Ketika rana kamera dibuka, jika cahaya mencapai sensor secara instan (kecepatan cahaya = 300.000 km / s), mengapa kecepatan rana memodifikasi ketajaman / detail gambar? Mengapa gambar menjadi lebih gelap dengan kecepatan rana yang lebih cepat, dan lebih terang dengan kecepatan rana yang lebih lambat?
Mata kita selalu terbuka (ketika kita bangun), tetapi gambar tidak "diekspos berlebihan".
(Saya pikir ini bisa menjadi pertanyaan fisika daripada foto)
exposure
shutter-speed
camera-basics
physics
jmhostalet
sumber
sumber
Jawaban:
Hal-hal ini terjadi karena sensor cahaya dalam kamera tidak mengukur intensitas cahaya secara instan, melainkan mengukur semua cahaya yang diterima selama seluruh pencahayaan. Anda bisa mengatakan bahwa sensor menumpuk atau menjumlahkan cahaya * selama durasi pencahayaan. Cahaya terdiri dari foton diskrit, dan semakin lama sensor terpapar, semakin banyak waktu bagi foton untuk menyerang sensor.
Jika Anda menginginkan model mental tentang cara kerja sensor, bayangkan meletakkan ember di luar saat hujan. Jika intensitas hujan tetap konstan, meninggalkan ember di sana dua kali lebih lama akan menghasilkan dua kali lebih banyak air berakhir di ember, kan? Atau, jika intensitas hujan meningkat dua kali lipat, Anda akan mengharapkan ember untuk mengisi dua kali lebih cepat. Ember itu seperti satu photosite (yaitu satu pixel) pada sensor digital, dan tetesan hujan seperti foton. Seluruh sensor seperti susunan beberapa juta dari ember itu, masing-masing mengukur tetesan hujan / foton di satu tempat tertentu.
Jadi, kecepatan rana yang lebih cepat berarti eksposur yang lebih pendek, yang berarti lebih sedikit waktu untuk pergerakan objek dalam bingkai atau kamera itu sendiri. Buram gerak terjadi ketika suatu objek dalam bingkai bergerak relatif ke kamera, sehingga cahaya dari titik tertentu pada objek direkam di lebih dari satu titik pada sensor. Semakin pendek eksposur, semakin sedikit gerakan yang ada, dan semakin tajam gambar akhir.
Demikian pula, paparan yang lebih lama memungkinkan lebih banyak waktu untuk cahaya menumpuk di sensor; setiap photosite akan mengumpulkan lebih banyak foton dan mengukur nilai yang lebih besar. Nilai-nilai yang lebih besar itu, secara bersama-sama, menciptakan gambar yang lebih cerah. Seperti halnya hujan, pengukuran pada setiap photosite juga dipengaruhi oleh intensitas - cahaya yang lebih terang menyebabkan nilai yang diukur pada setiap titik meningkat lebih cepat. Jadi, jika Anda menginginkan gambar yang lebih terang, Anda memiliki dua opsi: tingkatkan intensitas cahayanya atau gunakan pencahayaan yang lebih lama. Inilah sebabnya mengapa aperture dan kecepatan rana memiliki hubungan terbalik: apertur mengontrol intensitas cahaya yang mencapai sensor. Jika Anda ingin menggunakan kecepatan rana yang lebih pendek tanpa memengaruhi tingkat eksposur foto, Anda dapat meningkatkan apertur agar lebih banyak cahaya; jika Anda ingin menggunakan kecepatan rana yang lebih panjang,
* Agar benar-benar jelas tentang hal itu, apa yang sebenarnya dilakukan sensor adalah untuk mengakumulasi efek cahaya. Ketika sebuah foton mengenai photosite pada sensor digital, itu menciptakan muatan listrik kecil; semakin banyak foton, semakin besar biayanya. Setelah rana ditutup, kamera mengukur muatan yang disimpan di setiap fotosit. Film bekerja dengan cara yang sama, kecuali bahwa cahaya menyebabkan reaksi kimia yang meningkat dengan lebih banyak cahaya.
sumber
Tidak, ini pertanyaan fotografi. Tapi saya berasumsi bahwa dengan "kejelasan" yang Anda maksudkan "ketajaman", jika tidak pertanyaan itu tidak masuk akal.
Jika objek Anda berjarak 30 m, cahaya darinya akan mencapai sensor dalam 100 ns (sepersejuta detik). Itu beberapa urutan besarnya lebih cepat dari kecepatan rana, kita dapat benar-benar mengabaikan 100 ns, dan mengatakan cahaya tiba secara instan.
Misalkan Anda memiliki kecepatan rana rata-rata, katakan 1/60 detik. Itu berarti bahwa sejak rana membuka cahaya dari objek mencapai sensor, dan itu akan terus melakukannya sampai rana menutup 17 ms nanti. Sekarang 17 ms tidak banyak, tetapi dengan gerakan yang sangat cepat, seperti kereta kecepatan tinggi yang lewat atau mobil balap, pemandangan mungkin berubah pada saat itu. Pada 300 km / ha kereta akan bergerak 1,4 m dalam 1/60 detik. Jika proyeksi bagian depan kereta berada pada piksel ke-1000 dari kiri ketika rana terbuka, mungkin telah pindah ke piksel ke-1200 dari kiri ketika rana ditutup, dan Anda akan mendapatkan goresan lebar 200 piksel untuk semua posisi kereta di antara.
Itulah yang disebut motion blur. Terkadang Anda ingin gerakan kabur untuk memberi penonton rasa kecepatan kereta, dan kemudian Anda akan menggunakan waktu rana yang lebih lambat. Jika Anda menggerakkan kamera bersama dengan objek saat Anda mengambil gambar, Anda juga mendapatkan gerakan kabur, tetapi dari jenis yang berbeda: kereta akan tajam, tetapi latar belakang akan menunjukkan gerakan kabur.
sumber
Anda dapat membayangkan cahaya sebagai gelombang elektromagnetik, tetapi untuk pertanyaan ini saya akan menggunakan "keadaan" keduanya sebagai seperangkat partikel (humongous) - foton.
Dalam periode waktu tertentu sejumlah foton melewati lensa dan mengeluarkan bagian-bagian dari chip semikonduktor (piksel).
Tingkat kegembiraan sebanding dengan jumlah foton yang terjadi dan diwakili oleh kecerahan piksel yang ditampilkan. Jika Anda menggandakan kecepatan rana, waktu eksposisi menjadi dua dan kecerahannya juga berkurang dua. Jika Anda membagi dua kecepatan rana Anda menggandakan waktu eksposisi dan menggandakan kecerahan yang dihasilkan.
Selama waktu tersebut setiap piksel mengumpulkan foton yang memukulnya. Kamera dan pemandangan tidak dalam posisi diam yang sempurna. Tangan fotografer sedikit terguncang dan objek dalam adegan mungkin bergerak. Hal ini menyebabkan cahaya yang terkumpul dalam chip menjadi (gerakan) kabur. Signifikansi blur gerakan sebanding dengan waktu pencahayaan dan berbanding terbalik dengan kecepatan rana.
Untuk kecepatan rana yang lebih cepat Anda mendapatkan gambar yang lebih gelap; untuk mengkompensasi efek ini, Anda harus membuka aperture dan / atau meningkatkan (ISO) sensitivitas.
Mata kita memiliki pengaturan apertur otomatis (iris) dan otak kita memberikan koreksi ISO otomatis. Itu sebabnya mata kita bisa tertipu :)
Lihatlah mata temanmu saat hari cerah, kamu akan melihat iris dan titik hitam kecil. Ketika Anda melihatnya di malam gelap Anda akan melihat cincin kecil iris dan lingkaran hitam besar. Iris secara otomatis menyetel jumlah cahaya yang mencapai retina Anda.
Iris juga memiliki keterbatasan. Jika seseorang meledak kilat di mata Anda di malam hari Anda buta untuk sementara waktu - iris Anda yang terbuka lebar tidak bisa menutup cukup cepat untuk mengakomodasi perubahan cahaya yang cepat dan retina Anda terlalu banyak terkena. Kemudian butuh beberapa waktu untuk iris Anda terbuka lebar lagi.
Sinyal yang diterima otak dari retina juga ditampung dalam kepekaannya terhadap cahaya yang datang dan ke tempat kejadian. Cobalah bermain ski dengan kacamata kuning sepanjang hari. Setelah Anda menghapus kacamata, hal biru akan terlihat hijau untuk Anda.
Itu juga mengakomodasi secara lokal. Di sini Anda dapat melihat titik hijau di antara yang merah muda. Atau kamu tidak bisa? Trik lain: Menatap gambar terbalik untuk waktu yang lama dan kemudian melihat dinding putih. Anda akan melihat gambar aslinya.
Mata dan otak Anda secara otomatis mengurangi sensitivitasnya sesuai dengan paparan dan ada beberapa penundaan antara perubahan cahaya dan perubahan sensitivitas.
sumber
Lensa kamera dirancang untuk memproyeksikan gambar dunia luar ke permukaan chip pencitraan di dalam dan di belakang kamera. Namun, pintu mekanis yang disebut rana mencegah sinar cahaya pencitraan dari bermain pada chip pencitraan. Untuk mengambil gambar, rana dibuka sebentar lalu ditutup. Tindakan ini memungkinkan gambar cahaya yang membentuk kontak chip pencitraan.
Di permukaan chip pencitraan ada jutaan situs foto. Masing-masing menerima energi cahaya selama eksposur dan energi ini proporsional dalam intensitas dan warna dengan pemandangan sebenarnya. Ketika sinar cahaya diputar di situs-situs ini, muatan listrik diinduksi. Jumlah muatan sesuai dengan intensitas cahaya vista.
Namun demikian, biayanya sangat lemah dan membutuhkan perangkat lunak di dalam kamera untuk meningkatkannya ke tingkat yang dapat digunakan. Perangkat lunak ini juga mencakup setiap pengisian ke nilai numerik (digital). Hasilnya adalah gambar yang terbuat dari sistem "paint by number".
Karena kecerahan adegan adalah variabel, durasi pencahayaan dapat disesuaikan. Jika vista menyala redup, waktu pencahayaan akan ditingkatkan untuk mengkompensasi. Sebaliknya, jika adegan menyala terang, waktu pencahayaan akan dipersingkat. Alasan utama bahwa kecepatan rana disesuaikan durasinya adalah untuk memungkinkan waktu pengisian di setiap situs foto menumpuk dan menjadi mudah diatur.
Kecepatan cahaya sangat luar biasa cepat dan jarak, vista-ke-kamera dan sensor jarak-ke-gambar diperdebatkan.
sumber
Ini tentang durasi sumber cahaya, bukan kecepatan cahaya. Jika saya berbicara satu kalimat, mungkin perlu 15 detik untuk mengatakannya. Kata itu menyebar ke telinga Anda dengan kecepatan suara. jika saya mengatakan kalimat lebih cepat, setiap kata sampai ke telinga Anda pada kecepatan yang sama tetapi "ketajaman" atau kejelasan kata-kata berubah saat saya mempercepat atau memperlambat.
sumber
Kecepatan aktual di mana cahaya bergerak tidak penting. Fakta bahwa itu tidak instan sangat penting. Meskipun cahaya bergerak sangat cepat, cahaya dari subjek atau pemandangan tidak mengenai sensor atau film secara bersamaan. Cahaya mencapai kamera dari subjek dalam aliran energi yang tersebar selama durasi waktu. Untuk saat rana terbuka, aliran cahaya ini direkam dalam sebuah foto. Jika adegan berubah selama eksposur, bentuk aliran cahaya yang mencapai kamera selama eksposur juga berubah.
Dalam fisika sering ada frasa yang digunakan untuk menggambarkan cara cahaya secara simultan menunjukkan sifat-sifat energi gelombang dan energi partikel: dualitas cahaya . Untuk keperluan fotografi, kami biasanya memperlakukan cahaya sebagai aliran foton yang mengalir dari adegan ke sensor (atau film). Ketika mereka menyerang sensor mereka diubah menjadi elektron di setiap pixel dengan baik yang menyerang foton. Ketika mereka menyerang film, energi mereka menghasilkan reaksi kimia terhadap butiran bahan kimia dalam emulsi film.
Waktu rana menentukan berapa lama aliran foton dari adegan diizinkan untuk menyerang sensor. Jika ada perubahan posisi dalam adegan selama durasi eksposur maka cahaya dari bagian adegan yang telah bergerak akan bergerak melintasi permukaan sensor dan jatuh pada piksel yang berbeda. Jika kamera itu sendiri adalah sumber gerak maka seluruh adegan akan bergeser dan setiap titik dalam adegan akan jatuh pada piksel yang berbeda pada sensor. Apa pun sumber gerakannya, hasilnya kabur karena cahaya dari satu titik dalam adegan tersebar di beberapa piksel. Semakin lama rana dipegang terbuka, semakin besar kekaburan untuk laju gerak yang sama.
Di sisi lain dari koin yang sama, semakin lama penutup dibuka, semakin banyak cahaya yang ditangkap di foto. Semakin banyak cahaya yang ditangkap oleh sensor, semakin tinggi proporsi elektron yang dikumpulkan oleh sensor dari cahaya dari tempat kejadian (kita sebut sinyal ini ) akan ke elektron yang dihasilkan oleh elektronik dari kamera yang juga direkam bersama dengan arus dari piksel sensor. Elektron liar ini adalah apa yang kita sebut noise. Read noise dihasilkan oleh elektronik kamera. Foto (bidikan) noise dihasilkan oleh sifat cahaya acak karena dualitas cahaya. Partikel-partikel foton tersebut bergerak di sepanjang jalur berbentuk gelombang yang ditentukan oleh panjang gelombang setiap bit cahaya. Semakin banyak sinyal (cahaya) yang kita miliki sebanding dengan noise, semakin detail kita akan dapat menghasilkan dalam foto kita. Ini disebut rasio signal-to-noise .
Jadi waktu rana yang lebih pendek meminimalkan efek gerakan tetapi dapat menyebabkan hilangnya detail karena rasio sinyal-ke-noise yang buruk. Waktu rana yang lebih lama meningkatkan rasio sinyal-ke-noise tetapi dapat menyebabkan hilangnya detail karena kekaburan gerakan.
Karena semakin lama rana dipegang terbuka, semakin banyak cahaya yang ditangkap dalam foto. Ini sama dengan menyalakan dan mematikan keran sambil memegang cangkir di bawah keran. Semakin lama faucet terbuka, semakin banyak air yang terkumpul dalam cangkir. Semakin lama rana dipegang terbuka, semakin banyak partikel cahaya (foton) akan dikumpulkan oleh sensor (atau film).
Sekali lagi, cahaya itu menyinari mata kita dalam aliran yang berkelanjutan, bukan dalam sekejap. Semua cahaya yang dikumpulkan oleh retina kita selama sehari, atau setahun, atau seumur hidup kita tidak bisa ditransmisikan ke otak kita dalam sekejap! Sinyal elektrokimia dari mata kita ke otak kita terus berubah ketika adegan di depan mata kita berubah.
(Catatan: di bawah ini ditulis sebelum pertanyaan di atas secara signifikan diedit kembali ke bentuk saat ini)
Cahaya adalah energi elektromagnetik. Karena itu ada dua komponen yang harus diukur sehubungan dengan foto: kekuatan medan dan durasi waktu. Kekuatan medan mengukur seberapa kuat cahaya di atas area tertentu. Durasi waktu mengukur berapa lama kekuatan medan dipertahankan.
Itu sama dengan bentuk energi lainnya. Jika seseorang menerapkan kekuatan konstan terhadap tubuh, tubuh akan mempercepat. Semakin lama gaya diterapkan, semakin lama tubuh akan berakselerasi dan semakin cepat tubuh akan bergerak relatif terhadap kondisi awalnya.
Sepotong film fotografi mengumpulkan informasi tentang energi yang jatuh padanya dalam bentuk cahaya. Semakin lama rana dibiarkan terbuka, semakin banyak informasi yang dikumpulkan. Jika rana dibiarkan terbuka dua kali lebih lama, ia akan mengumpulkan informasi dua kali lebih banyak dari cahaya itu dengan asumsi kekuatan cahaya adalah konstan.
Masalah dalam fotografi adalah bahwa cahaya seringkali tidak konstan. Ketika benda-benda di dunia di depan kamera menggerakkan kekuatan medan cahaya pada titik tertentu dari perubahan film atau sensor. Selama rana terbuka, rana terus mengumpulkan informasi tentang cahaya yang jatuh pada setiap titik film atau sensor. Jika ada sesuatu dalam tampilan kamera yang memindahkan informasi tentang semua posisi yang dilaluinya selama rana terbuka akan direkam. Alih-alih direkam pada tempat yang sama pada film atau sensor, gambar subjek yang bergerak akan tersebar di area di mana ia bergerak. Ini akan menghasilkan blur. Bahkan jika tidak ada apapun di depan kamera yang bergerak, jika kamera itu sendiri bergerak, hal yang sama akan terjadi.
sumber
Ini bukan tentang kecepatan cahaya sebenarnya, itu adalah jumlah cahaya yang penting
Itu juga alasan yang sama mengapa matahari menjadi lebih gelap saat matahari terbenam; kecepatan cahaya tidak benar-benar relevan dalam kasus ini
Yah, tidak ada bedanya dalam fotografi !!
Dalam adegan yang sangat gelap, jumlah foton bisa jadi lebih sedikit sehingga pikselnya hampir tidak akan mengumpulkan foton apa pun bahkan pada eksposur yang lebih lama
sumber
Ada terlalu banyak untuk dikatakan jika Anda menginginkan detail, Anda perlu belajar tentang lensa, lihat ini:
https://www.youtube.com/watch?v=1YIvvXxsR5Y
Untuk menjawab pertanyaan Anda, kecepatan rana yang lebih cepat mencegah pengolesan piksel pada sensor Anda, menghasilkan detail dan kejelasan yang lebih baik. Bukan kecepatan cahaya, tetapi pembekuan gerakan yang menyebabkannya.
sumber