Global Shutter

15. März 2024

von Herbert Päge

Stefan Steib geht der Frage nach, wie sich der Global Shutter Sensor auf neue Fotoideen auswirken kann.

Global-Shutter-Lösung. Diese bringt, wie bei RED üblich, immer technologisches Neuland. Aber dass sie so was können, hat RED schon oft bewiesen. Wer wissen will, wie gut das tatsächlich funktioniert, sollte sich das verlinkte Video dazu anschauen.

Ultrakurze Blitzbelichtungszeiten, ein Aufbruch in neue Foto-Welten, wohin noch kein Mensch gereist war … Das war die Ankündigung der Sony A9 III und des darin verbauten Backside-Illuminated-Pregius-S-Chips 1, was mich spontan so sehr begeisterte, dass ich die A9 III vorab bestellte. Würden viele meiner Fotoideen, die ich jahrelang mit mir rumgetragen hatte, endlich möglich? Hier ein Exzerpt meiner Überlegungen zum Global Shutter Sensor.

Die Global-Shutter-Technologie (bei Stacked-CMOS-Chips) gab es ja schon einige Jahre, meist in Video- und wissenschaftlichen Kameras. Daher erst einmal ein kurzer Vergleich und ein Blick auf die konventionellen Sensoren.

Bei dieser Rolling-Shutter-Technologie (kurz RS) wird das Bild zeilenweise aufgenommen, was bedeutet, dass jede Bildzeile mit zeitlichem Versatz erfasst wird. Diese sequenzielle Erfassung kann zu Verzerrungen führen, bekannt als der Rolling-Shutter- oder Jello-Effekt. Dies äußert sich vor allem in verzerrten oder geneigten Objekten bei schnellen Bewegungen und Schwierigkeiten bei der Aufnahme von Szenen mit schnellen Lichtwechseln (z. B. Neon-Flicker) und besonders bei Blitzlicht wegen der Synchronisationszeit.

Rolling Shutter

Bisher verwenden die meisten großen Kamerahersteller, wie Sony, Nikon, Canon und Panasonic, in einem Großteil ihrer Produktpalette Rolling-Shutter-CMOS-Sensoren. Der Rolling-Shutter ist aufgrund seiner Kosteneffizienz und der Fähigkeit, höhere Auflösungen und längere Belichtungszeiten pro Pixel zu erreichen, billiger in der Produktion und Systemeinbindung. Smartphones, die meisten Videokameras und bisher alle Fotokameras verwenden Rolling-Shutter-Sensoren. Denn wie man anhand des doch stattlichen Preises von knapp 7.000 Euro der Sony A9 III sehen kann: Billig bekommt man diese Technologie mit ausreichend Megapixeln für heutige Ansprüche (also einem Minimum von mehr als 20 Mpix) nicht.

Im Gegensatz zum Rolling-Shutter erfasst der Global Shutter ²(kurz GS) das gesamte Bild gleichzeitig. Alle Pixel des Sensors werden simultan ausgelesen, was bedeutet, dass es keine zeitlichen Verschiebungen zwischen den Zeilen oder Spalten des Bildes gibt.Blitzsynchronisation ist mit allen „Verschluss“-Zeiten möglich (es gibt aber keinen mechanischen Verschluss mehr, nur noch einen elektronischen). Dies eliminiert Verzerrungen bei schnellen Bewegungen und ist ideal für Anwendungen, bei denen Präzision von entscheidender Bedeutung ist, wie z. B. in der wissenschaftlichen Forschung, bei Hochgeschwindigkeitsaufnahmen, in der industriellen Bildverarbeitung und bei Videoaufnahmen. Es treten eben keine Jello-Effekte bei schnellen Bewegungen mehr auf, und der Global Shutter ist optimal geeignet für die Aufnahme von schnell bewegten Objekten oder bei schnell wechselnden Lichtverhältnissen.

Allerdings sind Global-Shutter-Chips …

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