Was ist ein Rollladen? Wann muss ich mir dessen bewusst sein?

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In Beantwortung einer anderen Frage schreibt Adam Davis:

Ihre Kamera verwendet dazu einen Rollladen über einer bestimmten Geschwindigkeit (normalerweise um 1/200). Dies bedeutet, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt nur ein Teil des Bildsensors der Szene ausgesetzt ist Farbänderungen wirken sich nur auf einen Teil des Bildsensors aus.

Rollläden werden häufig auch im Zusammenhang mit der DSLR-Videografie erwähnt . Eine Diskussion darüber, was ein Rollladen ist, wie er funktioniert und wann er wichtig ist, ist jedoch noch nicht zu sehen.

Was ist ein Rollladen?

Was bedeutet die Verwendung eines für meine Fotos?

fmark
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Was Adam meint, ist eigentlich kein Rolling Shutter, sondern nur ein Focal-Plane-Shutter. Es macht auch nichts Besonderes über 1/200.
Thomasrutter

Antworten:

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Worauf sich Adam bezieht

Was Adam meint, ist eigentlich kein Rolling Shutter, sondern nur ein Focal-Plane-Shutter. Über 1/200 hinaus macht es auch nichts Besonderes, außer dass der Effekt des Verschlussvorhangs einige interessante Eigenschaften aufweist, die bei höherer Geschwindigkeit stärker werden können.

Die unten abgebildeten Diagramme auf der Wikipedia-Seite veranschaulichen dies am besten. Im Wesentlichen besteht der Verschluss aus zwei Vorhängen, die sich in schneller Folge von oben nach unten (oder bei einigen Filmkameras von links nach rechts) bewegen. Die Lücke zwischen ihnen macht das Bild sichtbar.

Schlitzverschluss, niedrige Geschwindigkeit

Schlitzverschluss, niedrige Geschwindigkeit. Schwarzes Quadrat ist der Sensor, rotes und grünes Quadrat sind der erste und zweite Vorhang .

Schlitzverschluss, hohe Geschwindigkeit

Schlitzverschluss, hohe Geschwindigkeit. Schwarzes Quadrat ist der Sensor, rotes und grünes Quadrat sind der erste und zweite Vorhang .

Wenn die Verschlusszeit kurz genug ist, schließt sich die zweite, bevor die erste vollständig geöffnet wurde, sodass nicht alle Bilder gleichzeitig belichtet werden. Daher kann es vorkommen, dass alles, was sehr schnell passiert, wie der Blitz einer Kamera oder die Oszillation eines fluoreszierenden Lichts, dazu führt, dass das Licht nicht den gesamten Rahmen bedeckt, sondern stattdessen Bänder oder Verläufe von oben nach unten erzeugt, wo das Licht ist anders.

Die Diagramme zeigen, wie sich die Verschlüsse horizontal bewegen wie bei den meisten mechanischen 35-mm-Filmkameras, während moderne Kameras mit elektronisch gesteuerten Verschlüssen (Film oder Digital) fast überall vertikale Verschlüsse haben. Es ist der gleiche Effekt, aber in neunzig Grad anderer Richtung.

Was für ein Rolling-Shutter-Effekt ist

Der Rolling-Shutter-Effekt für digitales Video ist ein ganz anderer und ganz anderer Effekt als der oben beschriebene. Eigentlich beinhaltet ein Rolling-Shutter-Effekt keinen physischen Shutter, dies wird jedoch als Konvention bezeichnet, da es analog zu der Art und Weise ist, in der sich eine Filmkino-Kamera mit einem Shutter über das Bild bewegt. Bei digitalem Video ist der Rolling-Shutter-Effekt das Ergebnis des Lesens eines CMOS-Sensors.

CMOS-Sensoren zeigen einen Rolling-Shutter-Effekt, wenn sie sich in der Live-Ansicht oder im Videomodus befinden, in dem sie für jeden Videorahmen gelesen werden. Anstatt den gesamten Frame auf einmal zu erfassen, werden Informationen nacheinander von oben nach unten aus jeder Zeile des Frames gelesen. Der gesamte Vorgang dauert bei den meisten Kameras bis zu 1/30 Sekunde. Dies erzeugt einen Wackeleffekt im aufgenommenen Video, wenn die Kamera in der Hand gehalten wird oder sich stark bewegt.

Bei einem bestimmten Sensor erfolgt dieser Rolling Shutter unabhängig von der Verschlusszeit gleichermaßen. Bei längeren Verschlusszeiten kann er jedoch aufgrund der zusätzlichen Bewegungsunschärfe bei der Bewegung des Motivs weniger auffallen. Der Effekt ist normalerweise nicht zu bemerken, wenn die Kamera auf einem Stativ steht oder ununterbrochen geschwenkt wird. Er ist jedoch offensichtlicher, wenn die Kamera in der Hand gehalten wird oder schnelle Kamerabewegungen ausführt.

CMOS-Sensoren mit höheren Bildraten als 30 Bilder pro Sekunde (und nicht nur durch wiederholte Bilder) weisen einen geringeren Rolling-Shutter-Effekt auf, da ihre Sensoren so ausgelegt sind, dass sie schneller gelesen werden können.

CCD leidet nicht unter dem Rolling-Shutter-Effekt.

thomasrutter
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Ja, das ist gut, danke. Für den Fall, dass sich die Leute wundern, zeigen die Diagramme die Rollläden, die sich horizontal bewegen, während moderne Kameras vertikale Rollläden zu haben scheinen. Gleicher Effekt.
Thomasrutter
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Es kann erwähnenswert sein, dass, wenn ein Video, das mit einer Rolling-Shutter-Kamera aufgenommen wurde, auf einer CRT angezeigt wird, deren Scanmuster mit dem der Kamera übereinstimmt, die durch den Rolling-Shutter erzeugten Artefakte durch den Scanvorgang der CRT umgekehrt werden. Zum Beispiel würde ein Video von nahezu vertikalen Linien, die sich von rechts nach links bewegen, sie verzerren, sodass der Boden nach links verschoben wird, aber eine CRT, die ein Video von nahezu vertikalen Linien zeigt, würde sie verzerren, sodass der Boden nach rechts verschoben erscheint. Ich kenne jedoch keine modernen Displays, die versuchen, ein solches Verhalten genau zu emulieren.
Supercat
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Der Wikipedia-Artikel über Rolling Shutters widerspricht den einleitenden Sätzen des obigen Abschnitts " Was ist ein Rolling Shutter-Effekt? ". Aus WP: "Rolling Shutter ... wird nicht durch Aufnehmen eines Schnappschusses der gesamten Szene zu einem einzelnen Zeitpunkt erfasst, sondern durch schnelles Scannen der Szene"; und "der" Rollladen "kann entweder mechanisch oder elektronisch sein."
Scottbb
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In der Tat ist das klassische "lehnende" Bild eines Rennwagens aus den 1920er Jahren genau ein Rolling-Shutter- Effekt, der durch einen Wischverschluss verursacht wird, der die Szene schrittweise von unten nach oben belichtet.
Scottbb
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Meine Antwort stimmt mit dem überein, was Sie auf Wikipedia hervorgehoben haben. Wo liegt Ihrer Meinung nach der Widerspruch?
Thomasrutter
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Der Rolling Shutter ist eine Methode zur Bildaufnahme, bei der nicht ein Schnappschuss der gesamten Szene zu einem bestimmten Zeitpunkt erstellt wird, sondern die Szene schnell (vertikal oder horizontal) gescannt wird.

Die Auswirkungen der Verwendung eines Rollladens können vorhersehbare Verzerrungen von sich schnell bewegenden Objekten oder schnelle Lichtblitze wie Wackeln (Wackeleffekte), Schräglauf, Verschmieren und Teilbelichtung hervorrufen.

Einige Beispiele:

Ein Foto eines Eurocopter EC-120

Die Rotorblätter scheinen aufgrund des Rolladeneffekts mehr als üblich zurückgefegt zu werden.

Beleuchtung

Ein Foto mit Teilbelichtung. Die Lichtverhältnisse änderten sich zwischen der Belichtung des oberen und unteren Teils des Fotos.

Bild von The Slow Mo Guys

Der Schatten des Champagnerkorkens zeigt, dass er bereits ins Gesicht geschlagen ist, der Korken jedoch noch in der Luft schwebt.

Dieses Back-in-Time-Phänomen kann durch die folgende Animation erklärt werden (wobei ein Farbwechsel darauf hinweist, dass ein Verschluss vertikal von oben nach unten rollt):

Champagnerkorken, der von den Slow Mo Guys ins Gesicht gesprengt wird

Hier ist eine Demonstration von The Slow Mo Guys, wie ein Rolling Shutter auf Basis der Canon EOS 7D funktioniert:

ein rollender Verschluss in Zeitlupe

Verbunden:

Mehr sehen:

Kenorb
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Abgesehen davon, dass die Champagner-Kork-Sequenz bei geöffnetem mechanischem Verschluss per Video aufgenommen wurde - und da das Bild auf dem Sensor invertiert ist, scannt der Sensor von unten nach oben auf dem Sensor (von oben nach unten auf dem invertierten Bild). Wenn der mechanische Verschluss im Standbildmodus verwendet würde, wäre der Kork weit vor dem Schatten, da die Unterseite des Rahmens (die Oberseite des Sensors) zuerst freigelegt worden wäre. Bitte beachten Sie hier für weitere Details zu diesem speziellen Test.
Michael C
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Die Terminologie von Adam ist etwas unpassend - Sie erhalten keinen Rolling Shutter über 1 / 200s oder so, sondern einen, bei dem sich die Unterkante zu schließen beginnt, bevor sich die Oberkante vollständig geöffnet hat, der Effekt jedoch der gleiche ist (ein Rolling Shutter impliziert dies) Die Szene wird ständig von oben nach unten ausgelesen.

Effektiv erhalten Sie bei hohen Geschwindigkeiten einen Schlitz, der den Sensor nach oben bewegt und jeweils ein Teil freigibt. Dies hat Auswirkungen auf große Änderungen der Beleuchtung während der Belichtung, z. B. Blitzlicht, oder im ursprünglichen Kontext auf Leuchtstofflampen, die während des Wechselstromzyklus variieren.

Viele verwandte Fragen zum Lesen:

Matt Grum
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Nein, ein Rolling Shutter bedeutet nicht, dass das Bild wiederholt gelesen wird.
Guffa
Nicht wahr Siehe meinen Kommentar zu deiner Antwort!
Matt Grum
Der Name des internen Schlitzverschlusses von Ottomar Anschutz, der 1883 erfunden wurde, lautete "interner Rollladen". Dies war für Standbildkameras, nicht für Filmkameras. Zuvor wurden Rollläden vor die Linse gelegt. Die Laufzeit ist schon lange her.
Michael C
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Der Verschluss besteht eigentlich aus zwei Verschlüssen, einer, der nach oben und einer, der nach unten gleitet. Eine dient zum Starten der Belichtung und die andere zum Beenden der Belichtung.

Das Öffnen eines Verschlusses nimmt etwas Zeit in Anspruch. Wenn es also nur einen Verschluss gäbe, würde sich die Belichtungszeit zwischen dem oberen und unteren Rand des Bildes unterscheiden. Wenn zum Beispiel der Verschluss 1/1000 s benötigt. zu öffnen, würde einen Unterschied von 20% in der Belichtungszeit zwischen der Oberseite und der Unterseite bedeuten, wenn die Belichtung bei 1/100 s erfolgt.

Der Begriff Rollladen wird verwendet, wenn der zweite Verschluss zu schließen beginnt, bevor der erste Verschluss das Öffnen beendet hat. Im Extremfall bedeutet dies, dass nur eine dünne Öffnung über den Film / Sensor rollt. Sie könnten die gleiche Funktion von einem einzelnen Verschluss in Form eines Vorhangs mit einer Öffnung erhalten, die über das Medium rollt, aber diese Konstruktion würde Ihnen weniger Flexibilität in Bezug auf die Belichtungszeiten geben.

Guffa
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Ich würde der Terminologie nicht zustimmen. Rollen bedeutet, dass in einem Zyklus ständig etwas passiert, wie z. B. ein rollender Dienstplan oder ein rollender Ersatz im Sport, und gilt daher nur für das wiederholte zeilenweise elektronische Lesen des Bildes wie in der Liveansicht, nicht für das Betätigung eines mechanischen Verschlusses.
Matt Grum
@ Matt Grum: Dies ist zum Beispiel nicht Ihrer Meinung: de.wikipedia.org/wiki/Rolling_shutter
Guffa
Das ist Wikipedia, der Artikel scheint sich in diesem Punkt zu widersprechen: "Diese Methode wird implementiert, indem der Verschluss über den belichtbaren Bildbereich gerollt (bewegt) wird, anstatt den gesamten Bildbereich gleichzeitig zu belichten (der Verschluss kann entweder mechanisch sein) oder elektronisch). Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass der Bildsensor während des Erfassungsprozesses weiterhin Photonen sammeln kann, wodurch die Empfindlichkeit erhöht wird. " Wie kann der Bildsensor mit einem mechanischen Rollladen weiterhin Photonen sammeln?
Matt Grum
nb Ich habe Sie nicht abgelehnt, der Rest Ihrer Antwort enthält nützliche Informationen, obwohl Meinungsverschiedenheiten über die Definition des Rollens bestehen ...
Matt Grum
Wikipedia widerspricht sich gerne mal. Siehe auch den Artikel über den Schlitzverschluss, der an keiner Stelle als "Rolling Shutter" bezeichnet wird. Unterhaltsamerweise enthalten sie sogar das gleiche Hubschrauberbild als Beispiel für einen Schlitzverschluss bewirken. Ich denke, und das ist es, was ich persönlich fühle, dass es ein verbreiteter Irrtum ist, dass dies ein "Rolling Shutter" ist.
Thomasrutter