Warum hat eine Digitalkamera einen mechanischen Verschluss?

Ich verstehe, dass bei einer Kamera der Durchmesser der Verschlussöffnung - die Blende - den Lichteinfall steuert und dies die resultierende Belichtung beeinflusst.

Aber ich verstehe nicht, warum bei einer Digitalkamera der Verschluss geschlossen und geöffnet werden muss, wenn ein Bild aufgenommen oder Serienaufnahmen gemacht werden. Können die Einschränkungen der Bildrate (Bilder pro Sekunde) oder der schnellsten Verschlusszeit (z. B. ¹ / ₃₂₀₀) nicht nur eine Eigenschaft des elektronischen Sensors sein?

Ich frage dies, weil meine neue Kamera im Serienbildmodus nicht mehr als eine Aufnahme pro Sekunde machen kann. 1 FPS ist in einer 2011er Kamera lächerlich, finden Sie nicht auch? (Für HD-Videos sind 30 fps möglich.)

body shutter camera-design

— William C
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Ihre Eigenschaft von 1 fps ist eher eine Einschränkung der Verarbeitungsleistung, die sie in Ihr spezielles Modell einbringen, und weniger eine Einschränkung des dortigen Verschlusses - es gibt mechanische Verschlusskameras, die weit über 1 fps hinausgehen.

— RFUSCA

Klingt eher nach einer Kamera als nach einer DSLR. Soweit ich weiß, haben alle P & S-Kameras keinen mechanischen Verschluss. Nehmen Sie die Bilder tatsächlich „als Eigenschaft des elektronischen Sensors“ auf, wie Sie beschreiben. Dies ist alles eine Vermutung, ohne Ihr Kameramodell zu kennen

— Dreamager

Es hört sich auch so an, als ob Sie verwirrt

— wären, wenn

Ich kann auf einen Blick keine Details zum Verschluss der SX30 finden, aber angesichts der Tatsache, dass Sie die ganze Zeit über das Bild betrachten, um die Aufnahme entweder auf dem LCD oder dem elektronischen Sucher auszurichten, den Sie mit dem Sensor betrachten, ist dies nicht der Fall Es macht für mich keinen Sinn, einen Verschluss zu haben, der sich dann schließt und wieder öffnet, um die Aufnahme zu machen. Ich vermute, das Geräusch, das Sie hören, ist entweder, dass sich die Blendenlamellen schließen, oder das eingebaute Geräusch für den Verschluss, den Sie möglicherweise in den Menüs

— ausschalten können

William, es würde mich nicht überraschen, wenn es einen kleinen Lautsprecher gibt, der dieses "Klick" -Geräusch macht. Ich weiß, dass es in anderen Kameras existiert.

— Jwenting

Antworten:

Wahrscheinlich liegt der Grund für die Verwendung von mechanischen Rollläden darin, dass ihre Nachteile am einfachsten zu bewältigen sind. konkurrierende Technologien sind (noch) nicht eindeutig überlegen.

Das Hauptproblem besteht darin, dass ein elektronischer Verschluss, der den gesamten Sensor auf einmal beeinflusst, ziemlich einfach auf dem CCD-Sensor implementiert werden kann, während für CMOS (bevorzugt bei neuen DSLRs) zusätzliche Schaltungen in jedem Sensor erforderlich sind . Dies kann durchgeführt werden, aber der Aufwand ist hoch - Dynamikumfang, Auflösung und / oder Kosten. Zum Beispiel ist die Sony F55 ein videoorientiertes Kameragehäuse mit einem 8,9-Megapixel-CMOS-Vollbildsensor mit globaler Shutter-Schaltung, das im Jahr 2015 satte 29.000 US-Dollar kostet - etwa viermal mehr als die Top-End-Gehäuse von Canon / Nikon mit viel Aufwand höhere Auflösung, aber ohne diese Shutter-Schaltung.

Normalerweise werden CMOS-Sensoren zeilenweise zurückgesetzt und gelesen. Dies dauert länger als die Fahrt eines modernen mechanischen Verschlusses. Daher ist der Rolling-Shutter- Effekt schlechter und die maximale Synchronisationsgeschwindigkeit langsamer.

Viele neuere Kameras bieten die Option eines elektronischen ersten Verschlussvorhangs, bei dem die Belichtung durch sequentiell aktivierte Sensorreihen beginnt und durch einen mechanischen Verschlussvorhang endet, der mit derselben Geschwindigkeit folgt. Stromsensoren können von einer Kante zur anderen etwas langsamer als 1/100 Sekunden reichen, genau wie mechanische Verschlüsse aus den 1970er Jahren. Obwohl höhere Geschwindigkeiten möglich sind, wenn jeweils nur ein Schlitz belichtet wird, bestimmt diese Geschwindigkeit das Ausmaß des Rolleffekts und die maximale Synchronisationsgeschwindigkeit.

Für einen vollelektronischen Verschluss muss der hintere Vorhang ebenfalls elektronisch sein. Dadurch wird die Zeile deaktiviert und gelöscht, sodass zuerst Daten ausgelesen werden müssen. Das Lesen von Daten ist sogar langsamer als das Einschalten der Zeilen, wodurch die maximale Synchronisationsgeschwindigkeit beeinträchtigt und die Rolling-Shutter-Effekte ein paar Mal stärker werden.

Im Video- / Live-View-Modus kann der elektronische Verschluss durch Überspringen der meisten Zeilen "beschleunigt" werden, was zu einer niedrigeren Auflösung führt. Übertragene Daten können durch Verringern der Bittiefe noch weiter reduziert werden - dies äußert sich in einem verringerten Dynamikbereich.

CCD ist in Kompaktgeräten weit verbreitet und verwendet häufig elektronische Verschlüsse. Bei einigen älteren Nikon-DSLRs wie D1 oder D70 wurden CCDs mit elektronischem Verschluss für höhere Geschwindigkeiten verwendet. Bei diesen Kameras wurde berichtet, dass rasterartige Muster manchmal in Bereichen mit normalem Farbton und Verschlusszeiten mit elektronischem Verschluss auftreten.

Ich vermute , dass Sie nur die häufig verwendete hatten Fokalebene Shutter im Auge; Blattverschluss ist eine andere mechanische Konstruktion für einen Verschluss. Die Hauptvorteile sind die Geräuschlosigkeit und die Fähigkeit, den Blitz bei jeder Geschwindigkeit zu synchronisieren, da der Verschluss immer vollständig geöffnet ist. Der Blattverschluss muss sich jedoch entweder genau dort befinden, wo sich die Aperturblende befindet (dh in jedem Objektiv), oder es müssen speziell entwickelte Objektive verwendet werden, die einen Knotenpunkt in einem bestimmten Abstand zwischen Objektiv und Bildebene aufweisen. Die erste Option ist teuer und wird in vielen Mittelformatsystemen verwendet. Das andere ist einschränkend für das Objektivdesign, wurde jedoch in einigen alten SLR-Modellen (z. B. Topcon Auto 100) verwendet.

Bei der Canon SX30IS ist der Verschluss (der bis zu 1 / 3200s dauern kann) höchstwahrscheinlich nicht der begrenzende Faktor für die Burst-Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit wird mit größerer Wahrscheinlichkeit durch die Datenbandbreite beeinträchtigt - selbst wenn Sie mit niedriger Auflösung aufnehmen, liest die Kamera immer noch alle 14 MP vom Sensor, um eine maximale Bildqualität zu erzielen. Bei Videos ist die Bildqualität weniger wichtig als die Bildrate, sodass die Kamera nur ausgewählte Zeilen und Spalten vom Sensor liest.

Gemäß den Spezifikationen sollte das Ausschalten des LCD-Bildschirms dazu beitragen, 1,3 fps zu erreichen. Wenn Sie die Bildqualität gegen die Burst-Geschwindigkeit eintauschen möchten, nehmen Sie einfach ein Video auf und extrahieren Sie die Bilder später.

— Imre
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Auch die Geschwindigkeit des Speichers kann die Bildrate beeinflussen. Bei einer langsameren Karte dauert das Schreiben der Daten länger.

— Chris

@chris im Allgemeinen ja, aber mit einer so niedrigen Burst-Rate nach Spezifikation , ich bezweifle, dass man eine Speicherkarte finden könnte, die noch langsamer wäre - die gleiche Speichertechnologie kann Bilder problemlos mehrmals so schnell auf anderen Kameras speichern

— Imre

Nun, Ihre Annahme, dass "ein elektronischer Verschluss, der den gesamten Sensor auf einmal beeinflusst, nur auf dem CCD-Sensor implementiert werden kann", ist falsch. Es gibt Flüssigkristallverschlüsse, und ich weiß, dass sie seit mindestens 10 Jahren in einigen Millionen-Dollar-Systemen verwendet werden (Details können nicht bekannt gegeben werden). Die Frage ist, warum diese Technologie in High-End-Kameras noch nicht implementiert war? Und wenn ja, wozu wird dann der mechanische Verschluss benötigt?

— ybungalobill

@ybungalobill Danke für den Hinweis, bearbeitet, um dies zu klären. Es scheint, dass die Technologie in High-End-Kameras implementiert ist , aber die meisten Leute würden Millionen-Dollar-Systeme (oder sogar 30.000 US-Dollar-Systeme) einfach nicht als praktikable Option für die Fotografie betrachten :)

— Imre

Video verwendet den mechanischen Verschluss nicht. Der Verschluss bleibt offen. Ein sogenannter Rolling Shutter wird verwendet, um den Sensor abzutasten. Dies ist zeitaufwendig und erfolgt nicht sofort wie bei einer 1/4000-Belichtung mit dem mechanischen Verschluss, bei der alle Stellen auf dem Sensor zum gleichen Zeitpunkt aufzeichnen. Bei 30 Bildern pro Sekunde ist jedes Bild effektiv eine 1/30-Sekunde, sodass diese Art der Aufnahme nicht mit dem Klicken auf ein einzelnes Bild mithilfe des mechanischen Verschlusses identisch ist. Sie erhalten auch eine reduzierte Auflösung, da die Kamera nur so viele Pixel verarbeiten und auf Medien schreiben kann.

Wenn Sie also Ihren mechanischen Verschluss weglassen, erhalten Sie eine geringere Auflösung und mehr Unschärfe, ganz zu schweigen von Verwerfungen und anderen Effekten, die in der Referenz zum Rolling Shutter erläutert werden.

— MikeW
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Und Sie würden auch mit einem viel langsameren Verschluss enden. Sie würden wahrscheinlich 1/30, 1/60 am besten als Ihre schnellste Verschlusszeit haben, außer bei den Kameras von höchster Qualität.

— Jwenting

Mit der Canon XL-1, die ich vor Jahren verwendet habe, konnte ich eine Verschlusszeit wählen, die zwar kürzer oder gleich der Bildrate war, aber nicht gleich sein musste. Mit CHDK können Canon P & S-Kameras auch ohne mechanischen Verschluss auf eine 1 / 60000stel Sekunde heruntergefahren werden .

— Joey

Diese Antwort beschreibt CMOS-Sensoren. Mit CCD ist ein elektronischer Schnellverschluss möglich und bei Kompaktkameras durchaus üblich.

— Imre

Was rfusca gesagt hat. Eine D3 und 1D4 machen 9-10 Bilder pro Sekunde mit einem mechanischen Vollbildverschluss. Der Fullframe-Shutter kann problemlos in einer Sekunde von 1 / 125s durchlaufen, sodass die Framerate keine Rolle spielt.

Das Verarbeiten eines 10-MP-Dumps von einem Sensor in ein JPEG und das anschließende Aufschreiben auf eine Karte ist keine einfache Aufgabe.

Das Aufnehmen von Videos ist eine ganz andere Geschichte als das Hochgeschwindigkeitsfotografieren, da die Daten gestreamt werden und die Hardware und der Codec auf die jeweilige Aufgabe abgestimmt sind.

1080p entspricht ungefähr 2 Megapixeln, und das Komprimierungsschema (abgesehen davon, dass es bereits stark optimiert ist und bei einer Consumer-Kamera eine niedrige Rate aufweist) kann sogar teilweise in Hardware ausgeführt werden.

Was Sie beschreiben, ähnelt eher einer RED-Kamera, die sich mit ihrem 10-Megapixel-cmos-Sensor, der komprimiertes "Rohmaterial" erfasst, eher einer Hochgeschwindigkeitskamera zuwendet.

Dies besagt, dass es zwei Probleme gibt, eines ist die Bandbreite zwischen Geräten und Speichern, und das zweite ist die Durchführbarkeit der Nachbearbeitung, die durch die Verarbeitung der Raw-Hardware vor dem Speichern auf einem Medium, das später bearbeitet werden soll, behoben wird.

Ein Rot ist gigantisch und hat ein aktives Kühlsystem mit Kühlkörper und Lüftern. Dies ist kein typischer Milliwatt-Embedded-Chip, den eine Person mit zwei Händen tragen kann.

— Sauciere
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