Rolling Shutter Werte von Blackmagic, Canon, Fuji, Nikon, Panasonic, Kinefinity und Sony

Während noch im letzten Jahrzehnt mit den CCDs einer Kamera alle Pixel(Sensel) zur selben Zeit erfasst werden konnten, müssen bei den heute aktuellen CMOS Sensoren die Zellen hintereinander belichtet und ausgelesen werden. Denn jeder CMOS-Sensor liefert sein Bild sequentiell, also Sensel für Sensel hintereinander ab. Dadurch entstehen an bewegten Objekten seltsame Effekte. Bei einem Schwenk werden Objekte vertikal schief aufgezeichnet, weil sich der Bildausschnitt der Kamera schon weiterbewegt hat, bevor der Sensor das ganze Bild erfassen konnte. Und rotierende Objekte wie Ventilatoren oder Rotoren können beim Abfilmen mit einem Rolling Shutter sogar surreale Formen annehmen.

Die Zeit, die der Sensor benötigt, um das gesamte Bild auszulesen ist deswegen für Filmer besonders relevant. Benötigt er fast 40 ms für einen kompletten Sensorflächen-Scan, so wabert das Bild sogar bei leichten Handbewegungen schon deutlich. Ab ca. 20 ms lässt sich dagegen in der Regel schon vorsichtig aus der Hand drehen und ab ca. 15ms spricht man von einem guten Wert, den man mittlerweile von dedizierten Cinekameras mindestens erwartet.

Global Shutter Sensoren, die wie CCDs jedes Sensel wirklich zeitgleich belichten (und anschließend alle Sensel kollektiv) auslesen können wurden zwar schon entwickelt. Diese benötigen jedoch um die einzelnen Sensel herum zusätzliche Schaltkreise, welche wertvolle Sensorfläche und damit letztlich Dynamik rauben. Deshalb kommen Global Shutter Sensoren im Cine-Bereich nach wie vor praktisch gar nicht zum Einsatz.

Heiße Sache

Doch warum schafften es einige Hersteller, einen CMOS-Sensor schneller auszulesen als andere? Die einfache und zugleich komplexe Antwort lautet: Aufgrund des thermalen Managements. Ohne ins Detail zu gehen kann man sagen, dass je höher der Takt einer elektrischen Schaltung ist, desto heißer wird sie. Deswegen kann man die Auslesegeschwindigkeit eines Sensor nicht beliebig erhöhen, weil er ab einem gewissen Punkt überhitzt und dadurch Schaden nimmt.

So dürfte nicht zufällig hinter dem aktuell schnellsten S35-Sensor in der Blackmagic URSA Mini Pro G2 ein beachtlicher Kühlblock platziert worden sein.

Und wohl auch deswegen sieht man einen Trend zu aktiver Kühlung in Systemkameras mit Wechseloptik, wenn diese über einen längeren Zeitraum in hohen Auflösungen filmen können sollen.

Eine schnelle Rolling Shutter Auslesezeit halten (nicht nur) wir daher für wichtiges Gütekriterium einer Filmkamera. Darum haben wir uns vor einiger Zeit Gedanken gemacht, wie man den Rolling Shutter einer Kamera verlässlich messen kann. Daraus ist ein selbst entwickeltes Messverfahren entstanden, dessen Ergebnisse sich mit den selten von Herstellern selbst veröffentlichten Zahlen ziemlich genau deckt. Und seitdem wir unserem Messverfahren selber trauen, konnten wir schon so manche Kamera damit ausmessen.

Neues Messverfahren - Erste Übersicht

Allerdings gab es bei uns noch nie eine Übersicht über die aufgelaufenen Ergebnisse, um die Kameras besser vergleichen zu können. Was wir mit diesem Artikel nun nachholen wollen. Beziehungsweise mit einer Tabelle, denn die sagt in diesem Fall tatsächlich mehr als tausend Worte:

Kürzere Auslesezeiten/weniger ms sind besser

Die Zahlen selber sprechen nicht nur für sich, sondern erlauben auch weitere Einsichten in die Signalverarbeitung einer Kamera: So kann man beispielsweise davon ausgehen, dass wenn sich die Rolling Shutter Zeiten zwischen zwei Auflösungsmodi nicht ändern, zum Downsampling die gleiche Sensel-Menge herangezogen wird. Umgekehrt darf man mit fast hundertprozentiger Sicherheit davon ausgehen, dass der Sensor Zeilen auslässt bzw. zusammenfasst, wenn sich die Rolling Shutter Zeiten bei reduzierter Auflösung und gleicher Sensorfläche deutlich verringern.

Welche Werte sind besonders?

Doch was sind nun typische Auslesezeiten? Bei Fullframe Sensoren die die gesamte Sensorfläche auslesen führt bei uns die Kinefinity Mavo LF das Testfeld mit ca. 17 ms an. Nikons Z6 erreicht mit Panasonics S1H noch 22ms. Ähnliche Sensoren wie in der Sony A7III oder Panasonics S1 kommen noch auf 25 respektive 28ms, was in manchen Fällen schon ein Ausschlusskriterium für den einen oder anderen Anwender sein könnte.

Deutlich breiter trennt sich bei APS-C/S35 Sensoren die Spreu vom Weizen. Hier definieren besonders die Blackmagic/Fairchild Sensoren der URSA Mini Pro Reihe den aktuellen Stand der Technik. Die neue URSA MIni Pro G2 legt hier mit 8 ms fantastische Werte an den Tag und selbst die 16 ms des Vorgänger Modells gehören noch zu den besten von uns getesteten Werten. Ansonsten sind Werte zwischen 20-40ms in unserem (leider noch etwas kleinen) Testfeld vertreten.

Bemerkenswert finden wir auch, dass die Full Frame-Kameras im S35-Crop die typischen S35-Sensor-Werte mit Messungen zwischen 12-und 16 ms deutlich übertreffen können. Deswegen dürfte Fullframe im Crop Modus für manche FIlmer besonders interessant sein. Eine unrühmliche Ausnahme sieht man hier bei Canons EOS R, die trotz 4K-Crop noch behäbige 32 ms benötigt.

Bei MFT Sensoren ist dagegen die GH5s mit 12 ms interessant, während die Blackmagic Pocket 4K hier mit 16ms keinen besonderen Vorteil aus der geringeren Sensorgröße ziehen kann (und das trotz identischem Sensor). Sucht man 4K S35-Fläche mit schneller Auslesezeit, kann sich deswegen vielleicht auch die Kombination aus Focal Reducer und GH5s empfehlen. Erstaunlicherweise erreicht man ähnliche 12 ms auch im 4K S35 Crop der S1 (aber nicht bei der S1H).

So viel erst mal zu unseren bisherigen Messergebnissen. Wir werden natürlich weiter fleißig Messdaten zusammentragen und diese Ergebnisse auch sicherlich in Zukunft noch an dieser Stelle veröffentlichen. Wir haben auch nicht vergessen, einmal RED, ARRI oder Modelle aus der Canon Cinema EOS Reihe zu messen, jedoch müssen wir hier nur noch um etwas Geduld bitten...