指尖陀螺光影變形是怎么產生的？　　

　　玩指尖陀螺，除了玩材質、做工、花式玩法，另一個樂趣就是玩光影。對著高速旋轉的指尖陀螺拍攝一段視頻，看到變形的指尖陀螺或炫酷的光影，然后跟玩家們交流，真是其樂無窮。
　　在享受把玩樂趣的同時，你知道這些指尖陀螺“光影效果”是怎么出現的嗎？其原理是什么呢？今天，我們就從專業的角度來詳細解釋這一有趣的現象。
　　指尖陀螺的光影現象，在攝影學上有一個專業術語，叫做“果凍效應”。

果凍效應

　　可能很多朋友聽到這個果凍效應的時候都會產生這樣的疑問——“相機跟果凍還有關系呢?”其實不然，相機跟我們平常吃的果凍的確是沒啥關系，但是為什么這個效應又叫做“果凍效應”呢，請看我們下文分解。
　　我們先來看一些生活中的果凍效應和指尖光影效果的實例照片：

▲果凍效應實例1

▲果凍效應實例2

▲指尖陀螺光影效果1

▲指尖陀螺光影效果2

▲指尖陀螺光影效果3

▲指尖陀螺光影效果4

知識儲備及普及

　　在具體解釋果凍效應之前我們首先應該了解一下快門的種類和工作原理，因為了解了這些之后，在后面您才可以更好地了解果凍效應和指尖陀螺光影效果產生的原因。
　　目前，相機快門可以分成三個類型：機械快門、電磁驅動機械快門和電子斷流快門。
　　機械快門就是我們能在膠片相機上看到的最基礎的快門，它完全依靠相機內的彈簧或者機械部件來控制快門的打開和閉合。但是這類快門的缺點就是很難達到比較高的快門速度和低速、高速快門容易速度不準確。

▲電磁驅動機械快門

　　所以在隨后相機數碼化的過程當中，相機的快門也加入了更多電子化的部件。由過去的純機械驅動改為由電磁驅動，所以這類快門就叫作電磁驅動機械快門。這類快門的優點就在于可以達到了更高的快門速度，而且每檔快門速度也可以控制的更準確。目前我們在數碼單反相機和無反相機上看到的大多數快門都是這種。

▲采用電子斷流快門的手機感光元件

　　電子斷流快門其實并不是一種傳統意義上的快門，因為這種快門的曝光方式完全都是由傳感器(CCD/CMOS）來完成，所以不需要任何的機械部件進行物理遮光。由于不需要加入機械部件（快門簾）而直接采用傳感器進行曝光，所以快門速度可以達到很高(可超過1/10000s），而且快門的體積就大大縮小。因此這類快門主要就使用在幾乎目前大部分的手機和小DC相機上。
　　果凍效應（光影效果）產生的原因：
　　我們所說的果凍效應大多數主要出現在采用了電子斷流快門的設備上。請注意我們下面所談的均指的是采用了電子斷流快門方式曝光的傳感器。在電子斷流快門類型中，傳感器根據不同的工作方式還可以分為全局快門和卷簾快門。
　　全局快門（CCD多采用這種）的曝光方式是同一時間，傳感器上的所有像素同時接受光源，然后再轉化成電子信號，所以這種曝光方式對于抓拍高速移動的物體有著非常好的優勢。但是由于采用了全局快門曝光方式以后傳感器上的每一個像素的采光元件都要同時對數據進行轉換，所以就增加了單個像素上的采光元件數目（單個像素體積變大），單個面積下的像素數就變少了，因此采用全局快門方式曝光的傳感器很難達到很高的像素。

　　為了提高傳感器的像素問題，采用了卷簾快門曝光方式的傳感器就出現了，而這也是目前CMOS最常使用的一種曝光方式。CMOS的曝光過程大致可以理解為斷電（電信號清零）——曝光——通電（光源轉換電信號成像）。而且CMOS的曝光過程采用的是從上至下逐行掃描的方式進行的，有點類似機械的焦平面快門（有快門簾的那種快門）的工作方式，所以CMOS的這種工作方式才被稱為卷簾快門。

敲黑板！敲黑板！敲黑板！　　

指尖陀螺光影效果　　

　　現在該說重點了。
　　如果被拍攝物體相對于相機高速運動時，用全局快門方式拍攝，假如曝光時間過長，照片會產生像糊現象。而用卷簾快門方式拍攝，逐行掃描速度不夠（比運動物體速度慢），拍攝結果就可能出現“傾斜”、“搖擺不定”或“部分曝光”等任一種情況。這種卷簾快門方式拍攝出現的現象，就定義為果凍效應（會產生像果凍一樣的形變）。
　　目前我們拍攝指尖陀螺，一般采用智能手機拍攝，而現在的智能手機均采用CMOS傳感器，手機采用的拍攝方式就是上面所說的卷簾快門方式。因此用智能手機拍攝高速的指尖陀螺，就可以觀察到“光影變形”了。
　　下面這個視頻可以更好的解釋一下果凍效應的產生。

　　再結合文章開頭我們給大家看的照片和gif動圖，大家就應該能明白為什么使用手機拍攝高速旋轉的指尖陀螺的時候會產生或拉長或彎曲的形變了吧。
現在我們來欣賞幾個指尖陀螺光影效果動圖吧。

是不是很酷？

指尖陀螺光影視頻合輯（一）：這個視頻里匯集了近30個指尖陀螺的光影效果，一個比一個炫酷！點此觀看。

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