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Foto aufgenommen am 25.
September 2021, Zürich, Schweiz.
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Camera shutter modes.
Mechanical, with electronic front curtain, silent. When to use which? What is a camera shutter?
The word "click" is often used in the sense of "take a photo". But what exactly clicks in the camera? One of the integral parts is a mechanical shutter.
Nikon D750 shutter module
The shutter is essential for precise exposure (shooting time). Proper exposure requires extreme precision. The shutters are different: the central ones are located in the lens, and the focal ones are installed directly in front of the matrix, in the focal plane. The latter are used in modern SLR and mirrorless cameras. Film cameras often used shutters with fabric shutters. This has long been in the past, but the word "curtain" has remained in everyday life. Now the shutters consist of several dampers-lamellas.
Shutter operation on Nikon Z 7.
Continuous shooting in Cl mode, 3 fps, electronic front curtain shutter.
How does a camera shutter work? The principle is simple: at the beginning of shooting, the front curtain (lamella shutter) opens, and the light enters the matrix. After the exposure time has elapsed, the second curtain closes the matrix and finishes shooting. This is one operation cycle. Of course, the description is simplified, and the shutter works a little differently at shutter speeds faster than sync speed (and this is important for studio shooting), but the principle itself is exactly that.
NIKON D850 / 18-35 mm f/3.5-4.5 SETTINGS: ISO 64, F11, 90 s, 27.0 mm equiv.
Camera "mileage" and guaranteed shutter life
Like any mechanical part, the camera shutter wears out over time. To characterize the reliability of a shutter, the manufacturer tests it and calculates the guaranteed life of the shutter. For professional cameras, it ranges from 150 to 500 thousand cycles.
This does not mean that in the future your camera will become unusable, sometimes the shutters “run” much longer. Rather, the manufacturer needs the indicator to characterize the reliability class of the shutter model. By analogy with the mileage of a car, buyers often look at the mileage of a camera when buying used photographic equipment.
NIKON Z 7 / NIKKOR Z 24-70mm f/2.8 S SETTINGS: ISO 31, F10, 15s, 24.0mm equiv.
Please note that we are not talking about the number of photos taken, but the number of shutter releases. In modern digital technology, these are different quantities. For example, on mirrors in Live View mode, when shooting one frame, the shutter will have to go through three cycles: open the shutter to activate Live View, close the shutter to start the exposure, open the shutter to take pictures, close to end the exposure, open to activate Live View, close to exit Live View. At the same time, on a mirrorless camera, when working with an electronic shutter, there are zero cycles per frame, because the mechanics are not involved here.
In this article, you will find out why this happens.
EXIF opened with Jeffrey's Image Metadata Viewer. Nikon cameras have a separate item that characterizes the number of mechanical shutter cycles.
A separate item in EXIF displays how many frames were taken on the camera. In our case, the number of frames taken exceeded the number of shutter cycles. This suggests that the camera shot a lot with an electronic (silent) shutter.
Note that even in EXIF, modern Nikon devices separately record the number of shutter cycles and the number of shots taken. If the first digit is greater than the second, we can conclude that the camera was used in mechanical shutter mode. Otherwise, the shooting was carried out in the electronic shutter mode. To see all the information in EXIF, you need to look at the raw file.
Camera shutter modes
Mechanical shutter. This is the traditional shutter mode. To date, it has no practical limitations, except for the minimum shutter speed (in modern cameras it is 1/4000 or even 1/8000 s). The mode allows you to work with flashes, does not give noticeable distortion and is suitable for shooting with pulsating light (for example, LED, energy-saving lamps).
Shooting starts the moment the shutters are closed. At the start of the exposure, the front curtain opens and light enters the matrix. When the exposure time elapses, the second shutter curtain closes the sensor. The frame is made.
We have described the classic version of the mechanical shutter on a SLR camera. When looking through the optical viewfinder, the shutter is continuously (excluding the time of shooting) in the closed state.
Mechanical shutter on mirrorless cameras. On mirrorless cameras and on SLR cameras in Live View mode, the process of shooting with a mechanical shutter is somewhat different. To view the image through Live View, the shutter must be open before and after shooting. Until you press the shutter button, the shutter is locked open, the image from the matrix is transmitted to the screen and electronic viewfinder.
When the shutter button is pressed, the shutter first closes to null the signal from the sensor. Now the front curtain opens and the exposure takes place. To finish it, the second curtain closes. The survey is over, but the shutter must be returned to the open position in order to continue zooming in Live View. An additional step is opening the curtains.
Note that it takes two shutter cycles to take one picture. It turns out that on mirrorless devices in this mode, shutter wear doubles. Therefore, Nikon Z mirrorless mode is not used by default, the camera prefers the shutter release with an electronic front curtain.
Mechanical shutter operation on the Nikon Z 7 camera, slowed down by 5 times. You can see how the curtain closes first, and then opens. Total two cycles of operation for one press of the shutter button.
Electronic First Curtain Shutter (EFCS)
Modern cameras can start shooting with the shutter open.
How it works? When the shutter button is pressed, the camera starts exposure using the electronic front shutter. The mechanics are not activated, the matrix is reset by itself. After the shutter speed has elapsed, the rear mechanical shutter comes into play: it finishes shooting and closes the shutter. The shutter then opens again to receive the Live View image. Here, one frame equals one shutter cycle.
Shutter operation with electronic front curtain. It can be seen that at the moment the shutter button is pressed, the mechanical parts are stationary, the shutter does not lower. The mechanical rear curtain is activated only at the end of shooting.
On Nikon SLR cameras, this shutter mode is also found. On Nikon D7500, Nikon D500, Nikon D810 it is available in mirror up mode. And in the Nikon D850, the electronic front-curtain shutter can also work in Q and Qc quiet shooting modes.
Activating the electronic front shutter shutter in the Nikon D850 SLR menu
In addition to reducing wear on the mechanical parts of the shutter, EFCS eliminates microblur - a slight drop in image sharpness at shutter speeds of the order of ½ - 1/100 s due to vibration of the internal parts of the camera, mainly due to the operation of the mechanical front curtain.
The mode has one limitation: EFCS sometimes gives various artifacts at very short shutter speeds. For example, by the beginning of the exposure on older lenses, the aperture may not have time to close. Therefore, shutter speeds up to 1/2000 s are available in Nikon cameras in this mode. If automatic shutter mode is selected, selecting a faster shutter speed will activate the mechanical shutter.
Choice of shutter modes in Nikon Z 7. Mechanical shutter, electronic front curtain shutter.
Mirrorless Nikon Z 6, Nikon Z 7 and the new Nikon Z 50 are available in all described shutter modes.
In the "Shutter Type" menu, you can select the "Auto" option, then the camera itself will determine which type of shutter to use. Mechanical is activated when working at shutter speeds shorter than 1/2000 s, the rest of the time the shutter with an electronic front curtain will be used.
Nikon Z 50 camera display: Shutter mode is displayed in addition to other shooting information. The icon with the letter A indicates that the auto mode is selected.
Electronic (silent) shutter . But you can go even further and replace not one, but both curtains with electronics. In this case, the mechanical elements of the shutter are not involved at all, the shooting is absolutely silent. And there are no vibrations, which means that the risk of microlubrication is excluded.
But there are also limitations. Firstly, the signal from modern matrices is read line by line, and when shooting motion, objects in the frame can be deformed. It's called RollingShutter or the jelly effect.
On different cameras, this drawback is expressed to varying degrees.
Jelly effect: the camera moved during the shooting, the frame was deformed.
The jelly effect makes scenes such as sports, dynamic reporting unavailable for shooting with an electronic shutter, and shooting from a window of a moving car is also unlikely to work.
Also, when using the electronic shutter, pulsating light sources (LEDs and fluorescent lamps) will give an unpleasant effect in the form of stripes throughout the frame. You can get rid of it if you lengthen the shutter speed.
Lighting with household fluorescent lamp. When using the electronic shutter and a fast shutter speed, horizontal stripes are produced.
Shot with the same exposure settings, but using an electronic front shutter shutter. There are no stripes.
Electronic shutter. Long exposure used. There are no stripes.
And with an electronic shutter, neither studio nor on-camera flashes can be used.
