カメラのシャッターが開いているときに、光が瞬間的にセンサーに到達する場合（光の速度= 300.000 km / s）、なぜシャッター速度が画像の鮮明さ/詳細を変更するのですか？なぜシャッター速度が速いと写真が暗くなり、シャッター速度が遅いと写真が明るくなるのですか？
私たちの目は常に開かれています（起きているとき）が、画像は「露出オーバー」ではありません。
（これは写真よりも物理学の問題だと思います）
回答:
なぜシャッター速度が画像の鮮明度/詳細を変更するのですか？なぜシャッター速度が速いと写真が暗くなり、シャッター速度が遅いと写真が明るくなるのですか？
これらのことは、カメラの光センサーが光の強度を瞬時に測定するのではなく、露光中に受信したすべての光を測定するために発生します。あなたは、センサーがいることを言うことができる蓄積または合計光*を暴露時間のために。光は離散した光子で構成されており、センサーが長時間露出されるほど、光子がセンサーに当たる時間が長くなります。
センサーの動作方法のメンタルモデルが必要な場合は、雨が降っているときにバケットを外に置くことを想像してください。雨の強度が一定のままであれば、バケツを2倍長くすると、バケツに水が2倍になりますよね？または、雨の強度が2倍になった場合、バケツは2倍の速さで満たされると予想されます。そのバケツはデジタルセンサー上の1つのフォトサイト（つまり1ピクセル）のようなもので、雨滴は光子のようなものです。センサー全体は、数百万個のこれらのバケットの配列のようなもので、それぞれが特定の場所で雨滴/光子を測定します。
そのため、シャッタースピードが速いほど露出が短くなり、フレーム内のオブジェクトまたはカメラ自体のいずれかの動きの時間が短くなります。モーションブラーは、フレーム内のオブジェクトがカメラに対して移動すると発生します。そのため、オブジェクト上の特定のポイントからの光がセンサーの複数のスポットに記録されます。露出が短いほど動きが少なくなり、最終画像がシャープになります。
同様に、長時間露光すると、センサーに光が蓄積する時間が長くなります。各フォトサイトはより多くのフォトンを収集し、より大きな値を測定します。これらの大きな値を組み合わせて、より明るい画像を作成します。雨の場合と同様に、各フォトサイトでの測定値も強度の影響を受けます。明るい光は各ポイントでの測定値をより急速に増加させます。したがって、より明るい画像が必要な場合は、2つのオプションがあります。光の強度を上げるか、より長い露出を使用します。これが、絞りとシャッター速度が反比例の関係にある理由です。絞りはセンサーに到達する光の強度を制御します。写真の露出レベルに影響を与えずに短いシャッタースピードを使用する場合は、絞りを上げてより多くの光を取り込むことができます。より長いシャッタースピードを使用する場合は、
*それを本当に明確にするために、センサーが実際に行うことは、光の効果を蓄積することです。フォトンがデジタルセンサーのフォトサイトに当たると、小さな電荷が発生します。光子が多いほど、電荷は大きくなります。シャッターが閉じた後、カメラは各フォトサイトで蓄積電荷を測定します。フィルムはほぼ同じように機能しますが、光は化学反応を引き起こし、それは光が増えると増加します。
いいえ、写真の質問です。しかし、「明快さ」とは「鋭さ」を意味すると思います。それ以外の場合、質問は意味がありません。
オブジェクトが30 m離れている場合、そのオブジェクトからの光は100 ns（10億分の1秒）でセンサーに到達します。これは、シャッターの速度よりも数桁速いため、実際には100 nsを無視することができ、光が瞬時に到達すると言います。
たとえば、1/60秒の平均シャッタースピードがあるとします。これは、シャッターが開いた瞬間から物体からの光がセンサーに到達し、17 ms後にシャッターが閉じるまでそのようになり続けることを意味します。17ミリ秒はそれほど多くありませんが、通過する高速列車やレーシングカーのように非常に速い動きでは、その間にシーンが変わる可能性があります。300 km / haの列車は、1/60秒で1.4 m移動します。シャッターが開いたときに列車の正面の投影が左から1000ピクセルにある場合、シャッターが閉じると左から1200ピクセルに移動した可能性があり、の間に。
それがモーションブラーと呼ばれるものです。モーションブラーを使用して、視聴者に列車の速度を認識させたい場合があります。その後、遅いシャッター時間を使用します。写真の撮影中にオブジェクトと一緒にカメラを移動すると、モーションブラーも発生しますが、種類は異なります。列車はシャープになりますが、背景にはモーションブラーが表示されます。
光は電磁波として想像できますが、この質問では、2番目の「状態」を（巨大な）粒子のセット-光子として使用します。
なぜシャッター速度を速くすると写真が暗くなり、シャッター速度を遅くすると写真が明るくなるのですか？
一定の時間内に、ある程度の量の光子がレンズを通過し、半導体チップの一部（ピクセル）を励起します。
興奮のレベルは、入射フォトンカウントに比例し、表示されるピクセルの明るさで表されます。シャッタースピードを2倍にすると、露出時間は半分になり、明るさも半分になります。シャッタースピードを半分にすると、露出時間が2倍になり、明るさが2倍になります。
シャッタースピードが画像の鮮明度/詳細を変更するのはなぜですか？
その間、各ピクセルはそれに当たる光子を収集します。カメラとシーンは完全な静止位置にありません。写真家の手がわずかに揺れ、シーン内のオブジェクトが移動する場合があります。これにより、チップに集められた光が（動き）ぼやけます。モーションブラーの重要性は、露出時間に比例し、シャッタースピードに反比例します。
シャッタースピードを上げると、画像が暗くなります。この影響を補正するには、開口部を開くか、感度を上げる必要があります。
私たちの目は常に開かれています（起きているとき）が、画像は「露出オーバー」ではありません。
私たちの目には自動絞り設定（虹彩）があり、脳は自動ISO補正を提供します。だからこそ、私たちの目はだまされる可能性があり
ます:) 晴れた日の友人の目を見てください。虹彩と小さな黒い点が見えます。暗い夜に見ると、小さな虹彩の輪と大きな黒い円が見えます。虹彩は、網膜に到達する光の量を自動的に調整します。
虹彩にも限界があります。夜に誰かがあなたの目で閃光を放つ場合、しばらく盲目です-大きく開いた虹彩は、光の急速な変化に対応するのに十分速く閉じることができず、網膜が露出オーバーになりました。その後、虹彩が再び大きく開くのに時間がかかりました。
脳が網膜から受信する信号は、入射光とシーンに対する感度にも対応しています。一日中g色のゴーグルでスキーをしてみてください。ゴーグルを取り外すと、青いものが緑に見えます。
また、ローカルに対応しています。ここでは、ピンクのドットの間に緑のドットが表示されます。それともできませんか？別のトリック：長時間反転画像を見つめてから、白い壁を見てください。元の画像が表示されます。
あなたの目と脳は露出に応じて感度を自動的に低下させ、光の変化と感度の変化の間にいくらかの遅れがあります。
カメラのレンズは、カメラの内側と背面のイメージングチップの表面に外界の画像を投影するように設計されています。ただし、シャッターと呼ばれる機械的なドアは、イメージング光線がイメージングチップで再生されるのを防ぎます。写真を撮るには、シャッターを短く開いてから閉じます。この行為は、画像形成光線が画像化チップに接触することを可能にする。
イメージングチップの表面には、数百万の写真サイトがあります。それぞれが露光中に光エネルギーを受け取り、このエネルギーは強度と色が実際の景色に比例します。これらのサイトで光線が再生されると、電荷が誘導されます。電荷量は、ビスタの光強度に対応します。
それにもかかわらず、料金は非常に弱く、カメラ内のソフトウェアを使用可能なレベルに増幅する必要があります。ソフトウェアは、各請求を数値（デジタル）値に変換します。その結果、「番号によるペイント」システムで構成される画像ができます。
シーンの明るさは変数であるため、露出時間は調整可能です。ビスタが薄暗い場合は、露出時間を延長して補正します。逆に、シーンが明るく照らされている場合、露出時間は短くなります。シャッタースピードが継続時間で調整される主な理由は、各写真サイトでの電荷が蓄積されて管理可能になるまでの時間を確保するためです。
光の速度は非常に素晴らしく、距離、ビスタからカメラ、レンズからイメージセンサーまでの距離は意味がありません。
光が移動する実際の速度は重要ではありません。瞬時ではないという事実は非常に重要です。光は非常に速く移動しますが、被写体やシーンからの光がセンサーやフィルムに一瞬で当たることはありません。光は、一定期間にわたって広がるエネルギーの流れで被写体からカメラに到達します。シャッターが開いている間、この光の流れは写真に記録されます。露光中にシーンが変化すると、露光中にカメラに到達する光の流れの形状も変化します。
物理学では、多くの場合、光が波エネルギーと粒子エネルギーの両方の特性を同時に示す方法を説明するために使用されるフレーズ：光の二重性があります。写真撮影の目的では、通常、光はシーンからセンサー（またはフィルム）に流れる光子の流れとして扱います。センサーに衝突すると、光子が衝突する各ピクセルで電子に変換されます。それらがフィルムに衝突すると、そのエネルギーはフィルムの乳剤中の化学物質の粒子に対する化学反応をもたらします。
シャッタースピードが画像の鮮明度/詳細を変更するのはなぜですか？
シャッター時間は、シーンからのフォトンストリームがセンサーに衝突できる時間を決定します。露出期間中にシーンの位置が変化すると、移動したシーンの一部からの光がセンサーの表面を横切って移動し、異なるピクセルに落ちます。カメラ自体がモーションのソースである場合、シーン全体が移動し、シーンの各ポイントがセンサーの異なるピクセルに落ちます。モーションのソースが何であれ、シーンの単一ポイントからの光が複数のピクセルに広がるため、結果はぼやけます。シャッターを長く開いたままにすると、同じ動きのレートでブラーが大きくなります。
同じコインの裏側では、シャッターが長く開いているほど、写真に映る光が多くなります。センサーによってキャプチャされる光が多いほど、シーンからの光からセンサーによって収集される電子の割合が高くなります（この信号と呼ばれます）。センサーのピクセルからの電流。これらの浮遊電子は、私たちがノイズと呼ぶものです。読み取りノイズは、カメラの電子機器によって生成されます。写真（ショット）ノイズは、光の二重性による光のランダムな性質によって生成されます。これらの光子粒子は、光の各ビットの波長によって定義される波状の経路に沿って移動しています。ノイズに比例して信号（光）が多いほど、写真の細部をより詳細に生成できます。これは、信号対雑音比と呼ばれます。
そのため、シャッター時間を短くすると、動きの影響が最小限に抑えられますが、信号対雑音比が不十分なため、細部が失われる可能性があります。シャッター時間を長くすると、信号対雑音比が増加しますが、モーションブラーにより細部が失われる可能性があります。
なぜシャッター速度が速いと写真が暗くなり、シャッター速度が遅いと写真が明るくなるのですか？
シャッターが長く開いていると、写真に映る光が多くなります。これは、蛇口の下にカップを保持しながら蛇口をオンまたはオフにすることと同じです。蛇口を長く開いておくと、カップに溜まる水が増えます。シャッターが開いている時間が長いほど、センサー（またはフィルム）によって収集される光の粒子（光子）が多くなります。
私たちの目は常に開かれています（起きているとき）が、画像は「露出オーバー」ではありません。
繰り返しますが、光は、一瞬ではなく、連続した流れで私たちの目に当たります。1日、1年、または生涯にわたって網膜によって収集されたすべての光は、一瞬で脳に伝達されません！目の前のシーンが変わると、目から脳への電気化学信号が絶えず変化します。
（注：上記の質問が現在の形式に大幅に再編集される前に、以下が書かれています）
光は電磁エネルギーです。そのため、写真に関して測定しなければならない2つの要素があります。それは、電界強度と持続時間です。電界強度は、特定の領域での光の強さを測定します。期間は、その電界強度が維持される期間を測定します。
それは他のエネルギー形態とまったく同じです。体に一定の力を加えると、体は加速します。力が長くかかると、身体はより長く加速し、身体はその開始状態に対してより速く動きます。
写真フィルムの断片は、光の形でそれに落ちるエネルギーに関する情報を収集します。シャッターを開いたままにすると、より多くの情報が収集されます。シャッターを2倍開いたままにすると、光の強度が一定であると仮定して、その光から2倍の情報を収集します。
写真撮影の問題は、光がしばしば一定ではないことです。カメラの前の世界のものが動くと、フィルムまたはセンサーの特定のポイント上の光の電界強度が変化します。シャッターが開いている限り、フィルムまたはセンサーの各ポイントに当たる光に関する情報を収集し続けます。カメラのビュー内の何かが動いている場合、シャッターが開いている間に通過したすべての位置に関する情報が記録されます。フィルムまたはセンサーの同じスポットに記録される代わりに、動いている被写体の画像は、動いている領域全体に広がります。これにより、ぼかしが発生します。カメラの前に何も動かなくても、カメラ自体が動くと同じことが起こります。
詳細を知りたい場合、レンズについて学ぶ必要がある場合は、言い過ぎです。こちらをご覧ください。
https://www.youtube.com/watch?v=1YIvvXxsR5Y
あなたの質問に答えるために、より速いシャッター速度はセンサーのピクセルの汚れを防ぎ、より良い詳細と明瞭さをもたらします。それは光の速度ではなく、それを引き起こす動きの凍結です。