Rolling-Shutter-Effekt

Der Rolling-Shutter-Effekt (deutsch: rollender Verschluss) ist ein Phänomen der digitalen Fotografie und Videografie, bei dem bewegte Motive oder schnelle Kameraschwenks verzerrt dargestellt werden. Ursache ist nicht die eigentliche Verschlusszeit, sondern die Art und Weise, wie viele moderne CMOS-Bildsensoren ausgelesen werden.

Der Effekt tritt besonders häufig bei der Verwendung des elektronischen Verschlusses sowie bei Videoaufnahmen auf und kann je nach Kamera mehr oder weniger stark sichtbar werden.

Wie entsteht der Rolling-Shutter-Effekt?

Bei den meisten modernen CMOS-Sensoren wird das Bild nicht vollständig auf einmal, sondern zeilenweise ausgelesen. Zwischen der ersten und der letzten Sensorzeile vergeht eine kurze Zeitspanne – häufig nur wenige Millisekunden, bei langsam auslesenden Sensoren jedoch deutlich länger.

Bewegt sich während dieser Auslesezeit das Motiv oder die Kamera, befinden sich die einzelnen Bildzeilen nicht mehr in derselben Position. Dadurch entstehen charakteristische Verzerrungen.

Im Gegensatz dazu erfassen Global-Shutter-Sensoren alle Pixel gleichzeitig und vermeiden diesen Effekt nahezu vollständig.

Typische Auswirkungen

Der Rolling-Shutter-Effekt kann sich auf verschiedene Weise bemerkbar machen:

• schräg wirkende Gebäude oder Laternen bei schnellen Kameraschwenks
• verbogene Propeller oder Rotorblätter
• gekrümmte Golfschläger, Tennisschläger oder andere schnell bewegte Objekte
• wellenförmige Verzerrungen („Jello-Effekt“) bei starken Vibrationen, beispielsweise an Drohnen oder Actioncams
• horizontale Helligkeitsstreifen bei Blitzlicht oder LED-Beleuchtung (Flash Banding)

Je schneller sich Motiv oder Kamera bewegt und je länger die Sensorauslese dauert, desto deutlicher werden diese Effekte sichtbar.

Wann tritt der Effekt besonders auf?

Besonders anfällig sind:

• Sportfotografie
• Motorsport
• Luftfahrtfotografie mit Propellerflugzeugen oder Hubschraubern
• Tierfotografie mit schnellen Bewegungen
• Videoaufnahmen mit schnellen Schwenks
• Drohnen- und Actionkamera-Aufnahmen
• Smartphone-Fotografie bei bewegten Motiven

Bei ruhigen Landschafts-, Architektur- oder Studioaufnahmen spielt der Rolling-Shutter-Effekt dagegen meist keine Rolle.

Elektronischer oder mechanischer Verschluss?

Der Effekt wird häufig mit dem elektronischen Verschluss in Verbindung gebracht. Das liegt daran, dass hierbei ausschließlich der Sensor zeilenweise ausgelesen wird.

Beim mechanischen Verschluss erfolgt die Belichtung zwar ebenfalls nicht vollkommen gleichzeitig, die effektive zeitliche Verschiebung ist jedoch deutlich geringer. Deshalb fallen Rolling-Shutter-Verzerrungen in der Praxis wesentlich schwächer aus.

Moderne Kameras werden immer besser

In den vergangenen Jahren haben Kamerahersteller die Auslesegeschwindigkeit ihrer Sensoren erheblich verbessert. Gestapelte CMOS-Sensoren (Stacked Sensoren) verkürzen die Auslesezeit deutlich und reduzieren dadurch den Rolling-Shutter-Effekt erheblich.

Eine noch konsequentere Lösung bieten Global-Shutter-Sensoren, bei denen alle Pixel gleichzeitig belichtet werden. Ein bekanntes Beispiel aus dem Fotobereich ist die Sony Alpha 9 III, deren Vollformatsensor vollständig ohne Rolling-Shutter-Verzerrungen arbeitet.

Wie lässt sich der Rolling-Shutter-Effekt vermeiden?

Je nach Aufnahmesituation helfen folgende Maßnahmen:

• mechanischen Verschluss statt elektronischem Verschluss verwenden
• schnelle Schwenks vermeiden
• Kamera möglichst ruhig halten
• bei Actionmotiven Kameras mit schneller Sensorauslesung einsetzen
• für professionelle Anwendungen einen Global-Shutter-Sensor verwenden
• bei Video langsamere Kamerabewegungen wählen

Bedeutung für Fotografen

Für viele Fotografen bleibt der Rolling-Shutter-Effekt im Alltag unauffällig. Wer jedoch häufig Sport, Wildlife, Flugzeuge oder schnelle Bewegungen fotografiert oder intensiv filmt, sollte die Grenzen seiner Kamera kennen.

Gerade spiegellose Kameras bieten heute oft extrem hohe Serienbildgeschwindigkeiten mit elektronischem Verschluss. Diese sind zwar leise und verschleißfrei, können jedoch bei ungünstigen Motiven sichtbare Verzerrungen verursachen. Ein schneller Sensor oder der Wechsel auf den mechanischen Verschluss kann hier entscheidende Vorteile bringen.

Der Rolling-Shutter-Effekt ist keine Fehlfunktion der Kamera, sondern eine Folge der zeilenweisen Sensorauslesung moderner CMOS-Sensoren. Bei ruhigen Motiven bleibt er meist unsichtbar, bei schnellen Bewegungen kann er jedoch deutliche Bildverzerrungen verursachen. Dank immer schnellerer Sensoren und neuer Global-Shutter-Technologien verliert dieses Phänomen zwar zunehmend an Bedeutung, gehört aber weiterhin zu den wichtigen Grundlagen der digitalen Fotografie und Videografie.