Handy-Zoom

Zoomen mit der Handy-Kamera: Von digital bis Periskop

Fast jedes Smart­phone kann Bild­aus­schnitte heran­holen, aller­dings nicht immer effektiv. Wir beschreiben die verfüg­baren Methoden nebst ihren Vor- und Nach­teilen und zeigen Beispiel­auf­nahmen.

Heutige Smart­phone-Kameras verfügen über verschie­dene Methoden, um Motive in weiterer Distanz abzu­lichten (Zoom). Dieses Heran­holen erfolgt physisch mit einem Tele­foto-Objektiv und einem Peri­skop-Tele­foto-Objektiv, berechnet mittels einer digi­talen Ausschnitt­ver­grö­ßerung oder in Kombi­nation beider Verfahren durch einen hybriden Zooms.

Nicht alle Ansätze haben eine zufrie­den­stel­lende Qualität, was sowohl an dem Kame­ramodul an sich als auch an der Soft­ware liegen kann. Wir wollen Ihnen die unter­schied­lichen Zoom-Lösungen im Detail schil­dern und die jewei­ligen Tech­niken erör­tern, Beispiel­auf­nahmen inklu­sive.

Historie des Handy-Kamera-Zooms: Die Anfänge

Was leisten die verschiedenen Smartphone-Kamera-Zooms? (Im Bild: Quadkamera Galaxy S21 Ultra) Was leisten die verschiedenen Smartphone-Kamera-Zooms? (Im Bild: Quadkamera Galaxy S21 Ultra)
Bild: Samsung
Bereits 1999 kam mit dem Kyocera VP-200 das erste Handy mit Kamera heraus. Da diese vorne ange­bracht war und vornehm­lich der Video­tele­fonie diente, gab es noch keine Verwen­dung für einen Zoom. Doch nur ein Jahr später erschien das Samsung SCH-V200, das eben jenes Feature an Bord hatte. Aufgrund der mageren CIF-Auflö­sung von 0,1 Mega­pixel (352 mal 288 Bild­punkte) machte die digi­tale Funk­tion jedoch wenig Freude.

Die nächste Zoom-Evolu­tion stammt aus dem Hause Sharp. Das 2004 heraus­gebrachte V602SH hatte als erstes Mobil­telefon eine zwei­fache opti­sche Vergrö­ßerung. Mit 2 Mega­pixel gab es zudem eine Rekord-Auflö­sung. Samsung SCH-V200 Samsung SCH-V200
Bild: Samsung
Bis zur nächsten Weiter­ent­wick­lung des Handy-Kamera-Zooms sollte es bis 2012 dauern. Waren zu diesem Zeit­punkt Modelle mit maximal 16 Mega­pixel in Umlauf, erhöhte das Nokia 808 PureView auf 41 Mega­pixel.

Aller­dings hatte die hohe Auflö­sung einen beson­deren Hinter­grund, es wurde ein verlust­freier Zoom verspro­chen. Der 1/2-Zoll-Sensor sammelte Infor­mationen von 3, 5 oder 8 Millionen Bild­punkten für eine Ausschnitt­ver­grö­ßerung um den Faktor zwei, drei oder vier.

Historie des Handy-Kamera-Zooms: Tele-Zoom und Peri­skop

Sharp V602SH Sharp V602SH
Bild: Sharp
Samsung zeigte sich 2013 nicht minder inno­vativ und brachte mit dem Galaxy S4 Zoom einen Hybriden aus Smart­phone und Kamera heraus. Das ausfahr­bare Tele­zoom-Objektiv ähnelt Modulen klas­sischer Kompakt­kameras. Der Hersteller gewährte einen Brenn­wei­ten­bereich zwischen 24 mm und 240 mm (auf Klein­bild umge­rechnet). Inso­fern gab es erst­mals in einem Mobil­gerät einen zehn­fachen opti­schen Zoom, der zudem verlust­freie Zwischen­schritte bot. Etablierten konnte sich diese physi­sche Lösung aller­dings nicht. Galaxy S4 Zoom Galaxy S4 Zoom
Bild: Samsung
Erst ab 2018 setzten sich dank des Huawei P20 Pro sowohl der opti­sche Zoom als auch höhere Auflö­sungen im Smart­phone-Sektor allmäh­lich durch. Mit dem Huawei P30 Pro folgte ein Jahr später das erste Handy, das über ein Peri­skop-Tele­foto-Objektiv verfügte. Mit diesem konnte eine größere Brenn­weite reali­siert werden, was in einem fünf­fachen Heran­holen des Motivs resul­tierte.

Technik erklärt: Digital-Zoom

Huawei P30 Pro Huawei P30 Pro
Bild: Huawei
Dieses Verfahren wird – größ­ten­teils zu Recht – wenig wert­geschätzt. Beim Digital-Zoom kommt ein Soft­ware-Algo­rithmus zum Einsatz, dessen Berech­nungen in manchen Smart­phones eine NPU (Neural Proces­sing Unit, KI-Chip) über­nimmt. Die grund­sätz­liche Vorge­hens­weise ist das Zuschneiden eines Sensor-Bild­aus­schnittes (Crop) und das anschlie­ßende Hoch­ska­lieren auf die native Auflö­sung. Es wird also ein klei­nerer Bereich des Sensors mit weniger Mega­pixeln genutzt und künst­lich gestreckt. Je größer die Zoom-Stufe, desto mehr gehen Schärfe und Details verloren. Zehnfacher Digitalzoom Zehnfacher Digitalzoom
Bild: Andre Reinhardt

Abhilfe schafft das soge­nannte Pixel-Binning bei Smart­phones mit beson­ders hoch­auf­lösendem Bild­wandler. Hierbei werden benach­barte Bild­punkte auf dem Sensor zu einem größeren verflochten. Das Resultat sind Fotos mit gerin­gerer Mega­pixel-Anzahl, die jedoch im Vergleich zum herkömm­lichen Digi­tal­zoom eine erheb­lich bessere Qualität aufweisen. Beispiels­weise findet ein solcher Prozess bei der 64-Mega­pixel-Kamera des Galaxy S20 statt.

Auf der nächsten Seite beschäf­tigen wir uns mit Tele­foto-Zoom und Peri­skop-Zoom.

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