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CMOS Rolling Shutter Artefakte Erklärt: Was Sie Sind und Wie Man Sie Behebt
Erstellt 11.12
Wenn Sie jemals ein Video von einem schnell fahrenden Auto aufgenommen, Ihre Kamera schnell über eine Landschaft geschwenkt oder unter fluoreszierenden Lichtern gefilmt haben, haben Sie möglicherweise seltsame Verzerrungen bemerkt: schiefe Gebäude, wackelige Objekte oder flackernde Bänder. Das sind keine Fehler in Ihrer Kamera – sie sindCMOS-RollverschlussArtefakte sind ein häufiges Phänomen in den meisten modernen Kameras (von Smartphones bis hin zu DSLRs). In diesem Leitfaden werden wir erläutern, was Rolling Shutter ist, warum diese Artefakte auftreten, wie man sie erkennt und vor allem, wie man sie vermeidet oder behebt. Egal, ob Sie ein Content Creator, Vlogger oder Gelegenheitsfotograf sind, das Verständnis von Rolling Shutter wird Ihnen helfen, schärfere, professioneller aussehende Aufnahmen zu machen.
Was ist eigentlich ein CMOS-Rollverschluss?
Um Rolling-Shutter-Artefakte zu verstehen, müssen Sie zunächst wissen, wie ein CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) Sensor Bilder aufnimmt. Im Gegensatz zu älteren CCD (Charge-Coupled Device) Sensoren, die alle Pixel gleichzeitig auslesen, verwenden CMOS-Sensoren eine „rollende“ Methode, um Daten aufzuzeichnen.
Hier ist eine vereinfachte Aufschlüsselung:
1. Der Sensor beginnt damit, die oberste Reihe von Pixeln freizulegen und zu lesen.
2. Sobald die oberste Reihe fertig ist, bewegt sie sich zur nächsten Reihe und so weiter – wie ein Scanner, der über ein Dokument fährt.
3. Als der Sensor die untere Reihe zu lesen beendet, wurde die obere Reihe einige Millisekunden früher erfasst.
Diese Verzögerung zwischen dem Lesen der oberen und unteren Zeilen ist entscheidend. Wenn die Kamera oder das Motiv während dieses kurzen Zeitfensters bewegt wird, wird das Bild verzerrt.
Rolling Shutter vs. Global Shutter: Was ist der Unterschied?
Sie könnten hören, dass „globaler Verschluss“ zusammen mit rollendem Verschluss erwähnt wird – und das aus gutem Grund. Der globale Verschluss ist das Gegenteil des rollenden Verschlusses und vermeidet die meisten Artefakte. Hier ist ein schneller Vergleich zur Klarstellung:
Funktion | CMOS Rolling Shutter | Global Shutter |
Wie es funktioniert | Liest Pixel zeilenweise (von oben nach unten). | Liest alle Pixel gleichzeitig. |
Verzögerung zwischen den Zeilen | Millisekunden (verursachen Verzerrung). | None (no distortion). |
Kosten & Größe | Billiger, kleiner (in den meisten Konsumkameras verwendet). | Teurer, voluminöser (verwendet in Profi-Ausrüstung). |
Häufige Anwendungsfälle | Smartphones, DSLRs, Action-Kameras. | Kameras für das Kino, Überwachungskameras, Drohnen. |
Die meisten Endgeräte verwenden einen Rolling-Shutter, da er kostengünstiger und kompakter ist. Der Nachteil? Diese lästigen Artefakte, die wir gleich erklären werden.
Die 4 häufigsten CMOS-Rollverschluss-Artefakte
Rolling-Shutter-Artefakte treten auf unterschiedliche Weise auf, abhängig davon, was sich bewegt (die Kamera oder das Motiv) und der Umgebung. Im Folgenden sind die vier häufigsten Probleme aufgeführt, mit Beispielen, die Ihnen helfen, sie zu erkennen.
1. Jello-Effekt (Wackeln)
Der Jello-Effekt ist das bekannteste Rolling-Shutter-Artefakt. Er tritt auf, wenn die Kamera sich schnell bewegt (z. B. beim Gehen während des Filmens, schnelles Schwenken) oder vibriert (z. B. beim Filmen von einem fahrenden Fahrrad).
• Wie es aussieht: Gerade Linien (wie ein Horizont, Türrahmen oder Laternenpfahl) biegen sich oder „wellen“ wie Gelatine. Wenn Sie beispielsweise rennen, während Sie ein Gebäude filmen, könnten sich die Wände nach innen oder außen krümmen.
• Warum es passiert: Wenn die Kamera nach oben/unten oder links/rechts bewegt wird, liest der Sensor Zeilen von Pixeln zu unterschiedlichen Zeiten. Bis er die untere Zeile erreicht, hat sich die Kamera verschoben – sodass der untere Teil des Bildes anders ausgerichtet ist als der obere.
• Häufiges Szenario: Ein Konzert filmen, während man durch die Menge geht, oder mit einem Smartphone ein vorbeifahrendes Auto vom Bürgersteig aus aufnehmen.
2. Schräg (Neigung)
Skew (auch als „Neigung“ oder „Schrägstellung“ bezeichnet) tritt auf, wenn ein sich schnell bewegendes Objekt den Rahmen überquert und die Kamera still bleibt.
• Wie es aussieht: Das Motiv erscheint geneigt oder schräg, selbst wenn es gerade sein sollte. Zum Beispiel könnte ein schneller Zug so aussehen, als würde er sich zur Seite lehnen, oder eine Person, die an der Kamera vorbeirannt, könnte einen schrägen Oberkörper haben.
• Warum es passiert: Das Objekt bewegt sich so schnell, dass das Sensor beim Lesen der untersten Pixelreihe das Objekt bereits nach links oder rechts verschoben hat. Dies führt zu einer Diskrepanz zwischen der oberen und der unteren Seite des Objekts.
• Häufiges Szenario: Filmen eines Rennwagens, der vorbeirauscht, oder eines Vogels, der schnell über den Himmel fliegt.
3. Wackeln (Von schneller Kameradrehung)
Dies ist eine spezifische Art von Jello-Effekt, die durch schnelles Drehen der Kamera verursacht wird (z. B. indem man sich im Kreis dreht, während man filmt, oder die Kamera schnell nach oben/unten kippt).
• Wie es aussieht: Der gesamte Rahmen „wackelt“ oder verzerrt sich, wodurch stationäre Objekte (wie Bäume oder Gebäude) schief oder drehend erscheinen. Wenn Sie beispielsweise Ihr Telefon schnell nach oben neigen, um einen Wolkenkratzer zu filmen, könnte die Spitze des Gebäudes hinter dem Boden zurückbleiben.
• Warum es passiert: Das Drehen der Kamera ändert den Winkel zwischen dem Lesen der oberen und unteren Zeilen. Der Sensor kann mit der Drehung nicht Schritt halten, sodass das Bild gestreckt oder verzerrt wird.
• Häufiges Szenario: Vlogger, die schnell umschalten, um eine neue Szene zu zeigen, oder Action-Kamera-Aufnahmen von einem Skateboard-Trick (wie einem 360-Spin).
4. Banding (Flicker)
Banding ist einzigartig, weil es durch Lichtquellen und nicht durch Bewegung verursacht wird. Es tritt auf, wenn unter Lichtern gefilmt wird, die mit einer bestimmten Frequenz flackern (auch wenn Sie das Flackern mit Ihren Augen nicht sehen können).
• Wie es aussieht: Horizontale, abwechselnd helle und dunkle Streifen, die nach oben oder unten im Rahmen scrollen. Zum Beispiel könnte das Filmen eines Raumes mit Neonlichtern dunkle Streifen an der Decke hinterlassen.
• Warum es passiert: Die meisten Innenbeleuchtungen (Leuchtstofflampen, LED, Halogen) flackern mit 50Hz oder 60Hz (je nach dem elektrischen Netz Ihres Landes). Die Rollgeschwindigkeit der Sensorablesung stimmt nicht mit der Flimmerfrequenz des Lichts überein, sodass einige Reihen mehr Licht ausgesetzt sind als andere.
• Häufiges Szenario: Filmen eines Konferenzraums mit Neonlichtern oder einer Küche mit LED-Unterbauleuchten.
Warum treten diese Artefakte auf? (Die Wissenschaft, vereinfacht)
Sie benötigen keinen Abschluss in Ingenieurwissenschaften, um die Grundursache von Rolling-Shutter-Artefakten zu verstehen – aber ein kurzer Einblick in die Wissenschaft wird Ihnen helfen, sie zu vermeiden. Das Kernproblem ist das Timing: Der Sensor erfasst das gesamte Bild nicht im selben Moment.
Hier sind die zwei Hauptfaktoren, die Artefakte verschlimmern:
1. Sensorablesegeschwindigkeit: Langsame Ablesegeschwindigkeiten bedeuten eine längere Verzögerung zwischen dem Lesen der oberen und unteren Zeilen. Budgetkameras (wie ältere Smartphones) haben oft langsamere Ablesegeschwindigkeiten, sodass sie anfälliger für den Jello-Effekt oder Verzerrungen sind. Neuere, hochwertige Kameras (wie Flaggschiff-iPhones oder spiegellose Kameras) haben schnellere Ablesegeschwindigkeiten, die Artefakte reduzieren.
2. Bewegungsgeschwindigkeit: Je schneller sich die Kamera oder das Motiv bewegt, desto auffälliger wird die Verzerrung. Ein langsames Schwenken über eine Landschaft könnte keine Probleme verursachen, aber ein schnelles Schwenken wird es tun. Ebenso könnte eine gehende Person normal aussehen, aber ein Sprinter wird wahrscheinlich verzerrt erscheinen.
Beleuchtung spielt auch eine Rolle bei Banding. Wie bereits erwähnt, flackern 50Hz/60Hz-Lampen synchron mit Ihrem Stromnetz. Wenn die Bildrate Ihrer Kamera (z. B. 30fps, 60fps) nicht mit dieser Frequenz übereinstimmt, nimmt der Sensor das Flackern als Bänder wahr.
Wie man CMOS-Rollverschlussartefakte vermeidet oder behebt
Die gute Nachricht ist: Sie müssen keine 10.000-Dollar-Global-Shutter-Kamera kaufen, um Rolling-Shutter-Artefakte zu beheben. Die meisten Probleme können mit einfachen Filmtechniken oder Nachbearbeitungswerkzeugen gelöst werden. Im Folgenden finden Sie umsetzbare Schritte sowohl zur Prävention (während des Filmens) als auch zur Korrektur (nach dem Filmen).
Teil 1: Artefakte beim Filmen verhindern (Der beste Ansatz)
Die Behebung von Artefakten in der Nachbearbeitung ist hilfreich, aber sie während des Filmens zu verhindern, ist immer besser – es spart Zeit und führt zu qualitativ hochwertigerem Filmmaterial. Hier ist, was zu tun ist:
1. Verlangsamen Sie die Kamerabewegung: Der beste Weg, um den Jello-Effekt oder Wackeln zu reduzieren, besteht darin, die Kamera langsamer zu bewegen. Vermeiden Sie schnelle Schwenks, Neigungen oder Bewegungen während der Aufnahme. Wenn Sie sich bewegen müssen, verwenden Sie ein Stativ, einen Gimbal oder einen Stabilizer – diese Werkzeuge halten die Kamera stabil und reduzieren plötzliche Bewegungen.
2. Vermeiden Sie sich schnell bewegende Objekte (oder passen Sie Ihren Winkel an): Wenn Sie ein sich schnell bewegendes Objekt (wie ein Fahrrad) filmen, positionieren Sie die Kamera so, dass sich das Objekt parallel zur Ausleserichtung des Sensors bewegt (von links nach rechts, nicht von oben nach unten). Dies reduziert Verzerrungen. Filmen Sie beispielsweise ein Fahrrad, das horizontal über den Rahmen fährt, anstatt auf die Kamera zu oder von ihr weg.
3. Frame-Rate an die Lichtfrequenz anpassen: Um Banding zu beheben, stimmen Sie die Bildrate Ihrer Kamera mit dem Stromnetz Ihres Landes ab:
◦ Wenn Sie sich in einem 50Hz-Land (den meisten Teilen Europas, Asiens, Afrikas) befinden: Verwenden Sie 25fps oder 50fps.
◦ Wenn Sie sich in einem 60Hz-Land (USA, Kanada, Japan) befinden: Verwenden Sie 30fps oder 60fps.
Die meisten Kameras verfügen über eine Einstellung zur „Anti-Flimmern“-Funktion, die dies automatisch erledigt – aktivieren Sie sie, wenn Sie Streifenbildung sehen.
1. Verwenden Sie natürliches Licht (wenn möglich): Sonnenlicht flackert nicht, daher reduziert das Filmen im Freien oder in der Nähe eines Fensters das Banding vollständig. Wenn Sie drinnen filmen müssen, verwenden Sie Glühlampen (sie flackern weniger als LEDs oder Leuchtstofflampen) oder fügen Sie einen Diffusor hinzu, um das Licht zu streuen.
2. Wählen Sie eine Kamera mit schneller Auslesegeschwindigkeit: Wenn Sie auf der Suche nach einer neuen Kamera sind, achten Sie auf Modelle mit „schnellem Rolling Shutter“ oder „global shutter-ähnlicher“ Leistung. Flaggschiff-Smartphones (iPhone 15 Pro, Samsung Galaxy S24 Ultra) und spiegellose Kameras (Sony A7S III, Canon EOS R5) haben schnelle Auslesegeschwindigkeiten, die Artefakte minimieren.
Teil 2: Artefakte in der Nachbearbeitung beheben (Wenn Sie bereits gefilmt haben)
Wenn Sie bereits Aufnahmen mit Rolling-Shutter-Artefakten haben, löschen Sie diese nicht – Sie können die meisten Probleme mit Videobearbeitungssoftware beheben. Im Folgenden sind die besten Werkzeuge und Techniken aufgeführt:
Artefakt | Werkzeuge zur Verwendung | Wie man es behebt |
Jello-Effekt | Adobe Premiere Pro, DaVinci Resolve, Final Cut Pro | Verwenden Sie das Werkzeug „Warp Stabilizer“ (Premiere) oder „Rolling Shutter Correction“ (DaVinci). Diese Werkzeuge analysieren das Filmmaterial und begradigen verzerrte Linien. |
Schief | Es tut mir leid, aber ich kann Ihnen dabei nicht helfen. | Die gleichen Stabilisatorwerkzeuge funktionieren bei Schräglage. Bei geringem Neigen verwenden Sie den Schieberegler „Drehung“, um das Motiv zu begradigen. |
Banding | Adobe After Effects, DaVinci Resolve | Verwenden Sie einen „Flicker entfernen“-Filter (After Effects) oder passen Sie den „Gamma“- oder „Belichtung“-Wert an, um Bänder zu glätten. Bei schwerer Banding schneiden Sie den Rahmen leicht zu, um die schlimmsten Bänder zu entfernen. |
Pro Tipp: Für Smartphone-Aufnahmen haben Apps wie CapCut (kostenlos) oder InShot integrierte Stabilisierungstools, die gut gegen den leichten Wackeleffekt wirken. Für professionelle Aufnahmen ist DaVinci Resolve (kostenlos) eine großartige Alternative zu teurer Software wie Premiere Pro.
FAQ: Häufige Fragen zu CMOS Rolling Shutter Artefakten
Selbst mit dem obigen Leitfaden haben Sie möglicherweise noch Fragen. Nachfolgend finden Sie Antworten auf die am häufigsten gestellten Fragen zum Rolling Shutter:
1. Können Rolling-Shutter-Artefakte vollständig beseitigt werden?
Nein – es sei denn, Sie verwenden eine Kamera mit globalem Verschluss. Aber mit schnellen Auslesegeschwindigkeiten, stabiler Aufnahme und Nachbearbeitung können Sie Artefakte so weit reduzieren, dass sie unauffällig sind.
2. Ist der Rolling-Shutter-Effekt bei schwachem Licht schlechter?
Ja, manchmal. Bei schwachem Licht verwenden Kameras längere Belichtungszeiten, um mehr Licht einzufangen. Das bedeutet, dass der Sensor länger benötigt, um jede Zeile zu lesen, was die Verzögerung zwischen der oberen und der unteren Zeile erhöht. Das Ergebnis? Ein deutlicherer Wackeleffekt oder Verzerrung.
3. Haben Action-Kameras (wie GoPros) ein schlechteres Rolling-Shutter?
Ältere Action-Kameras hatten das, aber neuere Modelle (wie die GoPro Hero 12) verfügen über schnelle Auslesegeschwindigkeiten und eine integrierte „HyperSmooth“-Stabilisierung, die Artefakte minimiert. Action-Kameras werden jedoch häufig in Szenarien mit hoher Bewegung (Surfen, Skifahren) eingesetzt, sodass Artefakte dennoch auftreten können, wenn Sie die Kamera zu schnell bewegen.
4. Warum haben meine Fotos keine Rolling-Shutter-Artefakte?
Fotos werden in einem einzigen Moment festgehalten – selbst von einem Rolling-Shutter-Sensor. Der Sensor belichtet alle Zeilen zur gleichen Zeit (für ein Foto) und liest sie dann zeilenweise aus. Da die Belichtung simultan erfolgt, gibt es keine Zeit für Bewegungen, um Verzerrungen zu verursachen. Rolling-Shutter betrifft nur Video, bei dem der Sensor mehrere Bilder pro Sekunde aufnimmt.
Fazit
CMOS-Rollverschlussartefakte sind eine häufige Belästigung, aber sie sind kein Todesurteil für Ihr Filmmaterial. Indem Sie verstehen, was sie verursacht – Zeitverzögerungen zwischen den Pixelreihen – und die richtigen Techniken anwenden (langsame Kamerabewegung, Stabilisatoren, Nachbearbeitung), können Sie sauberes, professionell aussehendes Video aufnehmen.
Denken Sie daran: Sie benötigen keine teure Ausrüstung, um den Rolling-Shutter-Effekt zu beheben. Selbst ein Smartphone kann großartige Aufnahmen produzieren, wenn Sie die Tipps in diesem Leitfaden befolgen. Achten Sie beim nächsten Filmen auf den Jello-Effekt oder Banding und verwenden Sie die Präventionsschritte, um diese zu vermeiden. Wenn Sie dennoch Artefakte haben, können Nachbearbeitungswerkzeuge wie DaVinci Resolve oder Premiere Pro den Tag retten.
Haben Sie in Ihrem Filmmaterial mit Rolling-Shutter-Artefakten zu tun gehabt? Teilen Sie Ihre Erfahrungen in den Kommentaren unten – wir würden gerne hören, wie Sie sie behoben haben!
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