Het zogenaamde rolling shutter-effect wordt regelmatig genoemd als een afbeeldingsfout van de camera. Zowel bij video als foto kan dat een storende vervorming bij de weergave van bewegende objecten geven. De global shutter leest het beeld in één keer uit in plaats van het achtereenvolgend naar beneden scrollen van de sensor. Camera’s met een global shutter zoals de Sony A9III, Nikon Z9H en Canon R1/R3 trekken daarbij de aandacht. Maar moet je nu echt met deze specificaties rekening houden of niet?
De belichting van de beeldsensor gaat via een sluiter (shutter). Die shutter bepaalt hoe lang de belichting duurt, de sluitertijd. En tevens hoeveel beeldjes per seconde er geschoten worden. De sluitertijd is bij fotografie een stuk gevarieerder dan bij video. In de praktijk van wel 60 seconden lang tot 1/8000ste seconde of korter. Bij de snelste tijden kan je het still beeld bevriezen. En bij de langere sluitertijden bij minder licht opnemen.
©RED Digital Cinema
Bij video zijn de praktische sluitertijden een stuk beperkter. Doorgaans neem je die van tweemaal de beeldsnelheid. Bijvoorbeeld bij 25 beelden per seconde die van 1/50 seconde. Daarmee is de beweging in normale videobeeld goed onbewogen vastgelegd. Bij highspeed opnamen kies je voor aanmerkelijk hoger sluitertijden.
Belichten kost tijd
Hoe je het ook wendt of keert, het belichten van een CMOS-beeldsensor kost tijd. En in die tijd kan het geschoten object zich in het beeldkader verplaatsen. Bij fotografie kies je een sluitertijd voor een eenmalige opname die past bij de bewegingssnelheid en de lengte van het objectief-brandpunt. Bij sport en actie bijvoorbeeld 1/500 of 1/000 seconden. En bij Formule 1 1/2000 – 1/5000 seconde. Een langer brandpunt geeft eerder ongewenste bewegingen van de camera. De beeldstabilisatie (OIS of IBIS) compenseert dat al grotendeels. Doch wie op safe wil spelen kiest een sluitertijd van 1 : de brandpuntsafstand. Bij een brandpunt van 400 mm dus 1/500 seconde.
Video bestaat uit een continu lopende reeks beelden. Bij weinig bewegende objecten is dat een voordeel. Een beetje trillen of verschuiving valt niet op. Echter wel als een opgenomen object hard roteert of een spurt trekt. Dan kunnen ongewenste bewegingen en/of vervorming optreden.
Mechaniacal Shutter
Mechanische en elektronische sluiter
De traditionele sluiter is van een mechanisch type. Dat bestaat uit metalen lamellen die zich snel openen en weer sluiten. Bij langere sluitertijden staan de sluiterlamellen helemaal open. Bij kortere sluitertijden dan 1/200 ste seconde staan lamellen niet meer helemaal open. Er is sprake van een zogenaamde sluiterspleet, gap. Hoe hoger de sluitersnelheid des te kleiner de gap. Dat kan problemen bij het flitsen geven omdat het beeld niet meer volledig wordt uitgelicht. Daarom is er een speciale sluitertijd voor flitssynchronisatie. De kortste sluitertijd is bij mechanische sluiters minder dan bij elektronische. Een voordeel is dat de mechanische sluiter een stuk goedkoper is dan de elektronische. Zij zijn in trek bij zowel foto- als videocamera’s. In principe belicht de mechanische sluiter de beeldsensor in één keer helemaal uit. Bij een elektronische sluiter verzorgt de beeldsensor zelf de belichtingsduur. Dit elektronische door rijen lichtgevoelige pixels aan en uit te schakelen.
Electronic Shutter
Film je op 1/50 ste seconde dan staat de lichtgevoeligheid ook 1/50 seconde lang aan. De gewone beeldsensor leest bij een elektronische sluiter de pixelinformatie van boven naar beneden af. Dat heeft als voordeel geen grote datahoeveelheden in korte tijd uitgelezen. Hoe groter en meer MP’s er op de beeldsensor gaan des te hoger de datarates die de beeldverwerking belasten. Een ander voordeel is dat elektronische sluiters veel minder slijten dan mechanische. Mechanische sluiters krijgen aanmerkelijk eerder mankementen. Het nadeel is het hierna besproken rolling shutter-effect. Onder andere het verbuigen van rechte lijnen, wielbeleffect en het doorzakken als ‘gelei’. Een systeemcamera voor foto en video kent drie mogelijkheden.
- Alleen mechanisch.
- Zowel mechanisch als elektronisch.
- Alleen elektronisch (global) shutter.
Rolling shutter
Een rollende sluiter rolt als het ware de CMOS-sensor af. Doorgaans van boven naar beneden. De belichtingstijd is de periode tussen het open gaan en weer sluiten van de sluiter. In die tijd worden de pixels op de beeldsensor regel na regel belicht. Er ontstaat een tijdsverschil tussen het lezen van de eerste en laatste pixelregel op de sensor. Met als gevolg dat een snel bewegend object aan het einde van de sluiteropname op een andere positie in het beeldkader staat dan aan het begin. Dat kan leiden tot vervorming (warping of wobbling), belichtingsverschillen en onscherpte.
Rolling Shutter-Shutter speed: 1/2000-Global Shutter-©studiobinder
De hamvraag is en blijft in hoeverre de video/fotograaf daar in de praktijk nu echt last van heeft? In ieder geval niet in de portemonnee. Standaard foto- en hybridesysteem camera’s met een licht rolling shutter-effect zijn wel twee- tot driemaal goedkoper dan modellen met een speciale global shutter. Bij de fotografie is het effect doorgaans niet tot nauwelijks zichtbaar. Wel opletten bij sport en actie. In geval van video vooral bij snel draaiende of voortbewegende en extreme pans. Een waarschuwing betreft camera’s met veel megapixels op de beeldsensor, Met meer dan 40 MP is de kans op een rolling shutter-effect groter. En in geval van 60 tot 100 MP kan een videocamera in deze teleurstellen.
N.B.: Een aantal programma’s voor het nabewerken van video voorziet in een corrigerend filter voor het rolling shutter-effect. Dit is echter niet zaligmakend. Een kien oog blijft het toch zien.
Global shutter
Een global shutter leest de gehele beeldsensor in één keer uit. Weg met het rolling shutter-effect en aanbevolen voor video/fotocamera’s met een hoge resolutie en snelle framerates! Voor video kan het niet op bij flitsende (race-)actie en snelle camerabewegingen zoals vloeiende pans. Hoge beeldsnelheden vormen geen enkel bezwaar. Ook de fotografie kan baat hebben bij een global shutter. Ook hier nooit meer vervorming. En je kunt bij vrijwel elke sluitertijd synchroon flitsen. In het algemeen is een global shutter groter, heeft meer megapixels en grotere lichtgevoelige sensorpuntjes (de photosites). Dat maakt deze sensor lichtsterker en minder gevoelig voor onderlinge interferentie tussen de pixels. Zoals gezegd geven global beeldsensoren met meer dan 40MP een stortvloed aan data tegelijk af. Dat vergt ondersteuning door extra camerageheugen en snelle beeldprocessoren. Het prijskaartje voor de camera pakt daardoor al gauw zo’n € 1.000,- hoger uit.
Tot slot
Het antwoord luist over het rekening houden met rolling en global shutter: alleen als het er ook echt toe doet. Bij fotografie een stuk minder dan bij video. Bij de gebruikers van hybride systeemcamera’s met een hoog aantal MP en bij actievideo zeer zeker. De extra investering meer dan waard.
Openingsfoto: © Zuzana Zizkova
Reacties (0)