Warum hat's bei Kameraschwenks unscharfe Bilder und Doppelkonturen trotz 4k/60p oder mehr?

[King_Rollo]

Guten Tag zusammen.

Da ich gerade ein paar Action-Kameras teste, bin ich über ein Phänomen gestolpert, für das ich eine Erklärung suche:

Selbst bei hohen Bildwiederholraten wie 4k/60p und 1080/120p kommt es immer wieder vor, dass selbst bei moderaten Kameraschwenks das Bild unscharf ist bzw. Doppelkonturen auftreten, so wie diese hier:

(Screenshot vom Media Player Classic unter Windows 11)

Das ist zwar nicht immer so krass und je nach Situation sowie Hersteller & Modell unterschiedlich ausgeprägt, aber auftreten tut das Phänomen quasi bei allen Kameras, die ich aktuell zur Verfügung habe, welche da wären:

• DJI Osmo Action 5 Pro
• Insta360 Ace Pro
• Insta360 Ace Pro 2
• GoPro Hero11 Black
• Samsung Galaxy S24

Aber warum ist das überhaupt so? Müssten 60 Bilder pro Sekunde und erst recht 120 fps nicht locker ausreichen, um ein "ruckelfreies", scharfes Video zu erzeugen?

 

[Bartmensch]

Ich denke die Antwort lautet "Focussierung".
Der Focus stellt Dir das Bild scharf, bei schnellen Bewegungen kann die Kamera aber schlecht focussieren, stellt sich aber bei Stillstand sofort wieder scharf ein.
Es gibt sicher auch Einstellungen in der Kamera-Software/Firmware welche das besser darstellen können.
Es gibt oft einen Sport Modus, welcher für schnellere Bewegungen empfohlen wird.

 

[br3adwhale]

Eine hohe Bildrate sorgt für ein flüssiges Video, aber nicht automatisch für ein scharfes Bild bei Bewegung.

Wichtig ist nicht nur, wie viele Bilder pro Sekunde aufgenommen werden, sondern vor allem, wie lange jedes einzelne Bild belichtet wird. Auch bei 60 oder 120 Bildern pro Sekunde können Kameras jedes Bild relativ lange aufnehmen.

Bewegt sich die Kamera in dieser Zeit, wird das Bild unscharf (Bewegungsunschärfe, das was ich in PC-Games immer ausschalte 🤭).

Je schneller die Kamera bewegt wird, desto mehr Unschärfe.

 

[Madcat69]

Indoor könnte natürlich auch die Verschlusszeit ein Problem sein. Bei wenig Licht wird es je nach Einstellung dann halt dunkel oder verwackelt ...

 

[KainerM]

Das ist einfach Bewegungsunschärfe. Das Stichwort heißt "Verschlusswinkel".
Die Kamera liefert alle ~16,7ms ein Bild (60fps). Das heißt aber nicht, dass so lange belichtet wurde.

Bei viel Licht wird die Information in einem kurzen Zeitraum gesammelt, dadurch hat sich das Bild nur wenig bewegt. --> kleiner Verschlusswinkel
Wird es dunkler, dann muss der (elektronische) Verschluss länger offen bleiben, um genug Photonen (=Licht) zu sammeln. --> großer Verschlusswinkel

Bei einem Verschlusswinkel von 360° ist der Verschluss kontinuierlich offen - das heißt, das nächste Bild beginnt genau dort, wo das letzte aufhört, und die gesamte Bewegung wird als "verwischen" aufgezeichnet.
Bei einem Verschlusswinkel von 180° wird bspw. nur die Hälfte der Bewegung aufgezeichnet, und dazwischen "springt" das Bild - es wird also Schärfer.

Erhöhst du die Bildrate, dann steigt auch der Verschlusswinkel - die Bewegung in Pixel pro Bild bleibt aber konstant.
Im Extremfall kombinieren moderne Kameras mehrere Bilder hintereinander, und "füllen" so künstlich die Widerholrate auf - es kommt also zu einem Verschlusswinkel größer 360°

Die Abhilfe lautet (wenn möglich) ISO-Zahl erhöhen oder eine größere Blende (=kleinere Zahl) verwenden. Bei Action-Cams ist das aber oft nicht oder nur in wenigen Modis möglich.

mfg

 

[SleepzZz]

Die Belichtungszeit pro Bild ist für die Bildwiederholrate falsch eingestellt, wenn du keine Bewegungsunschärfe möchtest. Generell braucht man für 60fps eine Verschlusszeit von 1/120s, bei 120fps sind es dann schon 1/240s, also immer rund das Doppelte. Liegt die Verschlusszeit der Kamera darunter, um zum Beispiel die Belichtung anzupassen entsteht Bewegungsunschärfe. Die Framerate, also 60fps sagt nur aus wie viele Bilder pro Sekunde produziert werden, das kann helfen wenn du Bewegungen in der Nachbearbeitung verlangsamen möchtest. Der Faktor Belichtungszeit wiederum ist dafür verantwortlich wie lange Licht auf den Sensor trifft und dafür sorgt, ob Bewegung eher eingefroren (also schärfer) oder eher bewegt (unschärfer) erscheinen. Ich würde darauf tippen die Belichtung von Automatik auf Manuell umzustellen um das Problem zu beheben und eben jeweils ungefähr das Doppelte der FPS als Verschlusszeit einzustellen. Kannst ja mal dann etwas für dich experimentieren, was für dich als optimale Verschlusszeit passt.

 

[Helge01]

Das es an der Belichtungszeit liegt wurde ja schon gesagt, wenn du draußen bei hellen Licht den Test machst wird das Ergebnis vermutlich besser sein. In eher dunklen Räumen wird es mit diesen Kameras zu Problemen kommen, da ISO und Blende das meist nicht hergeben.

 

[King_Rollo]

Ah... okay... vielen Dank schon mal! Das mit der höheren ISO werde ich mal testen. Auch wenn in der besagten Situation die Lichtverhältnisse eigentlich recht gut waren und das Phänomen wie gesagt auch bei 120p auftritt. Aber der Hinweis ist definitiv gut!

Und der Vollständigkeit halber: am Focus kann es nicht liegen, da die Action-Cams einen festen Focus haben.

 

[Incanus]

Das ist einfach Bewegungsunschärfe. Das Stichwort heißt "Verschlusswinkel".

Ich fotografiere schon seit Jahrzehnten, aber den Begriff 'Verschlusswinkel' aus der Videografie kannte ich tatsächlich noch nicht, danke dafür.

Generell braucht man für 60fps eine Verschlusszeit von 1/120s, bei 120fps sind es dann schon 1/240s, also immer rund das Doppelte.

Nein, nicht das Doppelte, sondern die Hälfte. Vergiss den Bruch nicht.

Auch wenn in der besagten Situation die Lichtverhältnisse eigentlich recht gut waren

Das sieht aber nach Innenraum aus, da kann ohne zusätzliche starke Beleuchtung die Situation gar nicht 'recht gut' für schnelle Bewegungen sein.

 

[NJay]

und das Phänomen wie gesagt auch bei 120p auftritt.

Wie gesagt, das hat ja auch nur bedingt was damit zu tun. Nehmen wir an es ist sehr hell und deine Kamera belichtet nur 4ms pro Bild, dann ist es egal ob du mit 30,60,120 oder 240 FPS aufnimmst, jedes Einzelbild wird gleich „scharf“ sein.

 

[Madcat69]

Ganz simpel: je mehr FPS Du einstellst, desto mehr fällt es bei schlechtem Licht auf. Dann wird die Zeit, die ein Frame belichtet werden muss, die Zeit, die durch die FPS vorgegeben sind, überschreiten.

Also als Beispiel: zur korrekten Belichtung muss der elektronische Verschluss 1/50 Sekunde offen bleiben. Du hast aber 120 fps eingestellt, d.h. die FPS laufen 1/120 Sekunde. Du bekommst nur dann eine möglichst scharfe Bildwiedergabe, wenn die Zeiten gleich sind oder ggfs. ganzzahlige Vielfache voneinander. Aber nicht, wenn es es wie hier unganzzahlige Verhältnisse sind.

Und 1/120 Sekunde indoor bei mittelmäßigem Licht - mehr ist das auf dem Bild keinesfalls - sind einfach zu kurz als Belichtungszeit um zu funktionieren.

 

[Conqi]

Generell braucht man für 60fps eine Verschlusszeit von 1/120s, bei 120fps sind es dann schon 1/240s, also immer rund das Doppelte. Liegt die Verschlusszeit der Kamera darunter, um zum Beispiel die Belichtung anzupassen entsteht Bewegungsunschärfe.

Das ist so erstmal falsch. Du hast immer eine gewisse Bewegungsunschärfe; sie sinkt nur je kürzer die Verschlusszeit ist. Die Regel "Verschlusszeit = halbe Bildrate" kommt sogar daher, dass eine gewisse Bewegungsunschärfe gewollt ist. Ein Film mit 24 FPS braucht nämlich die Bewegungsunschärfe, damit das Bild nicht zu abgehackt und rucklig aussieht. Das ist was viele Leute als "cineastisch" wahrnehmen.

Ein Handyvideo draußen hingegen ist ohne zusätzliche Filter meist viel kürzer als 1/48s oder 1/60s belichtet, weils halt so hell ist. Die Bewegungsunschärfe ist dann viel geringer und das sieht (für die meisten Leute) billig aus. Weniger Bewegungsunschärfe ist also nicht unbedingt was Gutes.

Du bekommst nur dann eine möglichst scharfe Bildwiedergabe, wenn die Zeiten gleich sind oder ggfs. ganzzahlige Vielfache voneinander.

Jetzt wird es ja ganz wild. Wenn man ein 60p Video mit 1/200s belichtet, werden die einzelnen Frames schärfer sein als bei 1/120s. Da muss nichts ein ganzzahliges Vielfaches von irgendwas anderem sein.

 

[Madcat69]

Jetzt wird es ja ganz wild. Wenn man ein 60p Video mit 1/200s belichtet, werden die einzelnen Frames schärfer sein als bei 1/120s. Da muss nichts ein ganzzahliges Vielfaches von irgendwas anderem sein.

Da hast Du natürlich recht, kürzer belichten als durch die FPS vorgegebene Framelänge geht natürlich immer gut. Und auch klar, Bewegungsunschärfe wird immer weniger, je kürzer belichtet wird.

Das sagt mir -> ich brauch noch nen Kaffee Die Nacht war zu kurz

 

[amorosa]

Vergessen wir auch nicht, das es auf die Blende ankommt. Bei sagen wir mal über F1.4 wird es in Innenräumen knapp. Für weniger Belichtung wäre also alles ab F1.4 oder sogar F1.2 besser geeignet. Ich kenne die Actioncams nicht, aber was werden die so im Durchschnitt haben ? Bestenfalls F1.8 oder sogar F2.2 ?

LG

 

[Darklordx]

Das sieht aber nach Innenraum aus, da kann ohne zusätzliche starke Beleuchtung die Situation gar nicht 'recht gut' für schnelle Bewegungen sein.

Dazu muss man bedenken, dass das menschliche Auge vieles als heller empfindet, als es tatsächlich ist. Wie oft habe ich schon beim fotografieren am Abend festgestellt, dass die Fotos zu dunkel oder unscharf waren, weil es für meine Augen heller war, als es der Sensor meiner Kamera mass.

Am besten mal ein Video draußen am helllichten Tag und dann eins wieder drinnen bei angeblich guten Licht machen. Wenn du die ISO auf "Auto" stehen lässt, wirst du beim Vergleich feststellen, dass die Kamera drinnen einen viel höheren ISO-Wert benutzt als draußen.

Inzwischen lasse ich die Iso oft auf automatisch stehen und mache mehrere Aufnahmen mit verschiedenen Blenden. Meistens ist dann ein Foto drunter, dass ich als gelungen betrachte und ich bin sehr kritisch.

Dabei habe ich die ISO auf den Wert begrenzt, wo meine Canon EOS 6D noch ein erträgliches Rauschen im Bild hinterlässt, ich glaube 6400 ISO. Je höher die ISO, desto rauschender die Bilder in Abhängkeit vom verbauten Sensor der Kamera. Auf dem Bild im Eingangspost kann man schön ein leichtes Rauschen erkennen.

Ach ja: Die Blende nicht zu vergessen. Zu hohe Blende und zu hohe ISO geben auch verrauschte Bilder. Je höher die Blende, desto weniger Licht fällt auf dem Sensor. Es spielt also alles zusammen. Heute bestimmt es der Sensor, früher bestimmt es der Film.

 

[petepow]

Paar Infos vll noch zu der 180 Grad Shutter Regel. Die Regel ist nicht in Stein gemeiselt, und da gibt es schon auch ausnahmen. Im Film ist alles geplant, da wird diese "Regel" natürlich härter durchgegriffen.

Also man doppelt das normal nicht ewig hoch. Wenn man jetzt mit 50 Bildern filmt aber das ganze in ein 25B Projekt gibt, und man nicht vor hat es langsamer zu machen, kann man da auch auf 1/50 bleiben.
Bei 100FPS kann man schon auch 1/100 nehmen und muss nicht zwingend auf 1/200 gehen. Kommt immer darauf an was man damit machen will.

Teilweise muss man den Shutter aber auch für 25(24,30..) Bilder höher stellen, z.B. bei Sportaufnahmen kann es besser sein, um eben mehr schärfe zu haben. Oder wenn man mit digitaler Stabilisierung arbeitet, weil man sonst Ghosting(pulsiert teilweise), gerade bei höheren Zoom bekommt. Ich stabilisiere fast alles von meiner Kamera mit Gyroflow, bei 16mm bleibe ich meistens bei 1/50, bei 50mm nehme ich eher 100, usw.
Deswegen ist es bei Actioncams oft besser, wenn man hier nicht die Regel anwendet, weil die eigentlich alle digital Stabiliseren, außer natürlich man filmt was statisches.
Oder wenn man ein 25B Material später vll doch langsamer machen möchte, ist es auch von Vorteil wenn der Shutter höher ist.

@Darklordx dazu vll noch ein Einwurf zu der Dunkelheit. Wenn man das Display der Kamera z.B. auf Tageslicht stellt, dann sieht es auf der Kamera, in einem Dunklen Raum natürlich heller aus. Auch darf man nicht vergessen, das eine Kamera eigentlich nicht weiß ob es Nacht oder Tag ist. Sie versucht also eigentlich immer einen Mittelwert, kommt natürlich auch darauf an, wie man es bei der Kamera eingestellt hat.

 

[SleepzZz]

Nein, nicht das Doppelte, sondern die Hälfte. Vergiss den Bruch nicht.

Sorry, mein Fehler xD

 

[duskstalker]

auf die Belichtung einer Videokamera haben 4 Faktoren Einfluss:

• blende des objektivs (bei actioncam normalerweise fest)
• verschlusszeit bzw. verschlusswinkel
• ISO
• nd Filter (fällt bei einer Action cam idr weg)

der Verschlusswinkel ist standardmäßig 180°, das bedeutet Verschlusszeit = 1/ (Bildrate * 360 / Verschlusswinkel) also 1/60s bei 30fps und 1/120s bei 60fps. ein verschlusswinkel von 90° würde die Belichtungszeit verkürzen, das gibt dann schärfere frames. bei 60fps entsprechenden eine Belichtungszeit von 1/240s.

im Automatikmodus einer Kamera muss die Belichtung irgendwie reguliert werden, und da ist die Priorität normalerweise so:

1. verschlusswinkel (Belichtungszeit abhängig von der framerate)
2. blende
3. iso

d.h. es wird zuerst mit der empfindlichkeit reguliert, dann mit blende und als letztes mit dem verschlusswinkel, weil ISO nur Bildrauschen verursacht, die Blende aber die Tiefenschärfe (und Vignette, Bildschärfe und manchmal den Fokus) verändert und der Verschlusswinkel die Bewegungsunschärfe.

bei einer actioncam fällt durch die feste blende diese Regeloption weg.

warum sind frames mit 60fps unscharf? mit einem Verschlusswinkel von 180° ergibt das nur eine Belichtungszeit von 1/120s, was einfach nicht kurz genug ist. 90° bei 60fps, also 1/240s, und kürzer geht langsam in die richtige Richtung, wenn man besonders geringe Bewegungsunschärfe möchte.

ob man den Verschlusswinkel bei einer actioncam überhaupt einstellen kann, steht auf einem anderen blatt.

Erschwerend kommt ggf. hinzu, dass die Kamera im dunkeln ins ISO limit rennt und dann selbstständig die Belichtungszeit verlängert - dadurch steigt die Bewegungsunschärfe.

Bewegungsunschärfe hängt auch von der Geschwindigkeit der Bewegung ab.

was kannst Du also für schärfere frames tun? Belichtungssituation verbessern (mehr licht), ggf. verschlusswinkel/Belichtungszeit anpassen/verkürzen und Kamerabewegung minimieren.

 

[SleepzZz]

Das ist so erstmal falsch. Du hast immer eine gewisse Bewegungsunschärfe; sie sinkt nur je kürzer die Verschlusszeit ist. Die Regel "Verschlusszeit = halbe Bildrate" kommt sogar daher, dass eine gewisse Bewegungsunschärfe gewollt ist. Ein Film mit 24 FPS braucht nämlich die Bewegungsunschärfe, damit das Bild nicht zu abgehackt und rucklig aussieht. Das ist was viele Leute als "cineastisch" wahrnehmen.

Logisch, ich habe eine Ausbildung im Filmbereich gemacht, wollte es hier aber möglichst einfach und verständlich erklären. Wenn man tiefer in das Thema einsteigen möchte lieferst du die richtige Erklärung. Über den Daumen gepeilt kann man aber für gute Ergebnisse sorgen wenn die Verschlusszeit doppelt so schnell ist wie die FPS-Anzahl.

 

[commandobot]

auf die Belichtung einer Videokamera haben 4 Faktoren Einfluss:

• blende des objektivs (bei actioncam normalerweise fest)
• verschlusszeit bzw. verschlusswinkel
• ISO
• nd Filter (fällt bei einer Action cam idr weg)

Die Einflussfaktoren auf die Belichtung (bewegter) Bilder sind in der Reihenfolge des Strahlengangs:

1. Motivhelligkeit (Beleuchtungsstärke in Lux)
2. Lichtstärke des Objektivs (Blendenwert als t-stop oder f-stop)
3. Bildsensor (Pixelgröße in µ)
4. Eingestellter ISO-Wert

was kannst Du also für schärfere frames tun?
Belichtungssituation verbessern (mehr licht), ggf. verschlusswinkel/Belichtungszeit anpassen/verkürzen und Kamerabewegung minimieren.

Genau.
Und idealerweise Objektiv/Bildsensor entsprechend groß auswählen, um bei 1. und 4. flexibler zu bleiben.