Mechanischer oder elektronischer Verschluss? Was sind die Unterschiede und welchen soll man wählen?

Mechanischer oder elektronischer Verschluss? Was sind die Unterschiede und welchen soll man wählen?

Alle analogen Technologien werden allmählich durch digitale ersetzt. Anstelle von Kassetten mit Filmen gibt es einen elektronischen Sensor und bewegliche Spiegel verschwinden ebenfalls langsam. Aber ein Stück Vergangenheit muss noch ersetzt werden: der Verschluss. Die Technologie ist aber noch nicht auf dem erforderlichen Niveau, deshalb gibt es Kameras, bei denen Sie bei jedem Bild zwischen einem mechanischen und elektronischen Verschluss wählen können. Beide haben ihre Vor- und Nachteile.

Den mechanischen Verschluss gibt es schon lange und seine Zeit läuft irgendwann auch sicherlich ab, aber noch ist er nicht vollständig durch seine elektronische Form austauschbar. Es gibt Kameras, bei denen der Benutzer je nach den aktuellen Anforderungen zwischen verschiedenen Arten von Verschlüssen wechseln kann. Bevor wir erklären, warum, schauen wir uns an, was der Verschluss eigentlich ist.

Ich möchte im Voraus anmerken, dass es auch weitere Arten von Verschlüssen gibt: zum Beispiel die zentralen Verschlüsse im Inneren des Objektivs, die jedoch ungewöhnlich sind und den Rahmen dieses Artikels sprengen.

Mechanischer Verschluss

Der Sensor selbst (oder früher der Film) sammelt Licht, dieses Sammeln muss aber irgendwie beginnen und enden. Darum geht es beim Verschluss. Das mechanische System kann in verschiedenen Formen auftreten, aber derzeit wird zu 99 % eine Lösung eingesetzt, die aus zwei Verschlussvorhängen besteht – dem ersten, der die Belichtung startet, und dem zweiten, der sie beendet. Technisch gesehen handelt es sich eher um zwei Sätze von Lamellen, da jeder Satz mehrere separate Teile enthält. Häufiger werden Sie jedoch auf die allgemeine Bezeichnung erster und zweiter Verschlussvorhang stoßen.

Mechanischer oder elektronischer Verschluss? Was sind die Unterschiede und welchen soll man wählen?
Der erste Satz mechanischer Lamellen verdeckt noch den Sensor.

Die Lamellen bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit und halten am Ende abrupt an. Dies ist ihr größtes Problem: mit ihrer Bewegung bringen sie die Kamera in Schwingung. Aufgrund der Tatsache, dass die Teile leicht sind, haben sie nicht viel Rasanz und man bemerkt diesen Effekt oft nicht. Bei Verwendung eines Teleobjektivs und insbesondere eines modernen Sensors mit mehreren zehn Megapixeln ist jedoch sogar eine mikroskopische Verwacklung deutlich sichtbar. Eine Auslöseverzögerung hilft nicht, der Aufprall der Lamellen erfolgt immer zu Beginn der Belichtung (und ein zweites Mal am Ende, aber das ist uns egal).

Mechanischer oder elektronischer Verschluss? Was sind die Unterschiede und welchen soll man wählen?
Detail eines Buch-Covers, auf dem andere Bücher abgebildet sind. Verwendetes Objektiv 300 mm. In beiden Fällen war die Kamera an einem Stativ angebracht und es wurde mit einer Verzögerung von 10 Sekunden aufgenommen. Links der mechanische Verschluss, rechts der elektronische Verschluss aus dem nächsten Kapitel. Das Bild ist ein 1:1-Ausschnitt, daher liegt hier die Unschärfe in einer Größenordnung von Pixeln. Bei einer längeren Brennweite oder einem weniger stabilen Stativ wäre das Ergebnis jedoch schlechter.

Es gibt auch ein zweites Problem mit dem Blitz bei sehr kurzen Verschlusszeiten. Obwohl die Lamellen schnell sind, haben sie ihre Grenzen. Bei extremen Zeiten, wie z. B. 1/4000 s, startet die erste – der Sensor wird sichtbar – und die zweite wartet nicht auf das Eintreffen der ersten, sondern folgt nach einer kurzen Pause der ersten und deckt den Sensor wieder ab.

Dieses Verhalten ist an sich kein Problem, aber in Kombination mit einem Blitz werden Sie feststellen, dass es keinen geeigneten Moment zum Auslösen des Blitzes gibt. Jedes Mal, wenn das passiert, beleuchtet das Licht den gerade freiliegenden Teil des Sensors und der Rest bleibt dunkel. Diese Situation kann durch spezielle Blitzmodi gelöst werden, die nicht immer verfügbar, und wenn doch, weniger leistungsfähig sind. Dieses Problem behandeln wir in diesem Artikel nicht. Bei den anderen beschriebenen Arten von Verschlüssen verhält es sich ähnlich, aber die Zukunft sieht vielleicht heller aus.

Aufgrund der Bewegung des Verschlusses ist auch die Anzahl der Fotos pro Sekunde begrenzt. Bewegliche Teile können sich einfach nicht unendlich schnell bewegen.

Der mechanische Verschluss hat auch eine gewisse Lebensdauer, sodass er ausfallen kann und die Kamera zum Service gebracht werden muss. Zufall spielt hier eine Rolle, bei manchen können die Lamellen nach hunderttausend Fotos auseinanderfallen, während andere mit einer Million Bildern auf ihrem Konto weiterhin fotografieren.

Elektronischer Verschluss

Es wäre großartig, sich von den mechanischen Verschlüssen lösen zu können, und es scheint, dass die Lösung darin besteht, den Sensor einfach elektronisch einzuschalten und nach einer Weile das Ergebnis abzulesen, d.h. die Anzahl der Photonen in jedem Pixel. Das ist ein guter Anfang und genau so funktioniert ein typischer elektronischer Verschluss, aber leider ist die Realität auch hier nicht ganz so einfach.

Bei den derzeit am häufigsten verwendeten CMOS-Sensoren erfolgt das Lesen zeilenweise. Der Lesevorgang dauert also überraschend lange. Während der mechanische Verschluss die Belichtung in ungefähr 1/200 Sekunden abschließen kann, benötigt die Elektronik ungefähr 1/30 Sekunden, um den Vorgang abzuschließen und die Anzahl der Photonen vom gesamten Sensor abzulesen. Je nach Modell sind teurere und neuere Geräte in der Regel schneller.

Sie können die gesamte Situation mit dem zeilenweisen Scannen vergleichen. Nur das anstelle von Dokumenten eine sich bewegende Live-Szene gescannt wird, was zu Problemen führt.

Wenn Sie ein sich schnell bewegendes Objekt aufnehmen oder sich die Kamera während der Aufnahme von einer Seite zur anderen bewegen, wird das Bild schief, es treten verschiedene Verzerrungen auf oder bei einem Video wird das Bild verwackelt (Jello-Effekt).

Mechanischer oder elektronischer Verschluss? Was sind die Unterschiede und welchen soll man wählen?
Ein klassisches Problem des elektronischen Verschlusses beim Bewegen der Kamera während der Aufnahme. Die Häuser stehen in Wirklichkeit nicht so schräg. Die schnelle Belichtung (hier 1/2000 s) spielt hier keine Rolle.
Mechanischer oder elektronischer Verschluss? Was sind die Unterschiede und welchen soll man wählen?
Die Bewegung des Ventilators wurde vom mechanischen Verschluss korrekt erfasst, aber beim elektronischen Verschluss wurde er bei gleicher Zeit (1/4000 s) erheblich verzerrt.

Ein weiterer unschöner Effekt tritt in Räumlichkeiten auf, die von schnell blinkenden Lichtern (Leuchtstofflampen, LEDs) beleuchtet werden. Die Intensität des Lichts ändert sich schneller, als die gesamte Sensoroberfläche „gescannt“ werden kann, wodurch Linien, die Licht und Linien ohne Licht erfassen. Ähnliches geschah auf dem Bild des Ventilators, wo in einigen Linien nur Tageslicht scheint und in anderen mit der Leuchtstofflampe kombiniert wird.

Mechanischer oder elektronischer Verschluss? Was sind die Unterschiede und welchen soll man wählen?
Der elektronische Verschluss hat das Flackern der Deckenleuchte erfasst.

Der elektronische Verschluss kann auch nicht mit einem Fotoblitz verwendet werden.

Um die Scan-Geschwindigkeit zu maximieren, haben sich viele Hersteller dafür entschieden, Bilder mit geringerer Qualität zu erzeugen, z. B. nur 12 statt 14 Bit Informationen von jedem Pixel zu lesen, was zu einem etwas höheren Rauschen führt.

Auf der anderen Seite stellt sich beim elektronischen Verschluss nicht die Frage der Langlebigkeit, er verursacht keine Vibrationen und ermöglicht Ihnen, viele Bilder pro Sekunde aufzunehmen. Er ist auch völlig geräuschlos, obwohl die Aufnahme selbst möglicherweise nicht ganz leise ist – man hört, wie der Verschluss geschlossen wird.

Wie wäre es, die Vorteile beider Ansätze zu kombinieren?

Elektronischer erster Verschlussvorhang

Bei einigen Kameras können Sie die Belichtung elektronisch einleiten und mit einer mechanischen Lamelle beenden, damit der Sensor in Ruhe im Dunkeln die Photonen lesen kann, die gerade eintreffen. Suchen Sie nach dem englischen Begriff electronic front/first curtain shutter (EFCS) für diese Technologie.

Dieser Vorgang ist besonders bei spiegellosen Kameras, bei denen der erste Verschlussvorhang bereits vor dem Scannen aus dem Weg gekippt ist, einfach. Der elektronische erste Verschlussvorhang kommt aber auch bei Spiegelreflexkameras vor.

Jetzt haben wir die Vibrationen und das Problem des langsamen Scannens beseitigt. Aber auch hier ist nicht alles rosig.

Der elektronische erste Verschlussvorhang ist oft für relativ längere Zeiten ausgelegt, da er bei kurzen Zeiten (1/4000 s usw.) zu einer ungleichmäßigen Beleuchtung des Bildes führen kann. Es ist schwierig, den mechanischen und elektronischen Verlauf durch den Sensor zu koordinieren. In einigen Fällen können Streifen im Bild entstehen.

Außerdem verschlechtert sich das Bokeh bei sehr kurzen Zeiten mit sehr lichtstarken Objektiven. Der Grund ist der wenige Millimeter unterschiedliche Abstand der mechanischen Lamelle und ihres elektronischen Gegenstücks vom Sensor. (Eine ausführliche Erklärung finden Sie hier.)

Mechanischer oder elektronischer Verschluss? Was sind die Unterschiede und welchen soll man wählen?
Zwei kombinierte Aufnahmen, die im Bereich der weißen Linie unterteilt sind. Beide wurden mit einem 85/1.4-Objektiv und einer Belichtung von 1/2500 s aufgenommen. Links der mechanische Verschluss, rechts der Verschluss mit dem elektronischen ersten Verschlussvorhang, der den oberen Rand der Kreise abgedunkelt hat.

Welchen Verschluss soll man wählen?

Bei vielen modernen Geräten können Sie zwischen zwei oder allen der drei oben genannten Optionen wählen.

Mechanischer oder elektronischer Verschluss? Was sind die Unterschiede und welchen soll man wählen?
Verschiedene Verschlussmodi an einer Kamera.

Wenn Sie kein Risiko eingehen möchten, ist der mechanische Verschluss die sicherste Lösung. Sie erhalten keine fantastische Aufnahmegeschwindigkeit und die einzelnen Pixel sind möglicherweise etwas unscharf, aber ansonsten funktioniert alles zuverlässig.

Es stehen jedoch bessere Möglichkeiten für kompromisslose Qualität zur Verfügung. Manchmal finden Sie die Option der automatischen Umschaltung im Menü, wo der Prozessor für Sie entscheidet und bei relativ langen Zeiten den elektronischen ersten Verschlussvorhang verwendet, während er bei kürzeren auf eine mechanische Lösung umschaltet. Dies ist dann eine universelle Variante.

Wenn Sie diese Automatisierung nicht zur Verfügung haben, müssen Sie eine Entscheidung treffen. Die spezifischen Parameter jedes Verschlusses hängen vom Gerät ab. Es lohnt sich also, die Diskussionsforen im Internet durchzugehen. Typischerweise ist der „elektronische erste Verschlussvorhang“ eine gute erste Wahl. Wenn Sie auf dem Bild Problembereiche sehen, können Sie jederzeit auf den mechanischen Verschluss zurückgreifen.

Der vollelektronische Verschluss ist ideal, wenn Sie so leise wie möglich sein möchten oder die maximale Anzahl von Bildern pro Sekunde wünschen. Abhängig vom Kameratyp können Sie jedoch für diese Privilegien mit etwas mehr Rauschen und Problemen bei künstlicher Beleuchtung zahlen.

Der Heilige Gral – Globaler elektronischer Verschluss

Kamerahersteller nähern sich allmählich einem universell einsetzbaren sogenannten globalen elektronischen Verschluss, der alle Pixel gleichzeitig einschalten und dann in einem einzigen Moment wieder ausschalten bzw. lesen kann. Die beschriebenen Probleme würden entfallen und wir würden ein universelles System erhalten. Diese Technologie existiert bereits – sie wird nur in manchen Kameras verwendet – weist jedoch bisher ein höheres Rauschen und andere technische Probleme auf, sodass sie zurzeit noch perfektioniert wird. Es wird noch eine Weile dauern, daher ist es gut zu lernen, mit der Technologie zu arbeiten, die uns derzeit unsere Kameras bieten.

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