点是比机械快门有更小的震动，缺点是高速快门的时候会劣化焦外，比如切光斑等。其本质仍属于机械快门；
3、电子快门的优点是可以设置非常短的时间，（ 比如机械快门目前最高是 1/8000s，而电子快门则可以达到 1/32000s 甚至更高 ）。由于拍摄移动目标时，电子快门会产生较为严重的果冻效应（ 即画面变形，因为通电断电的瞬间过程中，传感器多次瞬间启动较难恢复到原始状态，数据的刷新率跟不上，无法拍摄移动目标。目前只有索尼 A9/M2 的果冻效应控制比较好，因为 A9/M2 搭载的是堆栈式传感器，具有非常高的数据刷新率，独此一款，再无其他。这属另一话题，不展开说 ），故现在除了手机之外（ 因为空间的制约，只能使用电子快门），相机都使用机械快门。其中单反相机、双反相机、旁轴相机、高端无反（ 微单 ）相机全部采用机械快门（ 有些无反、双模单反同时也支持电子快门但需要手动切换 ），中端以下无反相机则采用机械快门和电子快门相结合的双重快门，（ 中低端无反相机的机械快门速度不够高，当设定的快门时间超出机械快门的最高速度时，相机会自动启动电子快门 ）。当然，电子快门也一直在发展，有消息说索尼正在研发全域快门（ 电子快门的一种 ），如果研发成功并量产，可以弥补电子的现有的不足，但这是今后的事了；
4、单反采用反光板系统取景，取景时传感器虽通电但不工作，打开机械快门时传感器开始工作；无反相机采用液晶屏取景（ 或者电子眼，原理是一样的 ），传感器始终在工作（ 液晶屏或电子眼上看到的图像是传感器光电转换工作完成后的图像 ），无反相机为了避免电子快门导致的副作用，也就安装了机械快门。无反的机械快门在物理结构上与单反是一样的，但工作方式不一样。单反相机的快门工作过程是：快门闭合（ 平时状态 ）— 打开 — 传感器工作 — 快门闭合（ 恢复平时状态 ）；而无反相机的快门工作过程是：打开（ 平时状态 ，传感器工作中 ）— 瞬间关闭（ 传感器不工作 ） — 快门打开 —（ 传感器再次工作 ）— 关闭 — 打开（ 恢复平时状态 ），故无反的传感器也就始终处在通电状态下，不再需要断电，这样可以避免电子快门（ 即瞬间通电断电通电 ）带来的启动顿滞，最大限度避免果冻效应，特别是可以拍摄动态目标；
5、同样的机械快门，由于无反比单反多出了 2 次操作，其中先关闭的动作会造成一定的快门时滞，也就是说当你按下快门进行拍照，实际上相机会延迟一点时间才拍，而这一点时间中有可能被摄体已经改变了位置或姿势。（ 当然，不同档次的无反，其快门时滞是不一样的，目前有些高端的无反，快门时滞已经持平甚至低于单反，但大多数的无反快门时滞还是明显的 ）；多出的第 2 次动作对成像没有影响，但对连拍的频率（ 速度 ）会产生影响，而且增加了机械结构的动作，对快门寿命必然造成一定影响。因此，在目前的技术下，无反的机械快门性能（ 比如速度等等 ）和使用寿命是不如单反的；
6、单反如果采用液晶屏取景（ 此时反光板已经预升，快门也已开启 ），传感器已经开始工作，那么此时拍照的快门工作原理，就变得和无反一样了。传感器是有工作寿命的，传感器连续工作的寿命当然要比间歇工作的寿命要短。因此，单反相机采用液晶屏取景会耗费传感器寿命，拍摄视频也耗费单反的寿命；
7、上述内容比较专业，我尽量用了通俗易懂的白话作了回答，没有采用业内的专用术语，以便理解。表达能力不强，也不知道有没有讲清楚，楼主参考。（ 本提问答于 2019 年，至今仍有热度，就改了一些错别字。值得一说的是，优于机械快门的全域电子快门已经开始列装，比如尼康 Z9/Z8 等，这是技术的进步 ）。

Answer 2

快门与反光镜是两个不同的部件。由于电子快门并不成熟，所以会用到机械快门。但很多相机4000以上都使用电子快门。