"Globale" Foto-Revolution im Anmarsch: Neue Sensortechnik wird Fotografie verändern

Es ist der Heilige Gral der Fotografie. Stellen Sie sich vor, jemand hätte einen Akku erfunden, der 10mal so viel Kapazität bei einem Zehntel Größe, einem Zehntel Ladezeit und einem Zehntel des Preises hätte und der nebenbei noch beliebig oft aufgeladen werden kann, ohne signifikant zu altern. Klingt utopisch, ist utopisch, aber so etwas Ähnliches bedeutet die Entwicklung des sogenannten "Global Shutter" für die Welt der Foto- und Videografie.

Gemeint ist damit eine neue Technik, wie der "Verschluss" (engl.: Shutter) beim Aufnehmen von Bildern funktioniert. Der Verschluss ist eine Art Blende, die es auch in analogen Filmkameras schon gegeben hat und die unverzichtbar zur Belichtungssteuerung ist. Am weitesten Verbreitet ist der Schlitzverschluss und der funktioniert so, wie hier auf Wikipedia beschrieben. Kurz gesagt wird dabei das Licht in einem mehr oder weniger
breiten Streifen (je nach Belichtungszeit) von oben nach unten wie mit einer Rolle auf den Sensor bzw. den Film "gemalt". Elektronische Bildsensoren moderner Digitalkameras benötigen solch einen mechanisch ablaufenden Verschluss nicht zwingend, aber selbst wenn diese mit einem vollelektronischen Verschluss arbeiten, wird auch hier das Bild quasi Zeilenweise von oben nach unten erzeugt, weil – stark vereinfacht ausgedrückt – nicht alle lichtempfindlichen Pixel gleichzeitig belichtet werden können. Dazu müsste nämlich jeder Bildpunkt auch seinen eigenen Analog/Digital-Wandler haben – oder es müsste andere Lösungen geben, um die Messdaten aller Pixel irgendwie gleichzeitig in digitale Werte umsetzen zu können. Genau daran arbeiten die Forscher nun schon seit vielen Jahren, aber echte Durchbrüche blieben ihnen bisher verwehrt. – Bis jetzt!

Beinahe zeitgleich haben in dieser Woche sowohl Sony als auch Panasonic Erfolge bei der Entwicklung des Global Shutter angekündigt, wobei die Ergebnisse sehr unterschiedlich aussehen. Während Sony einen Backside Illumination (BSI) CMOS Sensor mit Global Shutter vorstellte, der jedoch nur eine Auflösung von heute kaum zu gebrauchenden 1,46 Megapixeln hat, verkündete Panasonic einen Durchbruch mit einem "Organic Photoconductive Film" (OPF) CMOS-Sensor, der Global Shutter bei 8K-Auflösung (36 Megapixel) bieten soll.

Nun aber erstmal zu der Frage, was denn an diesem Global Shutter so toll sein soll. Die Notwendigkeit für den oben beschriebenen Verschluss – egal ob mechanisch oder elektronisch ablaufend – führt in der Praxis zu gewissen Nachteilen. Einer der bekanntesten davon ist der Rolling Shutter Effekt, der dazu führt, dass vertikale Linien im Bild durch horizontale Bewegungen (z.B. Kamera-Schwenks oder fahrende Autos) verzerrt werden. Das sieht dann so aus:


Eine sehr viel tiefergehende Beschreibung des Rolling Shutter Effekts finden Sie in diesem Video:

Lange Rede, kurzer Sinn: Mit einem echten Global Shutter lässt sich dieser unerwünschte Effekt komplett vermeiden. Aber das ist längst nicht alles, was es an Vorteilen bringt. Eigentlich noch viel interessanter als die Beseitigung des lästigen Rolling Shutter Effekts ist die Möglichkeit, bei gleichzeitiger Belichtung aller Bildpunkte damit auch jeden einzelnen Bildpunkt in der Belichtung steuern zu können, anstatt nur eine einheitliche Belichtung auf die gesamte Sensorfläche anzuwenden. Damit ließe sich ein Manko beseitigen, das sowohl Film als auch digitale Aufnahmen von der menschlichen Fähigkeit zur Wahrnehmung von Licht und Schatten bisher unterschied.

Stellen Sie sich vor, Sie sitzen in einem Raum und blicken in Richtung eines Fensters. Sie selbst können sowohl die Details im Raum, als auch die Landschaft durch das Fenster gleichzeitig erkennen. Sie sehen also draußen einen blauen Himmel, Details in Wolken etc. und drinnen die Dinge vor Ihnen auf dem Tisch. Und das beides gleichzeitig mit ausreichendem Kontrast. Wenn Sie nun dieselbe Szene mit einem beliebigen Fotoapparat aufnehmen, sei es Ihr iPhone oder eine High-End-Digitalkamera, dann wird entweder die Außenszene hinter dem Fenster überbelichtet oder die Details im Innenraum unterbelichtet sein. Um das zu vermeiden, musste man bisher aufwändig mit Mehrfachbelichtungen arbeiten: einmal eine Belichtungsmessung für das Fenster, eine weitere für den Innenraum. Anschließend mussten die beiden Bilder so miteinander kombiniert werden, damit sowohl das Fenster als auch der Innenbereich eine natürlich aussehende Belichtung aufweisen. Hier sind zwei Beispiele von Panasonic, wie sich das Problem mithilfe des neu entwickelten Sensors mit Global Shutter umgehen lässt:


Das ist eines der größten Probleme der Fotografie, dass die aufgenommenen Szenen oft nicht so aussehen, wie wir Menschen sie tatsächlich wahrnehmen, weil das Verhältnis zwischen hellen und dunkleren Bereichen anders abgebildet wird. Der Global Shutter könnte, zumindest in der von Panasonic gezeigten Technologie, hier einen großen Durchbruch bedeuten und durchgehend korrekt belichtete Aufnahmen ermöglichen, ohne aufwendige Mehrfachbelichtungen oder HDR-Kompositionen erstellen zu müssen. Doch da ist noch mehr. Panasonic beschreibt in seiner Meldung, dass der OPF-CMOS-Sensor erstmals auch einen stufenlos einstellbaren, elektronischen ND-Filter bietet (ND= Neutrale Dichte). ND-Filter sind im Prinzip wie Sonnenbrillen für Kameras, mit denen man die Szene künstlich verdunkeln und damit die Belichtungszeit gewollt verlängern kann, ohne die Farbdarstellung zu beeinträchtigen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, bei hellem Tageslicht aufnahmen von sich bewegendem Wasser mit langer Belichtungszeit zu machen, wodurch das Wasser wie glattgebügelt oder sogar wie Nebel aussieht. Hier ein Beispiel:


Mit der von Panasonic vorgestellten Technologie lässt sich durch einfache Absenkung der Spannung die Empfindlichkeit der lichtempfindlichen Sensorpixel verringern, was den Effekt eines ND-Filters hat, der sonst vor das Objektiv geschraubt oder woanders im Lichtweg eingefügt werden muss.

Das klingt alles fantastisch und wird die Welt der Fotografie sicher einen guten Schritt voranbringen. Die Sache hat nur einen Haken: Weder Sony noch Panasonic haben bislang konkrete Produkte oder auch nur einen Zeitplan angekündigt, bis wann Sensoren mit Global Shutter marktreif sind. Im Falle von Sonys Technologie scheint eine Anwendung in realen Kameras auch noch etwas weiter in der Ferne zu liegen, weil der gezeigte Sensor mit 1,46 Megapixeln kaum dem heutigen Bedarf an Auflösung gerecht würde. Wie lange es dauern wird, Sonys Technologie mit ausreichender Auflösung marktreif zu entwickeln, steht in den Sternen. Sehr viel näher an der Marktreife scheint Panasonic mit seinem 36-MP-Sensor zu sein, doch auch hier ist nicht bekannt, wann beispielsweise eine Lumix-Kamera mit so einem Sensor in den Handel kommen könnte. Panasonic schreibt in seiner englischsprachigen Pressemeldung:
Panasonic
In the future, we will utilize this OPF CMOS image sensor technology in various applications such as broadcasting cameras, surveillance cameras, industrial inspection cameras, automotive cameras, etc., and will contribute to realize high resolution, high speed and high precision imaging and sensing functions.

Das lässt leider ausgerechnet herkömmliche Foto/Videokameras und auch Smartphones mehr oder weniger außen vor. Dennoch ist es ein riesiger Durchbruch, dass es Sony und Panasonic gelungen ist, funktionierende Bildsensoren mit Global Shutter zu entwickeln, wobei Panasonics Ansatz hier aus meiner Sicht noch deutlich vielversprechender ist. Die Beschreibung von Panasonic enthält noch mehr Vorteile, wie eine verbesserte, pixelbasierte Rauschunterdrückung. Und über die von Panasonic und Sony genannten Vorteile hinaus ermöglichen Global-Shutter-Sensoren noch andere Dinge, wie zum Beispiel eine bessere Blitzsynchronisation mit kürzeren Verschlusszeiten.

Im Gegensatz zur Akkutechnik, wo man auch immer wieder von Durchbrüchen liest, die dann aber nie zu kommen scheinen, dürfte sich die Situation hier anders darstellen. Kameras mit Global Shutter Sensoren dürften nur noch wenige Jahre von der Marktreife entfernt sein. Das könnte der Branche, die in letzter Zeit irgendwie etwas träge und auch ein wenig langweilig geworden ist, einen wichtigen Schub geben.

Weitere Details zu den beiden Vorstellungen finden Sie hier:

"Sony Develops a Back-Illuminated CMOS Image Sensor with Pixel-Parallel A/D Converter That Enables Global Shutter Function"

"Panasonic Develops Industry's-First 8K High-Resolution, High-Performance Global Shutter Technology using Organic-Photoconductive-Film CMOS Image Sensor"

Kommentare

steinb_i25.02.18 09:07
Ich mag mich irren, aber kann man nicht schon ewig Kameras für die Industrielle Bildverarbeitung mit Global Shutter kaufen? Ist die Revolution hier der Einsatz im Consumer-Bereich?
+2
Borbarad25.02.18 09:20
Panasonic hat einen Zeitplan.

Die GH6/7 soll 8k können mit allen Features. Und zwar zu den Olympischen Spielen 2020.

Steht auch in deren Präsentationen immer wieder.

Nur ob das schon ein organischer Sensor wird ist nicht klar. Global Shutter und 8k sind zu erwarten.

B
+3
Wurzenberger
Wurzenberger25.02.18 09:23
steinb_i
Ich mag mich irren, aber kann man nicht schon ewig Kameras für die Industrielle Bildverarbeitung mit Global Shutter kaufen? Ist die Revolution hier der Einsatz im Consumer-Bereich?

Bei CCD-Camcordern gibts das schon ewig, nur halt eben mit der entsprechenden geringen Auflösung.
0
uni.solo25.02.18 09:27
Ja, abseits des Konsumermarktes scheint das schon verbreiteter Standard zu sein. Wenn der Bericht von Panasonic explizit diesen Bereich betont hätte, wäre es neu gewesen, bei Basler wird man darüber vielleicht nur müde lächeln, da wurden GS Lösungen basierend auf Sony Sensoren schon vor 6 Monaten vorgestellt

+1
Sitox
Sitox25.02.18 09:57
Ich nähme den Akku mit 10mal so viel Kapazität bei einem Zehntel Größe, einem Zehntel Ladezeit und einem Zehntel des Preises. Auf jeden Fall.
+2
pit1958ffm25.02.18 10:04
Der Reiz an der Fotografie ist doch eigentlich das Spiel mit Kontrasten, Lichtern und Schatten, oder?

Eine Kamera wegwerfen würde ich deswegen nicht, wenn es ein Smartphone irgendwann könnte, warum nicht?
0
Alexhibition25.02.18 10:11
Die Einleitung mit dem Akku finde ich etwas verwirrend. Was hat ein global shutter mit einem super tollen, kleinen und dennoch günstigen Akku zu tun?
0
uni.solo25.02.18 10:26
Alexhibition
Die Einleitung mit dem Akku finde ich etwas verwirrend. Was hat ein global shutter mit einem super tollen, kleinen und dennoch günstigen Akku zu tun?
Das war der Versuch, den Entwicklungsschritt Global Shutter in der Fotografie zu einem geläufigeren Thema in Relation zu stellen. Meiner Meinung nach durchaus gerechtfertigt. „Fotografieren so wie der Mensch sieht“ gewissermaßen...
+4
barabas25.02.18 10:38
pit1958ffm
Der Reiz an der Fotografie ist doch eigentlich das Spiel mit Kontrasten, Lichtern und Schatten, oder?

Eine Kamera wegwerfen würde ich deswegen nicht, wenn es ein Smartphone irgendwann könnte, warum nicht?

Nun gerade bei den Smartphone Kameras geht die (automatische) HDR Funkion ja im Grund schon in die Richtung grosse Kontrastunterschiede zu kompensieren ohne das man wie früher zunächst unterschiedliche Belichtungsreihen schießen muss um diese dann mühsam Zuhause noch zusammen zu frickeln.
Die Ergebnisse sind hier ja schon oftmals besser als ohne HDR
0
Rasmidas
Rasmidas25.02.18 10:40
steinb_i

Ja es gibt schön länger Global Shutter Kameras. RED und Black Magic z.B. Jedoch haben diese Kameras, wenn sie in GS filmen, weniger Dynamikumfang, als im RS!
+3
ratz-fatz
ratz-fatz25.02.18 13:25
Von der Mamiya RB67/RZ67 oder der Hasselblad her bekannt ist das Prinzip "Zentralverschluss", der sich nicht als Bestandteil des Kameragehäuses unmittelbar vor der Filmebene (oder vor dem Sensor) befindet – sondern prinzipbedingt stets Bestandteil des jeweilig verwendeten Objektives ist. Auch die Fachkameras nach dem Prinzip der "optischen Bank" arbeiten mit einem Zentralverschluss im Objektiv. Nachteilig ist die aufgrund der Mechanik resultierende Begrenzung der Verschlusszeit, die selten kürzer als 1/1.000 Sek. ist (was sich jedoch mit ND-Filtern beliebig kompensieren lässt). Die Vorteile eines Zentralverschlusses entsprechen dem, was hier im Artikel erwähnt wurde.
Mir fällt gerade ein, dass es auch für die Leica Objektive mit Zentralverschluss gibt.
+2
ratz-fatz
ratz-fatz25.02.18 13:39
Fehlerkorrektur: Korrektur mit ND-Filter natürlich nur bei Aufnahmen in besonders heller Umgebung möglich, für die Aufnahme von Actionbildern hilft das natürlich nicht, wenn ohne Blitz fotografiert wird. Interessant sind allerdings hierbei die Möglichkeiten, weil eine extrem kurze Belichtungszeit auch beim Blitzen gewählt werden kann.
+1
Gammarus_Pulex
Gammarus_Pulex25.02.18 16:14
ratz-fatz:
Die Fuji X100er haben übrigens auch einen Zentralverschluss - meines Wissens.
0
colouredwolf25.02.18 17:05
steinb_i

Nein, gibt es leider nicht.
Es gibt nur sehr schnelle Sensoren, mit sehr breiten Bus, und sehr leistungsstarken Prozessoren. Im Extremfall vier bis acht Sensoren pro Pixellinie.
Kostet halt. Pro Pixel rund 1 € oder mehr.
0
colouredwolf25.02.18 17:09
Wurzenberger
steinb_i
Ich mag mich irren, aber kann man nicht schon ewig Kameras für die Industrielle Bildverarbeitung mit Global Shutter kaufen? Ist die Revolution hier der Einsatz im Consumer-Bereich?

Bei CCD-Camcordern gibts das schon ewig, nur halt eben mit der entsprechenden geringen Auflösung.

Mit geringer Auflösung, mit geringer Bildfolge, mit sehr geringer Dynamik.
Und ist auch kein Global Shutter sondern serielles Auslesen.

Global Shutter hingegen benötigt eine Datenverarbeitung die rund 10^9 bis 10^15 derjenigen von CCD-Camcordern entspricht.
0
Stefab
Stefab25.02.18 18:27
Wurzenberger
Bei CCD-Camcordern gibts das schon ewig, nur halt eben mit der entsprechenden geringen Auflösung.
Ja, das dachte ich beim lesen auch. CCD-Kameras lichten doch das ganze Bild (nahezu?) gleichzeitig ab, daher gibt es keinen Rolling-Shutter Effekt. Aber wenn das dann für höhere Auflösungen auch geht, ist dann wohl neu oder nur im Consumer-Bereich?

Und ND-Filter bringen es nicht nur für Langzeitbelichtungen, sondern auch zum filmen, damit man immer so rund die halbe Framerate als Belichtungszeit haben kann, also z.B. bei 25 Bildern pro Sekunde dann immer rund 1/50 Belichtungszeit - damit die Bewegungsunschärfe auch in hell beleuchteten Szenen passt.
0
Stefab
Stefab25.02.18 18:34
Sitox
Ich nähme den Akku mit 10mal so viel Kapazität bei einem Zehntel Größe, einem Zehntel Ladezeit und einem Zehntel des Preises. Auf jeden Fall.
Ich auch! Dann kann man auf die Verbrenner-Fahrzeuge komplett verzichten - wenn dann plötzlich statt ~500km gleich 5.000km pro Ladung gehen und das zum gleichen Preis - oder man baut halt mal nen Akku für 1.000km ein, dafür kostet das Auto nur 10.000€. LKWs, wie der Tesla-Semi können dann auch gleich mehrere Tausend km am Stück fahren, usw.
Und der Akku kann nach dem das Fahrzeug schon das zeitliche gesegnet hat, ins nächste eingebaut werden. (unendlich viele Ladezyklen)
Am besten noch tiefentladbar ohne Folgeschäden.
0
macuser96
macuser9625.02.18 18:53
"Canon develops global shutter-equipped CMOS sensor that achieves expanded dynamic range through new drive method" - August 31, 2016, Canon Inc.


Also diese "Revolution" hat offenbar mindestens schon vor eineinhalb Jahren stattgefunden. Seit dem hat sich bei Canon-Consumer-Produkten genauso wenig getan, wie es wohl bei Sony und Panasonic noch einige Zeit sein wird. Insofern also ein etwas seltsam anmutender Jubel-Artikel.
0
steinb_i25.02.18 20:17
colouredwolf
steinb_iNein, gibt es leider nicht.
Es gibt nur sehr schnelle Sensoren, mit sehr breiten Bus, und sehr leistungsstarken Prozessoren. Im Extremfall vier bis acht Sensoren pro Pixellinie.
Kostet halt. Pro Pixel rund 1 € oder mehr.

Dann ist das was z.B. Basler als Global Shutter CMOS Sensor anbietet nur eine Marketing-Bezeichnung und kein echter Global-Shutter?
0
sonorman
sonorman25.02.18 21:14
steinb_i
colouredwolf
steinb_iNein, gibt es leider nicht.
Es gibt nur sehr schnelle Sensoren, mit sehr breiten Bus, und sehr leistungsstarken Prozessoren. Im Extremfall vier bis acht Sensoren pro Pixellinie.
Kostet halt. Pro Pixel rund 1 € oder mehr.

Dann ist das was z.B. Basler als Global Shutter CMOS Sensor anbietet nur eine Marketing-Bezeichnung und kein echter Global-Shutter?
Der Punkt ist Die Kunst ist, diese Technologie umzusetzen, ohne andere Kompromisse eingehen zu müssen, welche die heute übliche Qualität vermindern würde. Also z.B. schlechteres Rauschverhalten, stark eingeschränkte Auflösung etc.

Jeder Bildpunkt auf dem Chip ist ein Lichtsensor, der eine analoge Spannung erzeugt. Diese Spannung muss irgendwie digitalisiert werden. Um die Werte von beispielsweise Zehnmillionen Bildpunkten gleichzeitig digitalisieren zu können, muss quasi jeder Bildpunkt seinen eigenen A/D-Wandler haben. Siehe auch Artikel. Bisher ist das nur mit relativ niedrig auflösenden CMOS-Sensoren gelungen (wie auch bei Sony und anderen). CCDs sind dafür übrigens kein Ersatz. Dort können zwar alle Pixel gleichzeitig belichtet werden, aber die daraus resultierenden Werte müssen umständlich durch eine (oder sehr wenige) Datenleitungen in einen Zwischenspeicher geschrieben und anschließend seriell digitalisiert werden. Damit kann man zwar den Rolling Shutter vermeiden, aber keine der anderen beschriebenen Vorteile erzielen. Das ist also nicht die Art von Global Shutter, die man erreichen will.

Ich habe selbst noch nicht ganz durchschaut, wie Panasonic das mit dieser Kombination aus organischem und CMOS-Sensor hinbekommt, aber der Ansatz ist wirklich sehr vielversprechend und scheint erstmals ohne irgendwelche Nachteile auszukommen. Die Tatsache, dass damit noch keine konkreten Fotokameras angekündigt sind (eine Roadmap zählt da nicht), deutet aber darauf hin, dass es dennoch nicht ganz ausgereift ist. Ein bisschen Geduld ist daher wohl noch nötig, bis wir selbst herausfinden können, wieviel von den Versprechen eingelöst werden.
+4
JoMac
JoMac26.02.18 07:19
Danke für diesen verständlichen Artikel für mich als Laien !
+1
Perlensucher
Perlensucher26.02.18 08:58
steinb_i
Ich mag mich irren, aber kann man nicht schon ewig Kameras für die Industrielle Bildverarbeitung mit Global Shutter kaufen? Ist die Revolution hier der Einsatz im Consumer-Bereich?

Ja, du hast vollkommen Recht! Global Shutter Bildsensoren gibt es schon ewig. Auf dem Sensor selbst wird aber "meist" zeilenweise der Inhalt ausgelesen. Dies hat aber nichts mit der Bildaufnahme zu tun. Diese geschieht global. Global Shutter Sensoren gibt es sogar bis 48MP im Vollformat, also Profi Bereich.

Das Problem liegt womöglich bei kleinst Sensoren mit sehr kleinen Pixeln. Dort lassen sich womöglich aus Platzgründen keine weiteren Elemente integrieren um so zum Beispiel den Global Shutter zu integrieren. Das ist aber ein reines technisches Platzproblem, weil jeder Hersteller möglichst viele Auflösung auf kleinstem Raum anbieten möchte.

Das Ziel ist doch klar: "Viel Auflösung mit vielen Bilder in der Sekunde für viel Geld"
-1
Sideshow Bob
Sideshow Bob26.02.18 16:58
Als Global Shutter vermarktete Sensoren gibt es bei digitalen Videokameras schon lange, selbst in 4K (Blackmagic Produktion Cinema-Kamera 4K, Ursa mini in RS und GS-Variante, Sony F-55, etc.) In der Regel haben sie 2-3 Blenden weniger Dynamik im Vergleich zu RS-Sensoren (Arrivierten Alea, RED Dragon, etc.), weshalb sie nicht so populär sind. Bei Bewegtbild kommt ja noch dazu dass der Sensor konstant ausgelesen und verarbeitet werden muss, und dass auch bei nicht "High-Speed-Kameras" mittlerweile mit 240fps oder mehr in Videoformaten oder RAW. Eines der Probleme ist hier natürlich neben der Verarbeitung (AD-Wandlung/Quantisierung, De-Bayering, Farbraum-Konvertierung, LUT-Anwendung, Speichern, etc) das reine Auslesen des analogen Signals. Beholfen hat man sich hier bislang vor allem mit extrem schnellen Pufferspeichern, die zunächst möglichst gleichzeitig alle Bildpunkte auslesen (um RS zu vermeiden), dann aber nacheinander verarbeiten.

Im Featurefilm-Bereich, woin der Regel Kameras pro Produktion angemietet werden, kann ich ja die für meine Produktion passende Kamera wählen. Bei wenig Bewegung brauche ich in der Regel keinen GS, wenn ich Action mit viel Handkamera und Reißschwenks plane schon. Dann benötige ich halt viel Kontrolle über die Lichtverhältnisse wegen des reduzieren Kontrastumfangs des GS.

Bei Sport und Dokumentationen nervt der RS schon erheblich, dort habe ich aber selten die Kontrolle über die Licht- und Kontrastverhältnisse.

Also, der Global Shutter ist nicht die Revolution, aber wenn es gelingt GS mit hohem Kontrastumfang zu kombinieren ist es natürlich ein netter Fortschritt, zumal wenn es das Rauschen nicht zunimmt.

In der Fotografie ist natürlich die Prozessorleistung und Kühlung noch ein zusätzlichen Problem, auch wenn dort ein Lüfter seltener ein Problem ist als beim Ton-Film...
0
sonorman
sonorman26.02.18 17:12
Sideshow Bob
Du reduzierst den Die Sache in Deinen Ausführungen etwas zu sehr auf die Vermeidung von Rolling Shutter Effekten. Aber wie im Artikel beschrieben, sehe ich die Revolution eher im Bereich der Belichtung!

Dazu noch mal ein Auszug aus der im Artikel verlinkten Panasonic-Meldung:
In the OPF CMOS image sensor, by incorporating a large capacitor in the circuit part with a large available area, it is possible to realize both high sensitivity mode and high saturation mode with the same pixel structure merely by switching modes from the camera system. In the high sensitivity mode, it is possible to capture data up to a light intensity of 4.5k electrons with high sensitivity. Furthermore, by switching to the high saturation mode, it is possible to capture data up to a light intensity of 450k electrons. In this way, since the high saturation mode can capture up to 10 times the high sensitivity mode, it is possible to clearly display the fine winding structure of the lamp filaments, in which bright part gradation cannot be expressed, because it becomes overexposure in high sensitivity mode, as shown in Fig. 3 (a). Even in a scene with high contrast, such as shown in Fig. 5, from the facial expression of the person in the shadow of the stadium roof to the blue sky and clouds during a mid-summer day, and such as shown in Fig. 6, from the dimly lit room to the sunny garden, it will be possible to capture brilliant images without overexposure or underexposure.
0
Hans Hoos
Hans Hoos26.02.18 21:18
Bei allem Respekt. Ich glaube weder, dass die Global-Shutter-Technologie eine „Foto-Revolution“ ist, noch die „Fotografie verändern“ wird. Etwas mehr Feingefühl bei der Titelfindung würde euch ganz gut stehen, liebe MTN-Redaktion.
0
sonorman
sonorman28.02.18 20:18
Hans Hoos
Bei allem Respekt. Ich glaube weder, dass die Global-Shutter-Technologie eine „Foto-Revolution“ ist, noch die „Fotografie verändern“ wird. Etwas mehr Feingefühl bei der Titelfindung würde euch ganz gut stehen, liebe MTN-Redaktion.
Ich sehe darin ganz ohne Übertreibung Potential für eine technische Revolution!

Denk mal darüber nach: Zumindest die Panasonic-Lösung kann schon in gewissen Grenzen die Funktion der Blende auf Chip-Ebene übernehmen. Potentiell (also langfristig) läuft es sogar darauf hinaus, dass jedes einzelne Pixel quasi seine eigene „Blendensteuerung“ durch Anpassung der Empfindlichkeit erhält und die Irisblende damit den Weg des Klappspiegels und des mechanischen Verschlusses gehen und langsam obsolet werden wird.

Was wäre wohl, wenn der OPF-CMOS-Sensor für Smartphones fit gemacht wird? Heutige Smartphones haben (mit wenigen Ausnahmen) keine verstellbare Blende. Dadurch bedingt kann die Belichtung nur über die Belichtungszeit, die ISO oder per Bildprozessor nachträglich „zurechtgebogen“ werden. Mit dem OPF-CMOS ließen sich Probleme, wie starke Hell-Dunkel-Unterschiede sowohl beim Fotografieren, als auch bei Videoaufnahmen deutlich verringern. Laien könnten dadurch ohne Expertenwissen deutlich bessere Aufnahmen erzielen. Und das betrifft einen gigantischen Markt!

Ok, nüchtern betrachtet wird das später in Smartphones auch nur als ein Feature unter vielen vermarktet werden, sodass die Nutzer den dahinter stehenden technischen Durchbruch gar nicht als solchen erkennen werden. Aber es wäre nichtsdestotrotz eine technische Revolution mit enormem Nutzen. Ganz zu schweigen von den Möglichkeiten, die sich dadurch für hochwertige Kameras ergäben.

Aber erst mal müssen wir natürlich abwarten, ob sich diese Verheißungen auch tatsächlich in der Praxis so darstellen wird, oder ob wir nur in Babyschritten über viele Jahre Entwicklung dorthin gelangen werden.
0
Hans Hoos
Hans Hoos06.04.18 20:03
sonorman
Hans Hoos
Bei allem Respekt. Ich glaube weder, dass die Global-Shutter-Technologie eine „Foto-Revolution“ ist, noch die „Fotografie verändern“ wird. Etwas mehr Feingefühl bei der Titelfindung würde euch ganz gut stehen, liebe MTN-Redaktion.
Denk mal darüber nach: Zumindest die Panasonic-Lösung kann schon in gewissen Grenzen die Funktion der Blende auf Chip-Ebene übernehmen. Potentiell (also langfristig) läuft es sogar darauf hinaus, dass jedes einzelne Pixel quasi seine eigene „Blendensteuerung“ durch Anpassung der Empfindlichkeit erhält und die Irisblende damit den Weg des Klappspiegels und des mechanischen Verschlusses gehen und langsam obsolet werden wird.

Oje. Ich glaube, hier wirfst du einiges durcheinander. Die Blende ist eine Blende ist eine Blende ist eine Blende. Also ein Teil eines optisches Systems. Sie regelt nicht nur die Menge des einfallenden Lichts, sondern auch die Schärfentiefe – ganz wichtig!

Was du jedoch meinst, ist der Verschluss, der (zusätzlich) die Menge des einfallenden Lichts regelt. Hier gibt es natürlich auch den sogenannten Zentralverschluss (meist in Objektiven für Fachkameras verbaut). Dieser arbeitet von der Mechanik her ähnlich wie eine (Lamellen-)Blende – kennt aber nur zwei Zustände: auf und zu.

Das dritte (und letzte) Glied bei der Belichtung ist die Empfindlichkeit des Sensors, die sich ja bereits heute regeln lässt.

Insofern ist das, was du dir für die Zukunft wünschst, schon heute möglich. In dem Artikel geht es ja lediglich darum, wie der Chip nach der Belichtung ausgelesen wird.
0
Hans Hoos
Hans Hoos06.04.18 20:35
Nochmals zusammengefasst (kann meinen Kommentar leider nicht mehr bearbeiten). Du hast drei Faktoren bei der Belichtung:

  • Blende
  • Belichtungszeit
  • Sensorempfindlichkeit

Ziel ist es jetzt einen akzeptablen Kompromiss zu finden.

  • Offene Blende = geringe Schärfentiefe, aber viel Licht
  • Geschlossene Blende = hohe Schärfentiefe, aber wenig Licht
  • Lange Belichtungszeit = viel Bewegungsunschärfe, aber viel Licht
  • Kurze Belichtungszeit = wenig Bewegungsunschärfe, aber wenig Licht
  • Hohe Sensorempfindlichkeit = viel Bildrauschen, aber viel Licht
  • Niedrige Sensorempfindlichkeit = kein Bildrauschen, aber wenig Licht


Als Beispiel: wenn ich ein unbewegtes Objekt fotografiere, dann kann ich eine lange Belichtungszeit und eine niedrige Sensorempfindlichkeit wählen. Möchte ich dabei wenig Schärfentiefe haben, dann mach' ich die Blende auf und verkürze die Belichtungszeit.

Die meisten Leute machen sich darüber aber keine Gedanken, da das ja die Kamera ja für sie übernimmt. Wer aber mehr aus seinen Bildern rausholen will, der sollte sich darüber Gedanken machen. Zumal die meisten DSLRs auch einen halbautomatischen Belichtungsmodus zulassen – also die manuelle Auswahl/Bestimmung einer (oder zwei) der Variablen.
0

Kommentieren

Sie müssen sich einloggen, um die News kommentieren zu können.

OK MacTechNews.de verwendet Cookies unter anderem für personalisierte Inhalte, Seitenanalyse und bei der Auslieferung von Google-Anzeigen. Dies war zwar schon immer so, auf Wunsch der EU muss nun jedoch explizit darauf hingewiesen werden. Durch Nutzung der Website erklären Sie sich damit einverstanden. Weitere Informationen