前些日子博友老段发文讨论击球瞬间球杆的弯曲，立论是所见到的球员击球瞬间球杆弯曲的照片，并且在此基础上对诸多击球技术进行了探讨。

 

作为一个高球技术文盲，我一般对讨论高球技术的文章不怎么看，看不懂，更主要的是觉得不好玩。不过，老段的这篇文章，我溜达进去看了一眼，并且跟贴说这照片表征的杆身弯曲是不真实的虚幻，以前球友对此现象有过详细的探讨。

 

我及其他几个对这个问题有类似看法的读客受到了批评，其中技术大师科里奥利老师就很婉转的批评道：“楼上几个对此物理现象视而不见并掩耳盗铃，不知何意？”

 

受到批评我有些不服气，于是戴着老花镜在网上转悠了好几个小时，终于找到了相关的旧帖，并将将旧帖子的出处跟贴在老段同学第二个讨论杆身变形的博文后面。可能是跟贴中的一些用词不妥，跟贴貌似被老段同学的女秘书删除了。

 

为了说明我确实没有掩耳盗铃，也为一些新同学免被类似现象误导，特将有关球友关于这个原本很好玩的问题的旧帖整理抄录于此。

 

 

问题的提出：

 

2006年3月，上海球友核桃在高林天地网站发文并附带了一张她拍摄的上海球友黄老虎击球瞬间的照片。

 

http://s4/middle/59188ff5t9cf8488434f3&690

 

 

 

照片中黄老虎击球瞬间的杆身变形匪夷所思。

 

拍摄者提供了详细的拍摄信息，其中包括时间、地点、天气、球杆参数（Cleveland 超硬杆身8.5度），拍摄设备（SONY ERICSSON 型号W800）等等。

 

同时有同组球友跟贴证明照片未经任何技术处理。

 

此文一经发出，观者惊叹不已，皆言黄老虎这一杆惊天地泣鬼神，非凡人所能为。

 

再后来，有些球友如深圳球友大侠三推王、Heatman等开始质疑他们自己的眼睛，并且开始思考是否是其他原因导致我们看到这样的照片，并提出了可能导致此结果的原因。

 

那时候的球友很宽容，也愿意真正探求我们所不明白的事情。

 

再后来，沈阳球友奥萨同学，拿着拍摄者提供的第一首资料，苦思一个多星期，写下了如下专题研究报告：

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《对于黄老虎照片现象的研究和解答》

 

作者：奥萨里温

 

收到小核桃发来的原始尺寸的照片后即开始研究，晚餐时又参观了小核桃的手机，为解释照片中的情况进行了一些研究，现在将研究结果汇报给大家。

 

黄老虎的这杆打出了320码，杆头速度肯定高于常人的100左右，估算比常人快20%

 

设杆头速度为120英里/小时，换算成米/秒后为：

 

120×1.609344×1000/60/60=53.64米/秒

 

黄老虎从肩膀到杆头的距离约为2.0米，在挥杆到最低点附近的速度接近或者达到了最高速度，为了计算的方便，可以近似的认为是以最高速度匀速的扫过了从图片中手臂所在的位置到杆垂直所在的位置，即黄老虎的手臂位置的延长线到杆头位置扫过了约30度（根据照片估算）。

 

现在计算一下以53.64米/秒的速度一秒钟可以挥动多少圈，即角速度。

 

53.64/[2*3.14*2]=4.27圈，每圈360度

 

4.275*360=1537.59度

 

黄老虎的手臂位置的延长线到杆头位置扫过了约30度，所用时间约为

 

30/1537=0.0195秒

 

通过NIKON  CAPTURE  EDITOR软件读取到核桃的拍摄数据为:

 

W800C(相机型号)2006/04/04/12:57:25(拍摄时间)

 

图像大小：1632×1224

 

1/2500秒；F/2.8

 

这是最关键的数据。

 

一般的机械快门能达到的最高速度不过是几百分之一秒，那么高于这个快门速度的：例如1/2500秒如何实现呢？答案就是把快门的帘幕缩窄。

 

举个例子如果机械快门的最高速度是1/500秒，那么用到1/2500秒的快门速度时，帘幕的开口缩窄为原来满屏的1/5高（由上向下），或者1/5宽（由左向右）

 

数码相机一般都是机械快门结合电子快门，或者单纯用电子快门。

 

手机中肯定没有机械快门，就是电子快门。

 

核桃是用手机进行的拍照。

 

利用网格查得：黄老虎的肩头到杆头的尺寸占整张照片高度的7/17，约为0.412倍。

 

0.0195/0.412=0.0473秒。即扫过整张照片用了0.0473秒，约为1/23秒。这个速度应该就是该款手机在全屏接受信号时能达到的最高的快门速度。

 

那么读取的数据1/2500秒；F/2.8

 

又怎么解释呢?――这个1/2500秒是由相机的CCD决定的，CCD就相当于普通相机的底片。由于受到存储器容量的影响，还有就是芯片速度的影响，都决定了手机用的照相机没有很高全屏接受信号的快门速度，高快门速度应该就是通过以下方法来实现的：由上到下的逐行记录数据并关闭，也就相当于把快门的帘幕缩窄。

 

(1/2500)/(1/23)=0.0092

 

即相当于整张照片高度的0.0092倍的一条窄带从上至下的逐条为这个CCD曝光并记录数据。

 

由读取的数据可以知道核桃这张照片的高度为1224（象素的个数）

 

1224×0.0092＝11.26个象素为一行。取整为11个象素为一行。

 

黄老虎的肩膀到杆头占照片高度的0.412倍，约为504个象素高。

 

504/11=45.8行

 

其中手臂占约30行左右，杆约占50行左右。

 

也就是说，在黄老黄挥杆经过这30度的扇面的过程中，核桃的相机从黄老虎的肩膀开始，由上至下的分45次对黄老虎的肩膀到杆头进行了曝光，每一次都与前一次有时间间隔越向下的点速度越快，所在的位置越向右，所以照片中弯曲部分都集中在手部以下，近似于呈C形的一条包络曲线的一部分。

 

最能说明问题的就是黄老虎的杆头，已经完全的变形，黄老虎再厉害也不可能把杆头也抡成这个形状。

 

解答完毕。

奥萨里温

2006-3-14 8:24:46  

 

注：整理者修正了原帖中的基础数据笔误和相应的计算结果。

 

奥萨也因此文摘掉文盲帽子获得高友联盟烈士学位（姜江校长颁发）。

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本人也曾在奥萨的专著后跟贴如下：

 

颇有兴趣的拜读了老奥的帖子，很钦佩老奥这种遇事喜欢的琢磨的精神。

 

仔细拜读了几遍老奥的帖子，感觉结论或许是对的，但是导致其结论的原因或许值得商榷。

 

首先声明，自己不是专家，只是在本职工作中接触过一些CCD的毛皮（实际是请公司的CCD产品经理吃过几次饭）。

 

首先我们来用最简单的语言谈谈什么是CCD和它的成像原理。

 

CCD，英文名字叫Charge Coupled Device，中文一般翻译成电荷耦合器，是一种由按一定方式排列的大量独立的光敏元件组成。当光线照射到构成CCD的这些光敏元件上，会被转换成电荷，其电荷量取决于它所受到的光照强度。

 

CCD的种类有很多，用在数码相机或手机摄影中的主要是面阵型CCD。一种由许多单个感光二极管组成的阵列来组成可以输出一定解析度图像的CCD传感器。

 

当拍摄时，光线透过透镜（色块）射入在CCD图像传感器上，感光二极管在接受光子的撞击后释放电荷，每个感光二极管感应到的光强不同，从而导致每个感光二极管上产生不同数量的电荷。CCD传感器将各个元件的信息传送到模/数转换器上，模拟电信号经过模/数转换器处理后变成数字信号并以一定格式压缩后存入缓存内，最后写入移动存储介质完成数码摄像的过程。

 

当然，CCD在实际应用中，还包含了原色合成、色素、色质等等复杂技术处理。

 

除了CCD之外还有CMOS。

 

CMOS在材料、工作原理和结构等与CCD有所不同，但在我们关心的这个独特问题上似乎并无大的区别。

 

但是值得我们注意的是CMOS与CCD的图像数据扫描方法存在很大的差别。例如一个分辨率为100万像素的摄影设备，那么CCD传感器是连续扫描100万个电荷，并且在最后一个电荷扫描完成之后才能将信号放大处理。而CMOS传感器的每个像素都带有将电荷转化为电子信号的独立放大器。因此，CMOS传感器可以进行更快速的数据扫描。

 

因此，弄明白拍摄黄老虎照片的手机是采用CCD还是CMOS传感器似乎很有必要。

 

在老奥获得烈士学位的论文中，老奥通过拨拉算盘进行了大量繁复的计算，但是，我们似乎有必要指出，老奥除了假设黄老虎的挥杆速度有误之外，老奥关于“快门的帘幕缩窄”理论似乎也不一定正确。

 

在手机这种微型摄像结构中，通常不采用任何结构的快门控制曝光的传统工作方式，而是采用控制CCD工作的开关电路来获得等效的曝光时间。在许多手机或数码相机中也采用了一定形式的电子或机械快门，但是这种电子或机械快门的作用一般只是为了保护以及电路处理的需要的遮挡，而非传统意义上用于曝光量控制的快门。

 

等效曝光的的概念也即相当于传统快门控制方式下完成摄像的时间。

 

我们现在知道了小核桃拍摄的黄老虎挥杆照片的等效曝光时间是1/2500秒，也就是0.0004秒。

 

也就是说整幅照片相当于在0.0004秒内完成。

 

我们来看看黄老虎在0.0004秒内能干什么？

 

黄老虎去球场开车超速被警察截下来，黄老虎的车速150公里/小时，相当于42米/秒。

 

黄老虎打了个喷嚏，黄老虎喷嚏飞沫的初始速度达到了165公里/小时，相当于46 米/秒。

 

黄老虎在梯台上挥了一下杆，杆头速度是120MPH = 53米/秒=5300 厘米/秒。

 

则在0.0004秒内：

 

黄老虎的汽车跑了1.7厘米。

 

黄老虎的喷嚏飞沫飞了1.8厘米。

 

黄老虎的杆头运动了2.1厘米。

 

黄老虎照片中的杆身弯曲显然超过了许多个2厘米。

 

既然拍摄照片的手机中很可能没有藏有“快门的帘幕”，同时黄老虎照片中的杆身弯曲显然超过了2厘米，那么一个高概率的可能就是实际完成拍摄成像过程的时间超过0.0004秒。

 

现代电子技术要做到一个电子开关动作的时间达到或少于0.0004秒很容易，但是对于像素达到百万级CCD的连续扫描+后续处理方式，0.0004秒的真实动态可能是个挑战。

 

这主要是核桃手机里的芯片比起老奥手上的算盘快不了多少，当黄老虎打喷嚏或挥杆时，很是有些不赶趟。

 

采用CMOS作为摄像传感器的手机（如果有的话）应该会不一样。

 

顺便说一句，从学术上讨论，老奥后来拍摄高登潘的两幅照片本身并不能说明问题，因为其可能被质疑第一张的位置是在击球后，杆身已经回弹，而第二张则是在击球前，杆身由于处于加速阶段所以呈反C型。

 

两张在几乎同一击球位置的照片或许会更有说服力。

 

老奥应该弄2台同样型号的手机，一正一反绑好，在照相按扭处装个大爆竹，爆竹爆炸后同时启动2台手机，一定能拍摄到同一时刻的照片。

 

2006-3-15 3:44:29

 

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高友联盟首席科学家STAR老师对奥萨烈士论文答辩总结性点评如下：

 

科学就是生产力.

 

老奥老糊涂都是好学生.

 

原理上的东西对解释是有用的,核桃的手机CCD肯定是逐行扫描的(早期低像素的是隔行扫描),在按下快门时,相机就开始扫描,瞬间完成像素采样(1/2500),但由于手机的A/D转换和计算\存储(缓存+闪存)效率低造成你觉得最后成像延时.

 

现在的数码相机都有动态成像模式,应该采用的动态保真补偿算法,目的是修正逐行扫描动态对象时造成的失真.静态方式拍动态图象,成像准确度下降,四色光敏反应会出现幻觉偏差,这时CCD的软件会进行前沿补偿分析(比如常用的卡尔曼滤波算法)进行猜色修正......

 

再说俺也说不清,所以,建议老奥使用纯数码相机按照静态成像和动态成像分别拍摄实验以检验差别.并进行理论论证.

 

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我不知道奥萨毕业后是否在他的手机上绑过爆竹验证他的理论计算结果，我自己确实曾溜进练习场，拿手机偷拍过一个不认识的菜鸟打一号木，手机正着反着拍了好几张。偷拍的结果表明这个菜鸟挥杆发力的方式很不稳定，所以导致击球时杆身弯曲的方向一会是正Ｃ一会是反Ｃ。

 

不过我不敢相信我的推论，因为我从生活的常识知道，许多时候我不应该相信我混浊的眼睛。