Verschluss - elektronisch vs mechanisch vs mixed-mode

[Walter Götte]

Wie funktioniert der elektronische Verschluss, also die geräuschlose Aufnahme wirklich?
Was sind die Vorteile/Nachteile?
Wozu gibt es noch den mechanischen Kameraverschluss?
Was ist der 1. elektronische Verschlussvorhang?
Warum ist die Auslesegeschwindigkeit des CMOS Sensors entscheidend?
Warum beeinflusst der teilelektronische/teilmechanische Verschluss das Bokeh (Hintergrundunschärfe).
Ist der Global Shutter die Zukunft?
Was bedeutet Banding und Rolling Shutter?

Diese Fragen klärt Stephan Klapszus von PhotohausTV in diesem Video sehr anschaulich:
https://www.youtube.com/watch?v=el2wRYNgJGc

Ich finde dieses Video sehr lehrreich und auch ich habe noch viel dazugelernt.

Viele Grüße
Walter

[Nihao]

Vielen Dank dafür. Es wird dann wohl noch etwas dauern, bis "lautlose Fotografie" im Konzertsaal bei Kunstlicht erschwinglich wird.

Beste Grüße
Harald

[ehemaliger Benutzer]

Ich habe mir heute Morgen zwar erst einen Teil davon angeschaut, aber das was ich bisher gesehen habe war sehr gut.

Vielen Dank für den Link. Nach solchen Erklärungen habe ich schon länger gesucht.

Frank

[RobiWan]

An sich so weit alles OK. Was mir doch aber etwas merkwürdig vorkommt sin die genannten Auslesezeiten für versch. Kameras. Die R 1/12 Sec (wenn ich mich nicht verhört habe?) Die a7R3 länger als /1/13sec - da frage ich mich doch wie die Wildlife Bilder - BIF entstehen sollen?
Irgendwann - ich weiß leider nicht mehr wo/was genau, meine ich eine Information gelesen zu haben, dass die "normalen" guten DSLM Kameras heute alle 1/60 sec haben, dann die Olympus M1X /120 und a9 1/250 Sec. Und zwar dass wird dann wieder mit der Information verknüpft mit welcher Frequenz der EVF aktualisiert wird.

[cube4you]

Die Auslesezeiten sollten nur für die mögliche Bildrate entscheident sein, je kleiner die Ausleseszeit, desto mehr Bilder pro Sekunde...nicht zu verwechseln mit der kleinsten Belichtungszeit!

[ehemaliger Benutzer]

Besten Dank für den Link.

[Chickenhead]

Irgendwann - ich weiß leider nicht mehr wo/was genau, meine ich eine Information gelesen zu haben, dass die "normalen" guten DSLM Kameras heute alle 1/60 sec haben, dann die Olympus M1X /120 und a9 1/250 Sec. Eine R hat 1/13s, eine A7III 1/30s und eine A9 1/160s.

Und die Auslesezeit hat erstmal nichts mit der Belichtungszeit eines Bildes zu tun. Habe das Video (noch) nicht gesehen, aber generell sollte es doch genau das erklären.

[whitecreek]

Habe das Video (noch) nicht gesehen, aber generell sollte es doch genau das erklären.
... das tut es. Und noch viel mehr. Wirklich gut erklärt. Das Video sollte jeder mal gesehen haben.

[C_joerg]

Eine R hat 1/13s, eine A7III 1/30s und eine A9 1/160s.
Bei einer Sache habe ich da noch ein Verständnisproblem (unabhängig vom IS).

Wie ist das eigentlich bei Verwackelungen. Wenn ich z.B mit der R 1/1000s belichte und sie dann mit 1/13s aufliest, dann ist doch dieser Wert relevant. Theoretisch könnte dann ja die letzte Zeile wieder über der ersten liegen.

Und auch beim mechanischen Verschluss. Bei Belichtungszeiten kleiner der Synchronisationzeit dürfte sich bezüglich Verwackelungen doch eigentlich nicht mehr viel tun.

[Walter Götte]

Wenn ich z.B mit der R 1/1000s belichte und sie dann mit 1/13s aufliest, dann ist doch dieser Wert relevant.
Nein, die 1/1000s bleibt normalerweise relevant, weil der mechan. 2. Vorhang den Sensor abdeckt. So lange der Sensor vorm Lichteinfall geschützt ist, könnte das Auslesen auch 10 Minuten oder 1 Stunde dauern, das hat keinen Einfluss mehr auf die bestehende Belichtung des Sensors. Früher hat es vom Belichten des KB-Films bis zum Entwickeln im Labor ja auch mehrere Tage oder Wochen gedauert.

Anders beim voll-elektronischen Verschluss: jede Zeile wird mit 1/1000s belichtet, die letzte Zeile auch mit 1/1000s aber 77ms später als die Erste. Jede Zeile ist für sich scharf, aber wenn die Kamera schnell geschwenkt wird, ändert sich der Bildausschnitt wärend der Belichtung, und wird verzerrt aufgenommen. Wenn sich das Motiv schnell bewegt wird durch das zeilenweise Aufnehmen das Motiv verzerrt, der Hintergrund unverzerrt aufgenommen, den der Hintergrund bewegt sich ja nicht.

Gruß Walter

[ehemaliger Benutzer]

Der Artikel zeigt ganz deutlich, wie komplex und wichtig der Bildsensor bei den DSLMs geworden ist.
Ging es bei DSLR am Ende vorwiegend um MP, Dynamik und Bildrauschen, so spielt das Ausleseverhalten nun zusätzlich eine wesentlichen Rolle.

Canon hinkt hinterher, hat aber aufgrund deren Möglichkeiten als großer Marktführer gute Chancen.
Bei Nikon sieht es langfristig nicht ganz so rosig aus, bei diesen Entwicklungsrennen oder Materialschlachten gut auszusteigen.

[Walter Götte]

Canon hinkt hinterher, hat aber aufgrund deren Möglichkeiten als großer Marktführer gute Chancen.

Als Eletronikentwickler weist Du genauso gut wie ich, je genauer (im Sinne von mehr Bittiefe) ich die A/D-Umwandlung vornehme, desto länger dauert der Prozess pro Pixel.
Das ist in einer DSLR sogar positiv, wenn die Auslesezeit - verglichen mit der Konkurenz - deutlich länger ist. Im Gegenzug wird hier genauer gewandelt (theoretisch).

Die Auslesezeit lässt sich auch nicht beliebig verkürzen (Stichwort Einschwingzeit), nur für den voll-elektronischen (lautlosen) Verschluss wandelt sich ein langsames, aber genaues Auslesen in einen Nachteil um.

Meine Idee wäre:
ein Zweischichten Sensor: unter der lichtempfindlichen Schicht befindet sich die gleiche Sensorschicht ein weiteres Mal. Jedes Pixel der oberen Schicht wird in einem Schalter mit der unteren Schicht verbinden. Die Belichtung würde damit beendet, das Ladungen der oberen Schicht in die untere Lichtempfindliche Schicht transferiert werden. Währen die Obere Schicht weiterhin das Sucherbild bedient, könnte das aufgenommene Foto ganz in Ruhe aus der Unteren Sensorschicht ausgelesen werden. Soweit meine hypothetische Theorie.

In wie weit das Physikalisch machbar ist und sich in der Halbleiterfertigungstechnik umsetzen lässt, weiss ich nicht, da müsssten die CMOS-Chip-Entwickler von Canon sich äüssern.

Gruß Walter

[C_joerg]

Nein, die 1/1000s bleibt normalerweise relevant, weil der mechan. 2. Vorhang den Sensor abdeckt. So lange der Sensor vorm Lichteinfall geschützt ist, könnte das Auslesen auch 10 Minuten oder 1 Stunde dauern, das hat keinen Einfluss mehr auf die bestehende Belichtung des Sensors.
Also wenn ich das beim mechanischen Verschluss richtig verstanden, dann wird doch bei 1/1000s nur ein kleiner Teil des Sensors jeweils belichtet. Der ganze Vorgang dauert dann immer ungefähr der Syronisationszeit (z.B. 1/200s).
Der Unterschied zwischen 1/1000s und 1/4000s ist dann doch nur die Breite des Schlitzes. Zwischen dem Teil des Sensors der zuerst Licht bekommt und dem Teil, der zuletzt Licht bekommt bleiben doch immer ungefähr 1/200s. Das der Sensor dann im dunklen ausgelesen wird, hat damit doch überhaupt nichts zu tun.
Also wenn die Kamera jetzt z.B nach unter wegkippt, dann wären doch im Wesentlichen 1/200s relevant.

[Walter Götte]

Also wenn ich das beim mechanischen Verschluss richtig verstanden, dann wird doch bei 1/1000s nur ein kleiner Teil des Sensors jeweils belichtet. Der ganze Vorgang dauert dann immer ungefähr der Syronisationszeit (z.B. 1/200s).
Der Unterschied zwischen 1/1000s und 1/4000s ist dann doch nur die Breite des Schlitzes. Zwischen dem Teil des Sensors der zuerst Licht bekommt und dem Teil, der zuletzt Licht bekommt bleiben doch immer ungefähr 1/200s.
Richtig !
Deshalb gab es auch zu Analogzeiten bereits den "Rolling Shutter Effekt" (Verformte Propeller z.B.)

https://de.wikipedia.org/wiki/Rolling-Shutter-Effekt


Das der Sensor dann im dunklen ausgelesen wird, hat damit doch überhaupt nichts zu tun.
Also wenn die Kamera jetzt z.B nach unter wegkippt, dann wären doch im Wesentlichen 1/200s relevant.

Also zwischen 1/13s und 1/200s kann schon ein bedeutender Unterschied sein.

Gruß Walter

[C_joerg]

Also zwischen 1/13s und 1/200s kann schon ein bedeutender Unterschied sein.

Aber zwischen 1/200s und 1/1000s auch...

[Narrenkoenig]

Von 1/13 nach 1/200 ist es Faktor 16, von 1/200 auf 1/1000 nur Faktor 5.

[SteffenFricke]

Meine Idee wäre:
ein Zweischichten Sensor: unter der lichtempfindlichen Schicht befindet sich die gleiche Sensorschicht ein weiteres Mal. Jedes Pixel der oberen Schicht wird in einem Schalter mit der unteren Schicht verbinden. Die Belichtung würde damit beendet, das Ladungen der oberen Schicht in die untere Lichtempfindliche Schicht transferiert werden. Währen die Obere Schicht weiterhin das Sucherbild bedient, könnte das aufgenommene Foto ganz in Ruhe aus der Unteren Sensorschicht ausgelesen werden. Soweit meine hypothetische Theorie.


Hallo Walter,

meinst du das in etwa so, wie es hier beschrieben wurde:

https://www.foto-schuhmacher.de/artikel/hardware/stacked-cmos.html

[Walter Götte]

Hallo Walter,

meinst du das in etwa so, wie es hier beschrieben wurde:
https://www.foto-schuhmacher.de/artikel/hardware/stacked-cmos.html

Wenn ich das richtig verstanden habe, handelt es sich in diesem Artikel um ein "global Shutter" Konzept, Also jedem Pixel einen eigenen Signalprozessor zu spendieren ist schon sehr sportlich. Wäre also bei der EOS R dann mehr als 60.600.000 Signalprozessoren (30,3 MPix x 2 SubPixel).

Soweit ich weiß wird bei Canon derzeit 4-kanalig der Chip ausgelesen, Diese 4 A/D-Wandler so genau hinzubekommen, das kein Banding (Streifen im Bild) entsteht, weil der eine Wandler 0,001% hellere Werte oder dunklere Werte liefert, ist schon enorm aufwändig. Gerade in einheitlichen Flächen, wie klarer blauer Himmel, würde man kleinste Abweichungen der A/D-Wandler untereinander sehen.

60.600.000 Signalprozessoren werden nie absolut gleichmäßig machbar sein, Bandig entsteht zwar nicht, aber das Bild rauscht dadurch (massiv ?) stärker.

Ich bin Entwickler für elektronische Messtechnik und habe mit Bildsensoren wenig zu tun.
Also überlassen wir die Konstruktion der CMOS-Aufnahmechips denjenigen, die davon mehr verstehen als ich.

Viele Grüße
Walter