Die physikalische Wahrheit des elektronischen Frontvorhangverschlusses (EFCS) der Kamera, der bei sehr hohen Verschlusszeiten (1/2000 s+) und großen Blenden die Lichtfleckwinkel und die ungleichmäßige Belichtung verwischt

1. Arbeitsmechanismus und physikalische Architektur der drei Verschlussmodi

Bevor man dieses physikalische Phänomen versteht, ist es notwendig, die drei Verschlussbetriebsarten moderner spiegelloser Kameras zu klären:

1. Rein mechanischer Verschluss (Mechanical Shutter):

• Die Belichtung beginnt: Der erste mechanische Vorhang (vorderer Vorhang) fährt nach unten und öffnet sich, wodurch der Sensor freigelegt wird.
• Ende der Belichtung: Der zweite mechanische Vorhang (hinterer Vorhang) läuft nach unten, um ihn einzuholen und zu schließen, wodurch der Sensor blockiert wird.
• Sowohl der vordere als auch der hintere Vorhang werden durch echte mechanische Lamellen vervollständigt, die sich auf derselben physischen Ebene vor dem Sensor befinden (ungefähr 2 bis 3 mm von der CMOS-Oberfläche entfernt).

2. Vollelektronischer lautloser Verschluss (Electronic Shutter):

• Es gibt keine physische Bewegung des Vorhangs und es ist ausschließlich auf den Sensor angewiesen, der die Lichterkennung Zeile für Zeile einschaltet (elektronischer vorderer Vorhang) und das Lesen Zeile für Zeile stoppt (elektronischer hinterer Vorhang). Beide Vorhänge werden auf der physikalischen Siliziumoberfläche des CMOS-Chips (0-Abstand) erstellt.

3. Elektronischer Front-Curtain-Shutter (EFCS – Electronic Front-Curtain Shutter):

• Die Belichtung beginnt: basierend auf dem elektrischen Impuls des Rücksetzsignals der Sensorreihe, um den Photosensibilisator sofort zu aktivieren (elektronischer vorderer Vorhang, auf der CMOS-Siliziumoberfläche, Abstand = 0 mm);
• Ende der Belichtung: Die obere physikalische mechanische Lamelle bewegt sich nach unten, um das Licht abzuschneiden (mechanischer hinterer Vorhang, vor dem CMOS, Abstand = 2–3 mm).

2. Die räumliche physikalische Ursache der Bokeh-Trunkierung: asymmetrische Schlitzparallaxe

Warum sparen rein mechanische und rein elektronische Rollläden keine Abstriche, sondern nur EFCS?

• Spaltscannen mit hoher Verschlusszeit:
• Wenn die Verschlusszeit die Blitzsynchronzeit überschreitet (z. B. 1/2000 s bis 1/8000 s), hat der hintere Vorhang bereits begonnen, aufzuholen und sich zu schließen, bevor der vordere Vorhang vollständig geöffnet ist.
• Der Sensor belichtet nicht den gesamten Rahmen auf einmal, sondern ein extrem schmaler Bewegungsspalt im Mikrometerbereich, der zwischen dem vorderen und hinteren Vorhang gebildet wird, erstreckt sich über den gesamten Rahmen.
• Geometrischer Schattenwurf im dreidimensionalen Raum:
• Objektive mit großer Blende (z. B. 50 mm f/1,2, 85 mm f/1,4) haben eine große Austrittspupille und der Winkel des konvergierenden Lichtkegels ist extrem groß (Licht tritt in einem großen Neigungswinkel in die Eckpixel ein);
• Vorderer Vorhang (elektronisch) befindet sich auf Bodenhöhe (0 mm), während Hinterer Vorhang (mechanisch) 2,5 mm in der Luft hängt;
• Wenn das schräg einfallende Großwinkel-Randlicht mit hoher Geschwindigkeit durch diesen räumlich falsch ausgerichteten Spalt hindurchtritt, wird ein Teil des Lichts vorab durch den mechanischen hinteren Vorhang in der Höhe abgefangen und blockiert, während das Licht von der anderen Seite ungehindert eindringt;
• Geometrischer Trunkierungseffekt: Auf dem unscharfen Verwirrungskreis (Bokeh-Ball) manifestiert sich diese einseitige räumliche Okklusion direkt dadurch, dass die untere oder obere Hälfte des Lichtflecks scharf abgeschnitten wird und der ursprünglich runde und schöne Lichtfleck zu einem hässlichen und deformierten Halbmondsichelfleck mit abgeflachtem Winkel wird!

3. Ungleichmäßige Belichtung am oberen und unteren Bildschirmrand bei hoher Geschwindigkeit und Streifenfehler (ungleichmäßige Belichtung)

Zusätzlich zum Zusammenbruch der Hintergrundunschärfe kann EFCS bei 1/4000 bis 1/8000 s auch tödliche helle und dunkle Schattenläsionen hervorrufen:

• Physikalische Drift der effektiven Lichtzeit:
• Der mechanische hintere Vorhang besteht aus einer Reihe von Metallblättern mit echter Masse, und seine Beschleunigungskurve wird durch Schwerkraft, Federspannung und Luftwiderstand beeinflusst;
• Der elektronische Frontvorhang gibt ein elektrisches Signal mit Lichtgeschwindigkeit aus und die Scangeschwindigkeit ist absolut konstant;
• Bei einem extrem schmalen Spalt (1/8000s, Spaltbreite beträgt weniger als 1mm) kann der Unterschied in der Bewegungsgeschwindigkeit des mechanischen hinteren Vorhangs am oberen und unteren Bildrand nicht zu 100 % synchron mit der gleichmäßigen Geschwindigkeit des elektronischen vorderen Vorhangs abgeglichen werden;
• Skalieren Sie den hellen und dunklen Farbstich des Farbverlaufs: Bei der Aufnahme eines rein blauen Himmels oder einer rein weißen Wand erscheint oben und unten auf dem Bildschirm ein 0,3EV ~ 0,5EV heller und dunkler Stufenfehler, und bei einigen hochfrequenten künstlichen Lichtquellen werden sogar Zebrastreifen stimuliert.

4. EFCS verwendet Grenz- und Verschlussmodi, um goldene Entscheidungsbäume zu wechseln

Nutzen Sie den Verschlussmodus wissenschaftlich, ohne sich um EFCS kümmern zu müssen:

1. Verschlusszeit (\le 1/1000s): Fühlen Sie sich frei, EFCS einzuschalten:

• Zu diesem Zeitpunkt ist die Spaltbreite äußerst ausreichend, die durch räumliche Fehlausrichtung verursachte Schattenkürzung ist minimal und die Lichtfleckverformung ist mit bloßem Auge völlig nicht erkennbar;
• Und zu diesem Zeitpunkt kann EFCS den durch das mechanische Öffnen des vorderen Vorhangs verursachten „Shutter Shock“ vollständig eliminieren, wodurch die Schärfe bei hohen Pixeln bei 1/30 bis 1/250 s erheblich verbessert und gleichzeitig die Verschlussverzögerung (Shutter Lag) minimiert wird.

2. Bei einer Verschlusszeit von (\ge 1/2000s) und gepaart mit einer großen Blende ((f/1,2 \sim f/2,0)): Schalten Sie EFCS unbedingt aus und schalten Sie wieder auf den vollmechanischen Verschluss um! :

• Wenn Sie Porträts mit großer Blende in heller Umgebung aufnehmen, müssen Sie das Menü aufrufen, um den Verschluss auf Mechanischer Verschluss umzustellen;
• Der mechanische vordere Vorhang und der mechanische hintere Vorhang fliegen in exakt derselben räumlichen Ebene und stellen so perfekt sicher, dass der unscharfe kreisförmige Fleck voll und rund ist, ohne jegliche Eckenverformung, und die Vollbildbelichtung ist absolut gleichmäßig!

3. Vorhanglose Erleichterung für Flaggschiff-Modelle (Z8/Z9, A9III): Durch den gestapelten Sensor und den globalen Verschluss entfällt die mechanische Verschlusskomponente vollständig, wodurch dieses Problem an der Wurzel ins Geschichtsmuseum gelangt.

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