Funktionsweise von spiegellosen Kameras

[betazoid]

Hallo,

ich habe eine Frage zur Funktionsweise von spiegellosen Kameras:

Vor der Aufnahme muss ja der mechanische Verschluss geöffnet werden, damit man LiveView nutzen kann und im EVF bzw. auf dem Monitor überhaupt etwas sieht. Wird jetzt der mechanische Verschluss bei der Aufnahme des Bildes wieder geschlossen, dann wieder geöffnet für die Belichtungszeit, die man eingestellt hat, und dann wieder geschlossen, und dann wieder geöffnet? Ist das nicht irgendwie unsinnig, d.h. wieso haben spiegellose Kameras überhaupt einen mechanischen Verschluss bzw. wieso nutzen die ihn für die Aufnahme von Bildern - außer damit der Sensor nicht vollkommen frei liegt, wenn man das Objektiv wechselt?
Oder habe ich etwas vollkommen falsch verstanden?

Falls dieses Thema im falschen Unterforum gelandet ist, entschuldige ich mich und bedanke mich für das Verschieben.

Danke im Voraus für die Antworten und lG

Anna

 

[tkrass]

Gute Frage!

Das dürfte auf ein Timing-Problem beim Auslesen der Sensor-Zeilen zurück zu führen sein. Es scheint relativ schwierig zu sein, den Sensor so zu konstruieren, dass sich alle Zeilen gleichzeitig auslesen lassen.

Stattdessen ist es eher so, dass eine Zeile nach der anderen ausgelesen wird und im Vergleich zur Geschwindigkeit eines mechanischen Verschlusses passiert dies anscheinend auch relativ langsam. Das Resultat dieses Umstands ist der so genannte "Rolling Shutter"-Effekt, durch welchen bewegte Motive sehr unnatürlich dargestellt werden, nämlich schief.
(Prinzipiell kann man dieses Problem mit einem mechanischen Verschluss auch haben, sofern die Belichtungszeit schneller als die Blitz-Synchronisationszeit der Kamera ist. Dann setzt sich nämlich der schließende Vorhang bereits in Bewegung bevor der öffnende seine volle Öffnung erreicht hat. Auf Youtube gibts schöne Videos, die das demonstrieren, z.B. [1]. Aber da muss das Motiv sich schon eher schnell bewegen, damit man das sieht.)

Wenn man also einen mechanischen Verschluss vor den Sensor konstruiert, dann ist es nicht schlimm, wenn die Auslesezeitpunkte der Sensor-Zeilen versetzt zueinander sind, weil der viel schnellere mechanische Verschluss die Belichtung für alle Zeilen fast gleichzeitg stoppt.


Es gibt jedoch mittlerweile Kameras deren Sensor eine sogenannte "Global Shutter"-Funktion besitzt. Das ist rein "virtueller" signaltechnischer Verschluss, bei dem alle Zeilen gleichzeitig ausgelesen werden. Das ist aber noch eher selten und es scheint nicht so einfach zu sein, dies zu entwickeln. Die Anfang nächsten Jahres erscheinende Olympus OMD E-M1 Mark II z.B. wird keinen Global Shutter haben, obwohl die Kunden gern einen gesehen hätten und obwohl Olympus sich dessen offenbar bewusst ist.

Soweit meine Gedanken dazu!

Nachtrag: Bei den früher üblichen CCD-Sensoren war es wohl normal, einen Global Shutter zu haben, weil diese konstruktionsbedingt anders ausgelesen wurden als die heute üblichen CMOS-Sensoren.

Aber warum bei Spiegellosen Kameras der Sensor immer so exponiert frei gehalten wird, obwohl der mechanische Verschluss ihn zum Schutz ja auch verdecken könnte, das ist mir auch nicht klar.

[1]: https://www.youtube.com/watch?v=ptfSW4eW25g

 

[betazoid]

Es gibt aber Kameras, die einen sog. elektronischen Verschluss haben, z.B. die OM-D E-M10 Mark II - also das ist schon möglich anscheinend, obwohl ich nicht genau verstanden habe, was du geschrieben hast, Thomas.

Und: Also ich habe noch keine Spiegellose und bin jetzt total erschrocken als ich gesehen habe dass der Sensor beim Objektivwechsel frei liegt! Was soll denn das?!?!

 

[tkrass]

Es gibt aber Kameras, die einen sog. elektronischen Verschluss haben, z.B. die OM-D E-M10 Mark II - also das ist schon möglich anscheinend, obwohl ich nicht genau verstanden habe, was du geschrieben hast, Thomas.

Das widerspricht dem was ich schrieb doch überhaupt nicht. Nur weil es ein elektronischer Verschluss ist, heißt das nicht, dass es ein Global Shutter ist.

Global Shutter: Alle Pixel/Zeilen werden zum gleichen Zeitpunkt ausgelesen.
Nicht-Global Shutter: Die Pixel/Zeilen werden nacheinander ausgelesen.

Ich wiederhole den diesbezüglich entscheidenden Satz nochmal:

Wenn man also einen mechanischen Verschluss vor den Sensor konstruiert, dann ist es nicht schlimm, wenn die Auslesezeitpunkte der Sensor-Zeilen versetzt zueinander sind, weil der viel schnellere mechanische Verschluss die Belichtung für alle Zeilen fast gleichzeitg stoppt.

Hier ein Video in dem der Effekt eines Nicht-Globalen Shutters dargestellt wird: https://www.youtube.com/watch?v=wXSqKX3OexQ

 

[tkrass]

Ich habe deine Frage gerade mal bei Google eingegeben und [1] gefunden. Da steht das Gleiche nochmal mit anderen Worten erklärt, vielleicht ist es damit für dich einfacher zu verstehen.

[1]: http://digicam-experts.de/faq/15

 

[betazoid]

D. h., wenn ich mit der OM-D E-M10 Mark II sich schnell bewegende Motive fotografiere und den elektronischen Verschluss ausgewählt habe, dann erscheinen diese Motive schief?

 

[Schrottowitsch]

Und: Also ich habe noch keine Spiegellose und bin jetzt total erschrocken als ich gesehen habe dass der Sensor beim Objektivwechsel frei liegt! Was soll denn das?!?!

Auch bei DSLRs liegt der Sensor frei, der Spiegel davor schützt so gut wie gar nichts und es gibt sogar eine Einstellung, dass der Spiegel gezielt weggeklappt ist beim Öffnen der Kamera (um eine manuelle Reinigung zu ermöglichen).

Wenn Dich das so sehr schreckt, solltest Du keine Systemkamera kaufen, sondern eine Bridge o.ä., da ist der Sensor wirklich geschützt vor Umwelteinflüssen.

 

[tkrass]

D. h., wenn ich mit der OM-D E-M10 Mark II sich schnell bewegende Motive fotografiere und den elektronischen Verschluss ausgewählt habe, dann erscheinen diese Motive schief?

Der Theorie nach ja. Ich habe leider keine Kamera mit elektr. Verschluss und kann das nicht selbst ausprobieren.
Der Trick ist aber: Schon bei Motiven, die sich nur mit moderater Geschwindigkeit bewegen, müsste der Effekt sichtbar sein. Bei einer Kamera mit mechan. Verschluss hingegen tritt der Effekt erst ab ca. 1/200 Sekunde Belichtungszeit und schneller auf. Und da muss das Motiv tatsächlich schon schnell sein, damit man das sieht: Rennwagen zum Beispiel.

 

[Schrottowitsch]

D. h., wenn ich mit der OM-D E-M10 Mark II sich schnell bewegende Motive fotografiere und den elektronischen Verschluss ausgewählt habe, dann erscheinen diese Motive schief?

Ja. Oder auch doppelt (Propeller o.ä.). Gehe mal im Wiki nach "Rolling Shutter" suchen, solche Effekte lassen sich (wenn überhaupt) durch einen mechanischen Verschluss verhindern.

 

[tkrass]

Auch bei DSLRs liegt der Sensor frei,

Habe das gerade mal bei meiner 7D überprüft und kann deine Aussage nicht bestätigen. Der Sensor liegt nicht hinter dem Spiegel frei sondern der Verschluss ist geschlossen.

 

[whr_]

Es gibt aber Kameras, die einen sog. elektronischen Verschluss haben, z.B. die OM-D E-M10 Mark II - also das ist schon möglich anscheinend, obwohl ich nicht genau verstanden habe, was du geschrieben hast, Thomas.

Mechanischer oder elektronischer Verschluss hat nichts mit spiegellos oder SLR zu tun.

Mechanischer Verschluss: Schlitzverschluß läuft über den Sensor (bei kurzen Zeiten) bzw. 1. Vorhang öffnet, eine Weile später schliesst der zweite (bei langen Zeiten). Die Grenze liegt je nach Verschluss im Bereich ca. 1/160 s bis 1/320 s. Nachdem der Verschluss zu ist, wird - sehr viel langsamer - der Sensor elektronisch ausgelesen.

Elektronischer "globaler" Verschluss: bei CCD häufig, bei CMOS selten. Es gibt pro Pixel den eigentlichen Sensor und daneben oder drunter einen analogen Ladungsspeicher. Dorthin wird am Ende der Belichtungszeit die gesammelte Ladung des Pixel übertragen. Die Ladungsspeicher werden dann - sehr viel langsamer - elektronisch ausgelesen Hat immer Nachteile bezüglich Bildqualität - mehr Ausleserauschen, geringere Lichtempfindlichkeit, weniger Dynamik, "Blooming". Vorteil: die Belichtung erfolgt im ganzen Bild gleichzeitig.

Elektronischer "rollender" Verschluss: bei CMOS. Funktion wie der mechanische Schlitzverschluss, nur deutlich langsamer (bei hochauflösenden Kameras). Bei gewöhnlichen Sensoren im Bereich ca. 1/10 s bis 1/30 s. Mit aufwendigen Anordnungen (stacked sensor) in der Größenordnung des mechanischen Verschlusses - da gibt es aber erst ganz wenige Kameras und auch eher bei 1''-Sensoren (Sony RX-100 IV).

Je langsamer der "rollende" elektronische oder mechanische Verschluss abläuft, desto stärker verzerren sehr schnell bewegte Objekte. Auch andere Nachteile entstehen, z. B. wird die Blitzsynchronzeit sehr lang.

Es gibt dann noch die Kombination aus einem elektronisch "öffnenden" (1. Vorhang) und mechanisch schliessenden (2. Vorhang) Verschluss. Das geht schnell, weil für den 1. Verschluss die Pixel nur gelöscht werden müssen, für das Auslesen dann wieder viel Zeit zur Verfügung steht (mechanischer Verschluss ist zu). Das können modernere/bessere spiegellose ebenso wie DSLRs in LV. In beiden Fällen muss dazu der Verschluss nur einmal schliessen und öffnen, nicht zweimal.

Also ich habe noch keine Spiegellose und bin jetzt total erschrocken als ich gesehen habe dass der Sensor beim Objektivwechsel frei liegt! Was soll denn das?!?!

Willst Du dafür den Verschluss (der auch enpfindlich ist) extra schliessen? - was, wenn Du die Kamera mit Fremdobjektiv/Mikroskop/Teleskop koppeln willst - dann würde die Kamera kein Objektiv erkennen und den Verschluss nicht öffnen?

 

[Kalsi]

Und: Also ich habe noch keine Spiegellose und bin jetzt total erschrocken als ich gesehen habe dass der Sensor beim Objektivwechsel frei liegt! Was soll denn das?!?!

Der Sensor ist nicht halb so empfindlich, wie hier im Forum immer getan wird!

Immerhin ist da noch ein mehr oder weniger dickes, robustes Filterglas davor.

Es wäre viel schlimmer, wenn bei einer spiegellosen Systemkamera der Verschluß in Ruheposition zu wäre, denn die Verschlußlamellen sind um ein Vielfaches empfindlicher als die Hartglasoberfläche des Sensors.

Eine leichte Berührung der Verschlußlamellen kann schon genügen um eine schöne neue Kamera in einen Haufen Elektronikschrott mit wirtschaftlichem Totalschaden zu verwandeln!

Es ist also gut und richtig, so wie es ist.

Bei einer DSLR hingegen ist der Verschluß in Ruheposition geschlossen, dort sitzt aber noch der Spiegel als Berührungsschutz davor.

 

[Manni1]

Bei einer Kamera mit rausgenommenem Objektiv leidet kein Verschluß & kein Sensor.
Probleme gibt's allenfalls wenn die Sonne mit Objektiv dauerhaft auf diese Fläche fokussiert ist.

 

[Hutschi]

Hier habe ich den Effekt mit einer spiegellosen Kamera aufgenommen, allerdings einer sehr alter, es ist noch keine Systemkamera, sondern eine Miniaturkamera.

(Absichtliche Kamerabewegung mit Fotografiert mit einer Mustek Mini 2 Kamera.)
https://www.flickr.com/photos/116228447@N06/15902069917/in/dateposted-public/