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Sensoren in Objektiven und Kameras

pspilot

Themenersteller
Ausgelagerte Diskussion aus dem EOS Protokoll.

So wie ich das verstanden habe hat die 1DX ja eigene "Gyros" im Gehäuse verbaut, um dieses Tracking machen zu können.
ACH! Das hab ich über die Dx ja noch nicht gehört, wäre aber potentiell genial. Hängt natürlich von der Firmware ab. Da gibt es von PhaseOne oder Hasselblad doch diesen 'Verschwenksensor' als Ausgleich für fehlende äußere AF-Punkte. Der hat mich von Anfang an interessiert - als bislang 5D-Geschädigter mit dem einzigen Top-AF-Feld in der Mitte :D. Vielleicht ist das ja sogar sowas Ähnliches, bzw. vielleicht kann der Sensor auch dafür herhalten. Gyros, Lagesensoren usw. im Body sind eh längst überfällig. Mein dusseliges Handy hat mittlerweile eine ganze Armada davon verbaut. Damit lassen sich zig 'schöne' Dinge anstellen.

Nur bei den neuen Superteles sind die im Objektiv verbauten genauer als die im Gehäuse und werden daher über das Protokoll ausgelesen. Da brauchst schon eine ganz gute Datenrate.
Glaub ich gerne. Kommt halt auf die Anwendung an, aber ohne Tiefpass kommen diese Sensoren schon in den kHz Bereich (komplette Messungen). Sind die in den Teles dann weiter vorne eingebaut (wegen der Empfindlichkeit, bzw. des größeren 'Ausschlags') oder wieso baut man sie überhaupt ins Objektiv?
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
AW: Canon-EOS-Protokoll

Weil das IS ursprünglich absolut selbständig gearbeitet hat und die Kamera überhaupt nichts davon weiß .
 
AW: Canon-EOS-Protokoll

wegen der Empfindlichkeit, bzw. des größeren 'Ausschlags') oder wieso baut man sie überhaupt ins Objektiv?
Das kann nicht sein. Ein Gyro misst Drehgeschwindigkeit in °/s und die lässt sich von einem Ausschlag nicht beeindrucken und ist auf einer Kreisbahn um den Drehpunkt gleich der Drehgeschwindigkeit im Drehpunkt.

Gedankenmodell dazu: Beide Sensoren sind nach einer Umdrehung der Kamera genau einmal um 360° gedreht worden und das auch in der gleich Zeit.
 
AW: Canon-EOS-Protokoll

Winkelgeschwindigkeit ist immer gleich groß, das ist klar; aber ist nicht durch die abs. Beschleunigung (m/s²) auf der größeren Kreisbahn die Krafteinwirkung größer!?
 
AW: Canon-EOS-Protokoll

Winkelgeschwindigkeit ist immer gleich groß, das ist klar; aber ist nicht durch die abs. Beschleunigung (m/s²) auf der größeren Kreisbahn die Krafteinwirkung größer!?

Auch auf den Gyro wirkt natürlich eine größere Kraft, aber eben die Sorte, die der nicht misst.
Dafür wäre ein Beschleunigungssensor nötig.
 
AW: Canon-EOS-Protokoll

Auch auf den Gyro wirkt natürlich eine größere Kraft, aber eben die Sorte, die der nicht misst.
Dafür wäre ein Beschleunigungssensor nötig.
Und ist da keiner drin? Ich denke doch Canon verbaut auch das ganze Arsenal. Wie gesagt, mein Handy hat alleine für die Lage im Raum 3 verschiedene Sensoren: einen G-Sensor (eben den, der vom vorderen Einbau profitieren würde), einen reinen Drehratensensor (Gyro) und einen Magnetsensor ("Kompass"), der absolut zwar nicht so genau ist (ja nach Umgebung), aber relative Veränderungen der Lage im Raum natürlich auch gut und schnell mitbekommt, auch 3-achsig übrigens. Also die Mathematik, diese ganzen Daten gut zu verarbeiten, möcht ich mir gar nicht vorstellen :D, aber an den Verfügbarkeit von Daten liegts nicht mehr :).
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
AW: Canon-EOS-Protokoll

Und ist da keiner drin? Ich denke doch Canon verbaut auch das ganze Arsenal.
Nur das 100L mit Hybrid-IS hat auch Beschleunigungssensoren.
Die bringen einem bei höheren Abständen nicht viel, da ein seitlicher Versatz eine viel kleine Änderung macht als eine Drehung.

Ausnahme ist eben etwas, das gaaanz nah dran ist, daher der Hybrid IS im Macro.

Handys haben heute meist Gyro-, G- und Magnetfeld-Sensor. Die wollen aber ihre Lage im Raum bestimmen und nicht nur was dämpfen.

Also die Mathematik, diese ganzen Daten gut zu verarbeiten, möcht ich mir gar nicht vorstellen :D, aber an den Verfügbarkeit von Daten liegts nicht mehr :).
Ist heutzutage praktisch Allgemeinwissen :)
Die Algorithmen und Source liegt überall rum.
Das war auch mal anders.
 
AW: Canon-EOS-Protokoll

Ist heutzutage praktisch Allgemeinwissen :)
Die Algorithmen und Source liegt überall rum.
Das war auch mal anders.
Dann verstehe ich wirklich nicht, warum Verschwenken z.B. überhaupt noch ein Thema ist. Und ehrlich gesagt, so 'schlau im Raum' verhalten sich Handys auch noch nicht :). Eigentlich werden die ganzen Sensoren doch gar nicht genutzt, außer von ein paar Spielchen. Vielleicht habe ich mich da auch falsch ausgedrückt. Mathematisch 'theoretisch' ist die Aufarbeitung der Sensordaten sicher kein großes Thema, aber in der Praxis wird m.M. nach wenig daraus gemacht. Irgendwie scheint die Software der Hardware nicht wirklich hinterherzukommen - eben auch in der Fotografie. Speziell Canon Bodies sind doch eigentlich alle noch in der Steinzeit :).

Aber der IS des Macro ist in der Tat Spitze!
 
AW: Canon-EOS-Protokoll

Eigentlich werden die ganzen Sensoren doch gar nicht genutzt, außer von ein paar Spielchen. Vielleicht habe ich mich da auch falsch ausgedrückt.
Ich könnte jetzt recht viel schreiben, sollte aber besser arbeiten und habe außerdem die Befürchtung, dass am Ende wieder alles wegmoderiert wird und die Arbeit umsonst war.

Also ganz kurz:
Man braucht die ganze Armada an Sensoren damit die Nordausrichtung angezeigt werden kann und das auch wenn das Handy nicht waagerecht ausgerichtet ist.
Benutzt wird das für Kartenanwendungen, Navigation und auch für solche Dinge wie die Augmented Reality bei denen man die Kamera in die Gegend hält und irgendwelche Einblendungen auf dem Realbild bekommt.

Die Magnetfeldsensoren messen einen Vektor, der nach Norden zeigt. Dreht man das Handy um diesen Vektor ändern sich die Messwerte nicht. Die Lage des Handy und was die Kamera sieht aber schon. Es braucht also noch einen zweiten Vektor und den bekommt man aus den Beschleunigungssensoren, die den Schwerkraftvektor messen.
Das reicht im Prinzip, denn man hat jetzt mathematisch zwei Vektoren, die ausreichen, um eine Ebene im Raum zu berechnen auf der das Handy dann sozusagen liegt.

Der Sensorsetup hat aber das Problem, das jede Bewegung die Messung der Beschleunigungssensoren stört. An der Stelle kommen die Gyros dazu, die man nutzen kann, um für eine gewisse Zeit Drehungen zu erkennen und die oben genannte Ebene für eine Weile.

Technisch ist das alles nicht so einfach, da die Sensoren natürlich auch rauschen usw.
Und vor allem:
Theoretisch müsste man die Messungen und Berechnungen für die Gyros mit einer unendlichen zeitlichen Auflösung durchführen, da es bei Drehungen wichtig ist in welcher Reihenfolge, um welche Achse gedreht wurde.
Daher führen alle Berechnungen, die zeitdiskret sind und gewisse Zeiträume mitteln automatisch zu aufsummierenden Fehlern.

Aber erfreulicherweise hält der Nutzer irgendwann auch wieder still und man kann sich wieder am Schwerevektor orientieren.
 
AW: Canon-EOS-Protokoll

Die Magnetfeldsensoren messen einen Vektor, der nach Norden zeigt. Dreht man das Handy um diesen Vektor ändern sich die Messwerte nicht. Die Lage des Handy und was die Kamera sieht aber schon. Es braucht also noch einen zweiten Vektor und den bekommt man aus den Beschleunigungssensoren, die den Schwerkraftvektor messen.
Vielen Dank für die ausführliche Erklärung, aber ... Einspruch Euer Ehren :D: die Zeiten sind lang vorbei, das sind heute 3-achsige Magnetsensoren. Die kennen ihre Lage zum Nordpol auch im 3D-Raum und zwar ohne weitere Hilfsmittel. Es ist auch so, ich kenne ja das Verhalten meines Handys z.B. bei experimentellen augmented reality apps - das ist blöd wie ein Bügeleisen! Wenn dem Magnetsensor ferromagnetisches Material in die Quere kommt, springt der Kompass wie verrückt. Würden die Kraftsensoren wirklich so gut mit einbezogen, wüsste das Ding, dass es nicht gerade herumrotiert wird :D.

Der Sensorsetup hat aber das Problem, das jede Bewegung die Messung der Beschleunigungssensoren stört. An der Stelle kommen die Gyros dazu, die man nutzen kann, um für eine gewisse Zeit Drehungen zu erkennen und die oben genannte Ebene für eine Weile.
...
Technisch ist das alles nicht so einfach, da die Sensoren natürlich auch rauschen usw.
Eben, eben und eben :). Genau davon sprach ich aber, als man mir antwortete, das ließe sich heutzutage praktisch als public domain lib 'überall' runterladen. Ich sagte ja, die reinen Formeln lernt ja jeder in Geometrie in der Mittelstufe. Ich bin ja selbst Hardwareentwickler und hab diese Sensoren schon appliziert. Kostet wenig und ist schnell 'draufgeklatscht'. Aber für die Auswertung kann man Mannjahre verbringen. Viele Probleme die du z.B. beschreibst fallen unters Thema "mehr oder weniger intelligente digitale Filterung" und das alleine ist schon 'abendfüllend' - mir ist das alles ziemlich klar, deshalb ja meine Fragen bez. der Canonsysteme ...

... um mal wieder die Kurve zum Thema zu bekommen :). Man sieht ja schon an der IS-auf-dem-Stativ Problem, wie schwierig der Umgang mit diesen Sensoren ist. Ich weiß leider nicht, wie gut diese verschwenkungserkennung bei Hasselblad funktioniert, gehe aber davon aus, dass solch eine Firma ihren Kunden nicht einfach Unsinn erzählen kann. Aber wenns dort funktioniert? Es wäre halt einfach interessant, ob Canon da mehr als das 'Übliche' tut kann/könnte - wie gesagt, das Potential dieser Sensoren ist einfach toll.

P.S.: Ich hab hier den Prototyp einer Elektronik, die ich sozusagen aus 'Resten' einer Industrieentwicklung recycled habe :). Das ist einfach so ein G-Sensor (3-Achsen), ein kleiner ATMEL-Controller und ein Bluetoothmodul. Das ganze steckt im Mittelrohr eines Stativs und 'funkt' mir aufs Handy, ob das Stativ gerade steht - nicht unpraktisch :D. Mit der gleichen Elektronik hatte ich mal versucht, eine automatische Auslösung zu realisieren, die auf wackelfreie Momente wartet - auch das geht ganz gut. Die Problematik ist die Praxis: Anbindung an die Kamera, Gehäuse, Stromversorgung etc. Man hat einfach zuviel zu tun. Aber das sollte es schon lange geben und in die Kamera verbaut, wär das nur ein wenig Firmware. Das meinte ich mit "Potential der Sensoren und Einfaltslosigkeit der Firmen" :rolleyes:.
 
AW: Canon-EOS-Protokoll

Vielen Dank für die ausführliche Erklärung, aber ... Einspruch Euer Ehren :D: die Zeiten sind lang vorbei, das sind heute 3-achsige Magnetsensoren. Die kennen ihre Lage zum Nordpol auch im 3D-Raum
Nein, weil geht gar nicht, da Drehung um den Magnetfeldvektor nicht messbar -> Lage unklar ... ich habe 3achsige beschrieben.

Wenn dem Magnetsensor ferromagnetisches Material in die Quere kommt, springt der Kompass wie verrückt.
Weil Du Dir einen Deinen beiden Vektoren versaust, die das Objektkoordinatensystem aufspannen.

Würden die Kraftsensoren wirklich so gut mit einbezogen, wüsste das Ding, dass es nicht gerade herumrotiert wird :D.
Den Gyros kann man nicht glauben ... das Magnetfeld ist normal eine Referenz, die ohne Mittlung verwendet wird.
G-Sensoren werden langfristig gemittelt, um den G-Vektor zu bekommen. Die Gyros werden genutzt um den G-Vektor kurzfristig zu halten.
Magnetfeld und G-Vektor spannen Objekt-KS auf.

Wenn die Messungen sich widersprechen, dem Magnetfeld wird eher geglaubt.
Wenn Du von außen das Magnetfeld änderst, wird das kurzfrisitig nicht kompensiert. Langfristig schon.
Je nach Sensorgüte usw. kann man natürlich umgewichten.
Aber aus meiner Erfahrung kann ich sagen, dass auch ein Roboter mit 3 Lasergyros irgendwann gegen die Wand fährt, wenn er keine weitere absolute Referenz bekommt.

Ich bin ja selbst Hardwareentwickler und hab diese Sensoren schon appliziert. Kostet wenig und ist schnell 'draufgeklatscht'. Aber für die Auswertung kann man Mannjahre verbringen.
Letzteres habe ich auch gemacht :)

Das meinte ich mit "Potential der Sensoren und Einfaltslosigkeit der Firmen" :rolleyes:.
Will gar nicht sagen, dass man da nicht noch viel mehr machen kann.
 
AW: Canon-EOS-Protokoll

Nein, weil geht gar nicht, da Drehung um den Magnetfeldvektor nicht messbar -> Lage unklar ... ich habe 3achsige beschrieben.
Ich hab jetzt leider keine Zeit mehr, aber das schau ich mir nochmal an. Drehung um den Magnetfeldvektor nicht messbar? Wie willst du denn dann Norden bzw. Nicht-Norden bestimmen? 3 verschiede Sensoren in den 3 Achsen gleichen dann aus, was z.B. die kardanische Aufhängung von mechanischen Kompanden erledigt hat. Ahhh ... ich muss mir das nochmal ansehen, aber der 3-achsige Magnetfeldsensor braucht keinen Gyro und keinen G-Sensor, da bin ich mir sicher.
 
AW: Canon-EOS-Protokoll

Handy genau NS ausrichten und dann um diese NS Achse drehen wie soll das ein Kompass feststellen?
 
AW: Canon-EOS-Protokoll

wie soll das ein Kompass feststellen?
Über die Elevation der anderen Achsen; und/oder die Feldverzerrungen durch die Umgebung.

Das Hauptproblem liegt bei der Verschwnek-Korrektur anderswo: es geht nur, wenn die Bildfeldwölbung mitspielt. Ob sich eine entsprechende Tabelle/Eigenintelligenz im Objektiv unterbringen lässt?
 
AW: Canon-EOS-Protokoll

@Georgius
Genau

@RSM
Die andern Achsen sind konstant, die Umgebung ist unbekannt
 
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AW: Canon-EOS-Protokoll

Die andern Achsen sind konstant, die Umgebung ist unbekannt

Die Annahme, die anderen Achsen wären konstant, ist ein beliebter Fehler bei den ersten Übungen. Modellbetrachtung vs. Realität...
Genauso muss die Umgebung nicht bekannt sein, nur die Erwartung, nicht in von der Umwelt abgeschirmt& mit einem künstlichen, homogenen Feld ausgestattet zu sein, erfüllen. Wo das nicht gegeben ist gibts auch keine Kamera.
 
AW: Canon-EOS-Protokoll

@RSM

Hier zäumst Du das Pferd von hinten auf. Das hilft dir nicht zur Lagebestimmung.
Das sind Einflüsse, die man per Kalibrierung des Sensors jeweiligen Umfeld heraus rechnet.
Stichwort Hard- und Soft-Iron-Calibration.
Heutzutage gibt es für sowas sogar videos:
http://www.microstrain.com/video/hard-soft-iron-calibration
Der Fortschritt ist nicht aufzuhalten :)

Auch Handys haben die "Schwenk mich mal rum" Funktion zur "Compass-Kalibration"
 
AW: Canon-EOS-Protokoll

Handy genau NS ausrichten und dann um diese NS Achse drehen wie soll das ein Kompass feststellen?
"Den" Kompass gibt es ja eben nicht, es gibt 3 Magnetfeldsensoren, die alle senkrecht zueinander stehen (X,Y,Z). Jeder davon stellt sozusagen eine Kompass dar, wie wir ihn mechanisch kennen (und der eben richtig im Raum stehen muss, um zu funktionieren). Wenn du einen Sensor perfekt Richtung NS ausrichtest, messen die anderen tatsächlich alles oder nichts und du weißt, das Handy liegt mit einem seiner Achsen genau parallel zu dieser NS Achse. Kippst du das Handy, erhälst du von dem/den anderen Achsen auch Teilsignale, die eben proportional zur 'Verkippung' sind.

Eigentlich ist es genau wie mit einem G-Sensor: da gibt es zwischen Erdmittelpunkt und dem 'Chip' mit den 3 Sensoren auch nur eine gedachte 'Kraftlinie' (der Erdanziehung). Aber wie genau der Chip verkippt/verdreht im Raum steht, ergibt sich erst aus einem Verhältnis von 3 Signalen der 3 verschiedenen Achsen (alles heute natürlich in einem Chip).

Übrigens würde der Kompass z.B. im Auto gar nicht mehr funktionieren, müsste er die G-Sensoren bemühen, um seine Lage zu kennen. Immer beim Beschleunigen und Abbremsen wanderte der Nordpol dann rum :) ...

Das sind Einflüsse, die man per Kalibrierung des Sensors jeweiligen Umfeld heraus rechnet.
...
Auch Handys haben die "Schwenk mich mal rum" Funktion zur "Compass-Kalibration"
Genau - aber nur wenn diese Funktion aktiv ist, werden die 3 Magnetfeldsensoren abgeglichen. Das ist aber nur nötig, weil wir halt Eisen oder sogar künstliche Magnete um uns rum haben.
 
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AW: Canon-EOS-Protokoll

Eigentlich ist es genau wie mit einem G-Sensor: da gibt es zwischen Erdmittelpunkt und dem 'Chip' mit den 3 Sensoren auch nur eine gedachte 'Kraftlinie' (der Erdanziehung).
Es ist tatsächlich genauso. Die Drehung um den Gravitationsvektor kann der 3achsige G-Sensor nicht erkennen.

Vielleicht ist mit Mathematik einfacher ausgedrückt:
Es wird ein (dreidimensionaler) Vektor gemessen und ein Vektor reicht nicht um einen dreidimensionalen Raum aufzuspannen. Mit einem zweiten, linear unabhängigen Vektor lässt sich eine Ebene bilden und zusammen mit der Normalen der Ebene hat man dann eine dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem.
Damit kann man dann die Lage eines 3D-Handy-Koordinatensystems gegenüber dem Erdkoordinatensystem bestimmen.
 
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