Highspeed - Warum die Kamerahersteller so aufs Tempo drücken

© Fotograf: Olaf-Kyeck, Im Rausch der Geschwindigkeit, Blende-Fotowettbewerb
© Fotograf: Olaf Kyeck, Im Rausch der Geschwindigkeit, Blende-Fotowettbewerb
Geschwindigkeiten, die schier an Hexerei grenzen und Funktionen praktisch in Echtzeit ablaufen lassen, zeichnen die Kameras und Objektive der jüngsten Generation aus. Es lohnt sich bei so viel Tempo, in neue Aufnahmegeräte zu investieren – der Vergleich GoGo oder Ferrari ist da schon zulässig. Dank immer schnellerer Prozessoren, optimierter Software und verbesserter Antriebs- und Steuertechnik sind Verzögerungen beim Starten von Kameras, Einstellen von Blende und Verschlusszeit oder beim Scharfstellen kaum noch von Bedeutung. Ebenso sind die Verschlusszeiten nochmals kürzer geworden und die Frequenzen bei Serienaufnahmen weiter gesteigert worden. Die Vorzüge für die Anwender: Bessere Chancen, den richtigen Augenblick zu erwischen und schärfere Fotos durch schnelleren und präziseren Autofokus sowie weniger Verwacklungen.

Einfach und unbeschwert soll das Fotografieren sein. Das fordern die Verbraucher und das propagieren die Kamerahersteller. Jeder kann heute mit einem der aktuellen Kameramodelle ohne Vorkenntnisse unter normalen Bedingungen ein gestochen scharfes und perfekt belichtetes Foto schießen. Da wundert es niemanden, dass die Schnappschussfotografie so populär ist wie nie zuvor. Hinzu kommt der Spaß, die Fotos direkt nach der Aufnahme per WLAN und/oder Smartphone seinen Freunden und Bekannten in der ganzen Welt zeigen zu können. Doch die schönsten Augenblicke, Motive und Erlebnisse begegnen einem nicht nur bei guter Beleuchtung und sie bieten sich dem Fotografen oftmals auch nur für einen kurzen Moment. Um diesen nicht zu verpassen und in perfekten Fotos einzufangen, ist Highspeed bei allen Prozessen zur Bilderfassung Voraussetzung.

So wurde die Zeit zwischen Einschalten der Kamera und ihrer tatsächlichen Schussbereitschaft immer kürzer. Heute beträgt sie bei vielen Kameras nur den Bruchteil einer Sekunde. Doch das reichte den Kameraherstellern nicht aus. Weil bei manchen Kameras in Ruhestellung das Objektiv eingefahren wird, haben manche Hersteller den Ausfahr- mit dem Einschaltmechanismus verknüpft. So wird die Kamera schon beim Ausfahren des Objektivs eingeschaltet und ist sofort aufnahmebereit. Andere Kameras besitzen einen neuartigen Funktionsring rund um das Objektiv an der Frontseite, mit dem sich nicht nur bestimmte Einstellungen vornehmen lassen, sondern mit dem auch die Kamera eingeschaltet wird.

Eine weitere Verzögerung, die dank optimierter Technik kontinuierlich kürzer wird, ist der Zeitraum zwischen dem Druck auf den Auslöser und der tatsächlichen Belichtung. In dieser Zeit muss die Automatik die Aufnahmeentfernung und die nötigen Belichtungswerte ermitteln und einstellen. Schnelle AF- und Blendenmotoren mit extrem kurzen Reaktionszeiten sorgen dafür, dass die sogenannte Auslöseverzögerung immer mehr nach Null tendiert.

Auch die Verschlusszeiten werden immer kürzer. Schon lange werden sie zwar elektronisch gesteuert, doch noch immer läuft der Verschluss mechanisch ab. Das wird umso schwieriger, je größer das Bildfeld ist, das für die Belichtung geöffnet und wieder geschlossen werden muss. Kurze Verschlusszeiten werden benötigt, um Bewegungsunschärfe bei Aufnahmen zu vermeiden, bei denen sich entweder das Motiv oder der Fotograf schnell bewegt, wie das beispielsweise bei Aufnahmen von Sportlern oder Fahrzeugen der Fall ist. Je schneller die Bewegung, umso kürzer muss die Belichtungszeit sein, um das bewegte Objekt gestochen scharf einzufangen. Ein anderer, ebenso wichtiger Grund für kurze Verschlusszeiten ist die Verwacklungsgefahr, die vor allem bei großen Abbildungsmaßstäben und langen Brennweiten droht. Sie nimmt zu, umso kleiner der Sensor ist, den das Aufnahmegerät verwendet.

Um auch mit den noch immer erforderlichen mechanischen Verschlüssen möglichst kurze Belichtungszeiten zu realisieren, werden nicht nur die Antriebsmechanismen ständig optimiert. Die Entwickler sind zudem stets auf der Suche, die zu bewegende Masse der Verschlusslamellen so leicht wie nur möglich zu halten. Gleichzeitig müssen sie aber Materialien verwenden, die widerstandsfähig genug sind, um zigtausend Auslösungen unbeschadet standhalten zu können. Auch die bei der Bewegung der Lamellen entstehende Reibung erhöht den benötigten Kraftaufwand für die Verschlusssteuerung. Sie wird durch Spezialbeschichtungen der Verschlusslamellen weitgehend minimiert.

© Fotograf: Daniel-Gehres, Spritztour, Blende-Fotowettbewerb
© Fotograf: Daniel Gehres, Spritztour, Blende-Fotowettbewerb
Da die Blende nicht nur als Instrument zur Belichtungssteuerung dient, sondern durch ihren Einfluss auf die Schärfentiefe auch eine große Auswirkung auf den Bildeindruck ausübt, gilt es auch, sie präzise und extrem schnell zu steuern. Um das zu erreichen, werden nicht nur schnelle Antriebe mit besonders kurzen Reaktionszeiten, sondern auch sehr leichte Materialien mit Spezialbeschichtungen eingesetzt, mit denen die Reibung auf ein Minimum reduziert wird.

Eine wesentliche Größe für die Auslöseverzögerung sind Schärfenmessung und Autofokussteuerung. In kaum vorstellbarer Schnelligkeit und Präzision müssen zunächst die Aufnahmeentfernung ermittelt und das Objektiv scharfgestellt werden. Immer komplexere Messverfahren und immer leistungsstärkere Miniantriebe und Steuerverfahren sorgen dafür, dass die Zeiten zwischen dem Druck auf den Kameraauslöser und der Scharfstellung immer kürzer werden. Besonders Videofilmer, aber auch Actionfotografen sind auf extrem kurze Fokussierzeiten angewiesen. Inzwischen befinden sich die Antriebe für die AF-Steuerung im Objektiv, während die Messungen von der Kamera vorgenommen werden. Das hat den Vorteil, dass auch die Objektivkonstruktion zur Steigerung der AF-Geschwindigkeit beitragen kann. So werden bei der Innenfokussierung nur bestimmte, innenliegende Objektivgruppen für die Scharfstellung verschoben. Manche Konstruktionen sind so komplex, dass einzelne Linsen mit unterschiedlichen Verstellwegen gegeneinander verschoben werden müssen. Die Integration der AF-Motoren in das Objektiv hat den Vorteil, dass jeweils der optimale Antrieb genutzt werden kann. Je komplexer die Verstellwege für die Scharfstellung, umso größer wird die erforderliche Rechenleistung. Auch die Ansprüche für die Geschwindigkeit des Datenaustauschs zwischen Kamera und Objektiv wachsen, je umfangreicher die Messungen und die darauf basierenden Steuerungsmechanismen werden.

Ähnliches gilt für die Bildstabilisation, bei der Gyrosensoren in der Kamera beziehungsweise im Objektiv die Kamerabewegungen feststellen und blitzschnell durch die Gegenbewegung einer Linsengruppe im Objektiv oder durch eine ausgleichende Bewegung des Sensors zu kompensieren versuchen. Die Bildstabilisation über den Sensor hat den Vorteil, dass der Fotograf diese Unterstützung mit jedem Objektiv nutzen kann. Der Bildstabilisator im Objektiv dagegen kann jeweils entsprechend von Brennweite und Objektivkonstruktion abgestimmt werden. Auch hier spielt Geschwindigkeit eine entscheidende Rolle. Je kürzer die Reaktionszeiten bei der Erkennung von Verwacklungen, je kürzer die Analyse der Messdaten und je schneller die Steuerungen zum Ausgleich der Kamerabewegung, umso effektiver kann Unschärfe durch Verwacklung vermieden werden.

Kurze Verschlusszeiten sind nach wie vor der effektivste Schutz gegen die Verwacklungsgefahr. Doch nicht immer sind die Lichtverhältnisse gut genug, um extrem kurze Verschlusszeiten nutzen zu können. Hier haben die ständig höher werdenden ISO-Empfindlichkeiten der Kamerasensoren deutlich zu einer Verbesserung beigetragen. Sie erlauben es, auch in schlecht beleuchteten Hallen, kurze Verschlusszeiten zu verwenden und so zu unverwackelten Aufnahmen von schnellen Aktionen ohne Bewegungsunschärfe zu gelangen.

Nicht zuletzt sind aber die immer leistungsstärkeren Recheneinheiten, die in den modernen Kameras verbaut werden, die Tempomacher in der Fotografie. Die Prozessoren der aktuellen Kameramodelle hätten mit ihrer Leistung in der Frühzeit der digitalen Revolution so manchen Computer in den Schatten gestellt. Heute tragen sie maßgeblich zur Geschwindigkeitssteigerung bei der Steuerung aller Arbeitsabläufe in Kamera und Objektiv bei. Gleichzeitig erfassen und verarbeiten sie alle Messdaten zur Ermittlung der notwendigen Einstellungen für Belichtung, Schärfe und Weißabgleich. Darüber hinaus übernehmen sie die Verarbeitung der erfassten Bilddaten. Von ihrer Leistung hängt es letztendlich ab, wie schnell und präzise die Prozesse für die Erfassung eines perfekten Bildes ablaufen, damit auch wirklich kein Foto mehr verpasst wird, weil die Kamera zu langsam war.

Faszination Fototechnik 06 / 2013

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