Was ist optischer vs. digitaler Zoom auf einem Smartphone?

Wenn jemand von den Anfängen der Mobiltelefone in die Gegenwart springt, könnte er verwirrt sein, dass eine der Funktionen, die uns an unseren Telefonen am wichtigsten sind, Kameras sind. 

Frühe Telefonkameras waren absolut schrecklich, aber die Möglichkeit, überall eine Kamera dabei zu haben, machte sie schnell sehr beliebt. Die Hersteller haben daher ein absolutes Vermögen in die Kameraentwicklung gesteckt, und jetzt haben wir Telefone mit Kameras, die professionellen Kameras Konkurrenz machen können. Zumindest unter den richtigen Bedingungen. 

Eine Sache, die derzeit jedoch relativ wenige Smartphone-Kameras haben, ist der optische Zoom. Sie werden es jedoch im Laufe der Zeit in mehr neuen Telefonen sehen. Das macht es zum richtigen Zeitpunkt, um die Frage zwischen optischem und digitalem Zoom zu diskutieren.

Was ist „Zoom“?

Sie wissen wahrscheinlich bereits, was Kamerazoom ist. Zumindest wissen Sie, was es tut. „Zoomen“ ist eine Funktion, die ein weit entferntes Motiv auf Ihrem Foto nah erscheinen lässt. Der Effekt auf das Foto besteht darin, es im Wesentlichen neu zu gestalten, indem das Objekt oder die Person mehr Raum ausfüllt.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diesen Effekt zu erzielen, aber die meisten Smartphone-Kameras verwenden eine Methode namens Digitalzoom. Um zu verstehen, wie sich der optische Zoom von der derzeit verwendeten digitalen Zoommethode unterscheidet, müssen wir zunächst den digitalen Zoom erklären, da er derzeit in den meisten Telefonen verwendet wird.

Jeder macht es: Digitalzoom

Digitalzoom ist so ziemlich dasselbe wie das Zuschneiden und Ändern der Größe eines Fotos in einer Anwendung wie PhotoShop . Der Hauptunterschied besteht darin, dass Sie es live machen, während Sie ein Foto oder ein Video machen. Also, was ist die große Sache? Es läuft alles auf Pixel hinaus. Woher das „digital“ im Digitalzoom kommt.

Wenn Sie ein digitales Bild vergrößern, wird es „pixeliger“. Das liegt daran, dass Sie einen festen Vorrat an Pixeln haben. Die einzige Möglichkeit zum Zoomen besteht darin, die Pixel zu vergrößern. Das Bild wird körniger, klumpiger und endet mit einem Low-Fidelity-Bild.

Das klingt für Smartphones nach einer kleinen Katastrophe, aber die Smartphone-Hersteller haben im Laufe der Jahre verschiedene Tricks entwickelt, um die Auswirkungen der Pixelierung auf digital gezoomte Bilder weniger problematisch zu machen. Da die Kameras moderner Telefone über Sensoren verfügen, die viel mehr Pixel erfassen können, als die meisten Menschen normalerweise benötigen. So können Sie ohne Qualitätsverlust auf einen Ausschnitt der vollen Sensorauflösung  zuschneiden .

Das ist völlig in Ordnung, wenn Sie einen für soziale Medien geeigneten Schnappschuss aufnehmen möchten , aber wenn Sie ein Foto mit der vollen Auflösung Ihrer Kamera aufnehmen möchten, können Sie nicht in einen Teil davon hineinzoomen, ohne Details zu verlieren. 

Die meisten Leute interessieren sich wahrscheinlich nicht für riesige Bilder in voller Auflösung, die sowieso nicht in ihrer wahren Qualität auf FaceBook oder InstaGram hochgeladen werden können. Immer mehr Menschen nehmen die Smartphone-Fotografie jedoch sehr ernst. Das bedeutet, dass es einen Markt für weitere Premium-Lösungen gibt. Hier kommt der optische Zoom ins Spiel. 

Wortspiel total beabsichtigt.

Biegelicht: Optischer Zoom

Optischer Zoom ist einfach eine Zoommethode, die Licht verwendet, um ein Bild zu vergrößern. Es funktioniert genauso wie ein Vergrößerungsglas, das Licht durch das optische Medium (die Linse) lenkt, um ein größeres Bild zu erzeugen.

In einer speziellen Kamera, wie z. B. einer DSLR (digitale Spiegelreflexkamera), haben Sie große Objektivbaugruppen, die zoomen können, indem Sie das Objektiv physisch hin und her bewegen. Dadurch ändert sich die Brennweite zwischen Objektiv und Kamerasensor. Projizieren eines vergrößerten Bildes auf den gesamten Sensor.

Wie Sie wahrscheinlich an der Funktionsweise erkennen können, bedeutet dies, dass das durch das Objektiv projizierte vergrößerte Bild den gesamten Sensor mit voller Auflösung mit Licht bedeckt. Das herangezoomte Bild hat also genau so viele Details wie das Vollbild einer Kamera mit reinem Digitalzoom. Es ist eine wirklich verlustfreie Bildvergrößerung.

Optischer Zoom ist in einem Smartphone schwierig

Das Erzielen eines optischen Zooms in einem Smartphone ist keine triviale Angelegenheit. Sie können nicht wirklich eine riesige motorisierte Linsenbaugruppe auf der Rückseite des Telefons haben. Obwohl dies tatsächlich versucht wurde. So war beispielsweise das Samsung Galaxy S4 Zoom im Wesentlichen ein Smartphone mit einer auf der Rückseite aufgeklebten kompakten Digitalkamera. Schau dir das an:

Das ist natürlich nichts, was man einfach in die Tasche stecken kann, weshalb sich dieser Ansatz nie wirklich durchgesetzt hat. Stattdessen kleben moderne Smartphones einfach ein paar Kameras auf die Rückseite unserer Telefone. Jede Kamera hat einen anderen Brennweitenbereich. Wenn Sie also alle Kameras zusammenzählen, erhalten Sie einen optischen Zoombereich.

Dies ist nicht dasselbe wie beispielsweise ein großes Teleobjektiv an einer DSLR. Das liegt daran, dass Sie die Brennweite des Teleobjektivs verschieben können, um das Bild in verschiedenen Zoomstufen auf denselben Sensor zu fokussieren. Das Problem ist, dass die meisten Smartphone-Setups mit mehreren Kameras unterschiedliche Sensoren für jedes Objektiv haben. Die Hauptkamera hat in der Regel den größten Sensor mit der höchsten Pixelzahl. Bei Weitwinkel- und Telekameras mit kleineren, günstigeren Sensoren.

Negiert das nicht den ganzen Punkt? In gewissem Sinne schon, aber ein Multi-Kamera-Setup bietet immer noch den besten Zoombereich in hoher Qualität auf einem Telefon. Ingenieure haben Wege gefunden, diese unterschiedlichen Ansätze zu kombinieren, um in etwas hineinzuzoomen, das größer ist als die Summe seiner Teile.

Das Beste aus beiden Welten: Hybrid-Zoom

Sogenannte „Hybrid“-Zoomsysteme nutzen die optischen Fähigkeiten von Bordkameras zusammen mit Digitalzoom und etwas, das als „Computerfotografie“ bekannt ist.

Computational Photography bezieht sich auf eine Reihe von Softwaretechniken, die künstliche Intelligenz und andere ausgefallene mathematische Methoden verwenden, um die Bilder, die die Kamera aufnehmen kann, zu verändern und zu verbessern. Beispielsweise kann künstliche Intelligenz die Auflösung eines Bildes erhöhen, indem sie sich „vorstellt“, wie es bei einer höheren Auflösung aussehen würde. 

Es mag wie Zauberei klingen, aber es funktioniert tatsächlich ziemlich gut in den meisten Fällen. Softwaretechniken wie diese können auch dazu beitragen, die verschiedenen Bilder von den Kameras an Bord zu kombinieren, um die Details des Fotos am oberen Ende des optischen Zoombereichs zu verbessern. Selbst wenn der digitale Zoom ins Spiel kommt, können all diese Bilddatenquellen und intelligenten Softwarealgorithmen einige ziemlich beeindruckende Bilder erstellen.

Sollte Ihnen der optische Zoom in einem Smartphone wichtig sein?

High-End-Smartphones wie das iPhone 12 haben einen guten optischen Zoombereich. Es ist bei weitem nicht wirklich ein „Teleobjektiv“, aber Sie können im Allgemeinen eine 2- bis 2,5-fache Vergrößerung der Bildgröße ohne Pixelbildung erwarten. Dies ist perfekt für typische Anwendungsfälle wie das Fotografieren von etwas ziemlich Nahem, dem Sie physisch nicht näher kommen können.

Es ist sicherlich eine nette Funktion, aber die überwiegende Mehrheit der Benutzer wird mit dem Digitalzoom vollkommen zufrieden sein. Vor allem, wenn es mit einem netten Klecks künstlicher Intelligenz angereichert ist. Wenn Telefone beginnen, optische Zoombereiche über dem 2,5-fachen bei derselben Auflösung wie der Hauptsensor anzubieten, wäre es an der Zeit, sich hinzusetzen und dies zu beachten. Zum Zeitpunkt des Schreibens ist dies jedoch keine Funktion, die Ihre Kaufentscheidung beeinflussen sollte.