为什么逆光拍照时太阳会把楼晒出一个缺口?

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这个问题喊大学生出列还真超纲了,不是因为这个理论有多高深,而是这玩艺完全是 CCD 特性的问题,不是个光学问题。

简单点说,就是感光器件局部严重过曝,光电子数超过满阱容量(电荷存储区可以存储的最大电子数)而溢出,“污染” 相邻图像区域的现象(blooming)。

Characterization and Calibration of a CCD Detector for Light Engineering, P. Fiorentin Paola Iacomussi Giuseppe Rossi

CMOS 的一个优势就是满阱容量很容易做高,并且由于数据读取方式的差异一般不会出现 smear 效应。当然 CMOS 的光电转化效率天然不如 CCD 也是致命伤。当年摄影圈 CMOS 和 CCD 大战的时候,这个问题一度被吵得很透。

某个不存在的网站上有个视频讲得浅显易懂,能用不存在的方式上网的知友可以看一下。

youtube.com/watch?

相关的论文和专利都非常多。通常的相机对这个问题不是特别关心,甚至很多资深摄影 er 都没有太深概念,但是工业镜头领域,blooming 抑制是一个非常重要的特性。

奥林巴斯的网站上有一篇技术文章讲这个问题的。

https://www.olympus-lifescience.com/en/microscope-resource/primer/digitalimaging/concepts/blooming/

溢出引起的晕染跟眩光(flare)的很大区别在于,眩光分布在强光源和镜头光学中心之间的连线上,呈带状排布[1];而 blooming 以强光源为中心,表现为明显的各项同性,跟镜片之间不体现出联系。

典型的眩光

再举一个例子——用手机拍摄日偏食,绝大部分拍出来的结果是这样:

右侧实际的太阳的一次成像被月亮遮挡的部分完全被 ccd 光晕覆盖,看上去就是亮呼呼的一砣。而左边蓝绿色的鬼影(Ghosting)由感光器件经过保护玻璃两次反射,大大削弱,没有超过感光器件的满阱容量。所以反而可以清楚地看出日食的轮廓。