Wie sie funktionieren
Grundlegende Architektur
Die Architektur eines teilweise gestapelten Sensors zeichnet sich dadurch aus, dass Hochgeschwindigkeitsverarbeitungsschaltungen sowohl oberhalb als auch unterhalb des lichtempfindlichen Pixelbereichs integriert sind. Im Unterschied dazu befinden sich bei herkömmlichen CMOS-Sensoren sämtliche Schaltkreise auf einer einzigen Ebene – meist neben den Pixeln –, was Platz beansprucht und die Auslesegeschwindigkeit begrenzt.
In einem teilweise gestapelten Sensor wird eine gewisse Schichtung eingeführt. Obwohl es nicht das Integrationsniveau eines vollständig gestapelten Sensors erreicht, bedeutet die Struktur, dass sich einige dieser Verarbeitungsschaltungen in verschiedene Schichten bewegen, entweder über oder unter der Photodiodenschicht.
| Sensortyp | Architektur | Lesegeschwindigkeit | Rollladen |
|---|---|---|---|
| Traditioneller Sensor | Schaltkreise und Pixel in derselben Ebene | Begrenzte Lesegeschwindigkeit | Größeres Rollo |
| Teilweise gestapelt | Up- und Down-Pixel-Schaltungen | Geschwindigkeit 3.5x höher | Kleinere Rollo |
| Vollständig Gestapelt | Inklusive integriertem DRAM | Höchstgeschwindigkeit | Rollverschluss fast ausgeschaltet |
Entwicklung der Sensortechnologie
Diese Tabelle zeigt den evolutionären Fortschritt von Bildsensoren, von herkömmlichen bis hin zu vollständig gestapelten. Jede Generation stellt einen signifikanten Sprung in Bezug auf Leistung und technische Fähigkeiten dar.
Der Schlüssel liegt in der physischen Trennung von Komponenten: Während herkömmliche Sensoren die Geschwindigkeit begrenzen, indem sie alles in einer Ebene haben, geben Stapeln Platz frei und optimieren den Datenfluss. Die vollständig gestapelten mit integriertem DRAM stellen den aktuellen Stand der Technik dar und eliminieren den Rolling Shutter praktisch.
Für professionelle Fotografen ist das Verständnis dieser Unterschiede bei der Auswahl von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen, 4K/8K-Videos oder einer anderen Anwendung, bei der der Rolling Shutter entscheidend ist, von großer Bedeutung.
Wichtige Vorteile für Fotografen
Höhere Lesegeschwindigkeit
Einer der wichtigsten Vorteile ist die höhere Geschwindigkeit beim Auslesen von Daten aus dem Pixel-Array. Sowohl Panasonic als auch Nikon behaupten, dass ihre Sensoren eine etwa 3,5-mal schnellere Auslesegeschwindigkeit bieten als frühere Modelle.
Praktische Wirkung: Drastische Reduzierung des Rolling-Shutter-Effektes, so dass schnelle Bewegungen ohne Verzerrungen erfasst werden können.
Verbesserter Autofokus
Die teilweise gestapelte Sensorarchitektur ermöglicht es der Kamera, Fokusinformationen häufiger und schneller zu erfassen und zu verarbeiten. Panasonic behauptet, dass sein Sensor einen etwa 1,6-mal schnelleren Autofokus ermöglicht.
Hochgeschwindigkeitsaufnahmen
Die höhere Auslesegeschwindigkeit ermöglicht bemerkenswert hohe Bildraten bei Serienaufnahmen. Die Panasonic Lumix S1II kann bis zu 70 fps mit elektronischem Verschluss erreichen, während die Nikon Z6 III bis zu 20 fps in RAW bietet.
Verbesserte Videoqualität
Teilgestapelte Sensoren bieten erhebliche Vorteile für die Videoaufnahme. Die S1II kann 6K mit 30p und 4K mit 120p aufnehmen, während die Z6 III intern N-RAW in 6K bis zu 60 Bildern pro Sekunde bietet.
