Über die Jahre hinweg konnten wir beobachten, wie sich Smartphone-Kameras von einer Neuheit zum weltweit beliebtesten Werkzeug zum Aufnehmen von Fotos entwickelt haben. Auf der Electronic Imaging 2020 gab Frederic Guichard, CEO und CTO von DXOMARK, einen historischen Überblick über den Aufstieg der Smartphone-Fotografie und wie dieser durch beeindruckende Fortschritte in der Technologie ermöglicht wurde. Er zeigte dann, wie sich Smartphone-Kameras heute im Vergleich zu aktuellen Digitalkameras schlagen und welche unterschiedlichen Stärken und Schwächen sie haben. Abschließend erörterte er die Rollen von Smartphones und Kameras und spekulierte über ihre wahrscheinliche zukünftige Entwicklung.
In diesem Artikel teilen wir seine Analyse, zusammen mit einigen der Beispiele, die er zur Veranschaulichung der Geschichte, Stärken und Schwächen von Smartphone- und Standalone-Kameras verwendete.
Es gibt keine bessere Veranschaulichung für die gestiegene Beliebtheit von Smartphones für die Fotografie als Aufnahmen von Gruppen von Fotografen. Vor zehn Jahren waren sie voller Menschen mit verschiedenen Kompaktkameras und DSLRs. Heute sieht man fast nur noch Smartphones.
Der Übergang vollzog sich etwa zur gleichen Zeit, als wir 2012 unser DXOMARK-Protokoll einführten – bereits 2011 wurden mehr als ein Viertel aller aufgenommenen Fotos mit Smartphone-Kameras gemacht. Bis 2015 wurden jährlich über eine Billion Fotos aufgenommen, wobei die überwiegende Mehrheit von Smartphones stammte.
Die schiere Anzahl der mit Smartphones aufgenommenen Fotos ist ein offensichtliches Ergebnis ihres insgesamt steigenden Marktanteils. Bis 2013 übertrafen sie den Verkauf von Digitalkameras aller Art um mehr als das Zehnfache. Anfangs war nicht offensichtlich, dass dieser Übergang so schnell erfolgen würde – und er erwischte sicherlich viele Kamerahersteller unvorbereitet. Rückblickend ist jedoch leicht zu erkennen, was die schnelle Akzeptanz von Smartphones für die Fotografie verursachte.
Der Aufstieg der Smartphone-Fotografie: Bequemlichkeit siegt
Der erste wichtige Faktor, der Smartphones zur Kamera der Wahl für die meisten Menschen machte, war einfach, dass sie zu unverzichtbaren Werkzeugen für das tägliche Leben wurden. Infolgedessen hatte fast jeder eines und trug es ständig bei sich. Wie das berühmte Sprichwort besagt (noch berühmter gemacht durch die iPhone-Ikone Chase Jarvis): „Die beste Kamera ist die, die man dabei hat.“
Ebenso wichtig war, dass Smartphones den fotografischen Workflow revolutionierten. Mit Fotos, die mit einer traditionellen Digitalkamera aufgenommen wurden, etwas zu tun, erforderte typischerweise viel Aufwand und oft eine komplizierte Abfolge von Schritten:
- Bilder von der Kamera auf den Computer übertragen (Kabel, Kartenleser)
- Bilder von Hand organisieren (Ordner erstellen, sortieren)
- Bilder bearbeiten (Software verwenden)
- Bilder teilen (per E-Mail versenden, auf Websites hochladen)
Mit Cloud-verbundenen Smartphones und zunehmend intelligenten Cloud-Foto-Sharing-Sites war es nicht mehr notwendig, die Bilder manuell auf einen Computer hochzuladen, von Hand zu organisieren und schließlich zu bearbeiten und zu teilen. Sie konnten direkt nach der Aufnahme geteilt werden – mit nur wenigen Fingertipps und in etwa so vielen Sekunden. Dies galt insbesondere für die Art der Gelegenheitsfotografie, die bei Smartphone-Nutzern am beliebtesten ist. Typischerweise werden Aufnahmen mit wenig oder keiner Vorbereitung gemacht und dabei die Standardeinstellungen der Kamera-App verwendet. Die Nachbearbeitung ist in der Regel ebenfalls minimal, was ein schnelles Teilen ermöglicht.
Der Aufstieg des Selfies beschleunigte ebenfalls die Nutzung von Smartphones als Kameras, da es ziemlich schwierig ist, ein Selfie mit einer DSLR zu machen.
Qualität folgt der Quantität: Der Sprung nach vorne
Der schnelle Aufstieg der Smartphone-Fotografie weckte bei vielen Menschen ein größeres Interesse an ihren Fotos und höhere Ansprüche an die Aufnahme hochwertiger Bilder. Smartphone-Hersteller reagierten darauf, indem sie zunehmend Wert auf die Verbesserung ihrer Kameras und Bildverarbeitungssysteme legten – und erhebliche Investitionen tätigten.
Ganzformatkamera oder Smartphone-Bild – können Sie den Unterschied erkennen?
In immer mehr Fällen ist es schwierig, den Unterschied zwischen einem Foto, das mit einem Smartphone aufgenommen wurde, und einem Foto derselben Szene, das mit einer Ganzformatkamera aufgenommen wurde, zu erkennen. Die einfachen Hinweise, die Smartphones früher verraten haben, sind nicht mehr immer zuverlässig. Unten sehen Sie ein Paar Bilder, eines aufgenommen mit einem Google Pixel 3 und das andere mit einer Sony a7R III. Können Sie erkennen, welches mit einem Telefon aufgenommen wurde?
Zunächst ist festzuhalten, dass beide Bilder für eine Nachtszene recht beeindruckend sind. Das erwarten wir von einer Ganzformatkamera, aber es ist eine beeindruckende Leistung für ein Smartphone. Beim genaueren Hinsehen bemerken wir einen Detailverlust im Wasser im linken Bild. Vielleicht ist es eine natürliche Vordergrundunschärfe von der Optik der Ganzformatkamera, oder ist es vielleicht Bewegungsunschärfe vom Smartphone? Auf der rechten Seite gibt es eine erstaunlich gute Detailerhaltung im gesamten Bild, selbst bei sehr wenig Licht, so dass man leicht zu dem Schluss kommen könnte, dass es unmöglich von dem kleineren Sensor des Smartphones stammen kann.
Tatsächlich ist das Bild auf der linken Seite das von der Sony a7R III und das auf der rechten Seite das vom Pixel 3. Google hat die Kraft des Computational Imaging genutzt, um mehrere Einzelbilder automatisch zu einem sehr beeindruckenden Ergebnis zusammenzufügen. Die Tatsache, dass es so schwierig sein kann, zu erkennen, welches Bild welches ist, ist ein Zeichen dafür, wie gut Smartphone-Kameras in vielen Situationen geworden sind. Ergebnisse wie diese veranlassten Guichard, tiefer zu untersuchen, wie dies möglich wurde und wohin sich beide Technologien von hier aus entwickeln werden.
Ganzformatkamera oder Smartphone: Fragen zur Bildqualität
Die beeindruckende Verbesserung der Smartphone-Kameras führt zu drei wichtigen Fragen, die Guichard im weiteren Verlauf seiner Keynote beantwortete:
- Wie ist es heutigen Smartphones gelungen, die Bildqualitätslücke zu Digitalkameras zu schließen?
- Sind heutige Smartphones tatsächlich besser als Digitalkameras?
- Wenn ja, gibt es noch eine Rolle für Digitalkameras?
Wie Smartphones die Qualitätslücke schlossen: Technologie-Sprünge
Es gibt Dutzende von Achsen, auf denen die Bildqualität gemessen werden kann, und Hunderte von Attributen. Wenn wir Kameras und Sensoren bei DXOMARK testen, sind über 1600 Bilder in einer Vielzahl von Labor- und natürlichen Umgebungen erforderlich, um eine gute Messung ihrer Leistung für die wichtigsten davon zu erhalten.
Viele Probleme mit der Bildqualität, die die Leistung einer Kamera beeinträchtigen, lassen sich relativ einfach durch automatisierte Verarbeitung korrigieren. Dazu gehören viele Arten von optischer Verzeichnung, Vignettierung und sogar ein schlechter Tonwertumfang.
Geometrische Verzeichnung ist insbesondere für die Optik von Smartphones ein Problem. Glücklicherweise ist es jetzt möglich, sie automatisch zu korrigieren, was den Smartphone-Kameraherstellern mehr Flexibilität bei der Konstruktion von Objektiven gegeben hat.
Vignettierung, auch als eine Art von Randabschattung bezeichnet, ist ein weiterer Bildfehler, der automatisch direkt im Smartphone behoben werden kann, da die Software des Telefons weiß, welches Objektiv verwendet wird und wie dies korrigiert werden kann.
Selbst chromatische Aberration, eine Art Farbsaum-Effekt, der häufig bei Smartphone-Kameras auftritt, ist etwas geworden, das weitgehend automatisch direkt im Smartphone korrigiert werden kann.
All diese automatischen Korrekturen erfordern eine sehr präzise Messung der Eigenschaften der Optik- und Sensorkombinationen. Smartphone-Hersteller können das tun, weil sie das komplette System bereitstellen, einschließlich Sensor, Optik und Bildverarbeitungspipeline. Sie haben oft auch Zugriff auf zusätzliche Informationen über die Entfernung zum primären Motiv oder sogar auf eine Tiefenkarte der gesamten Szene. Ein Bereich, der sich jedoch als bemerkenswert hartnäckig erwiesen hat, um Verbesserungen zu widerstehen, ist das Bildrauschen.
Rauschen stellt die größte Herausforderung dar
Frühe Smartphones litten sowohl unter geringer Auflösung als auch unter Rauschen aufgrund ihrer kleinen Sensorgröße. Fortschritte in der Sensortechnologie begannen schnell, die Auflückungslücke zu größeren Kameras zu schließen, aber die Rauschunterdrückung blieb eine schwer fassbare Herausforderung für die Kameras mit kleineren Sensoren in Smartphones. Die Menge des Rauschens hängt direkt mit der insgesamt in einem Bild erfassten Lichtmenge zusammen (was Guichard als Photonenfluss beschreibt). Weniger Photonen bedeuten mehr Rauschen. Da ein typischer Smartphone-Sensor für dieselbe Belichtungszeit weniger als ein Zwanzigstel der Photonen eines 35-mm-Vollformatsensors empfangen könnte, ist er viel anfälliger für Rauschen. Dieser Unterschied in der Sensorgröße entspricht einem Defizit von 4,5 EV (Blendenstufen), das es zu überwinden gilt.
Die geringe Größe von Smartphones begrenzt ihre Sensorgröße im Vergleich zu DSLRs dramatisch, was bedeutet, dass sie für eine gegebene Belichtungszeit nur etwa 1/20 des Lichts sammeln können.
2003–2013: Bessere Technologie half Smartphone-Kameras, Kompaktkameras zu überholen
Als die Kamera und ihre Bildqualität zu einem wichtigen Verkaufsargument für Smartphones wurden, begannen die Hersteller, stark in Technologie zu investieren, um diese 4,5-EV-Lücke zu schließen. Zunächst innovierten sie sowohl durch die Verwendung größerer Sensoren mit höherer Auflösung als auch durch die Verbesserung ihrer Bildaufnahme und -verarbeitung. Als Ergebnis dieser „Auflösungs-Kriege“ stieg die Sensorauflösung von Smartphones in weniger als 10 Jahren – von 2000 bis 2008 – um mehr als das Zehnfache.
Erstaunlicherweise gelang es neueren Smartphone-Modellen trotz der notwendigerweise kleineren Pixelgrößen der höher auflösenden Sensoren, ältere Modelle sowohl in Bezug auf Empfindlichkeit als auch auf Dynamikbereich zu übertreffen. Interessanterweise lag dies nur teilweise an Verbesserungen in der Sensortechnologie. Anhand der Ergebnisse unserer Tests von APS-C-Sensoren in unseren Labors bei DXOMARK über diesen Zeitraum als Basislinie können wir erkennen, dass es für eine gegebene Sensorgröße eine Leistungssteigerung von etwa 1,3 EV gab.
Im Gegensatz dazu stieg die Bildqualität von Smartphones um über 4 EV. Die erhöhte Sensorauflösung und -empfindlichkeit war also nur ein Teil dessen, was Smartphones half, Kompaktkameras in Bezug auf die Bildqualität zu überholen. Ein noch größerer Faktor war die gestiegene Rechenleistung mobiler Geräte und die daraus resultierenden Verbesserungen in der Bildverarbeitung. Im selben Zeitraum, in dem sich die Sensoren um etwa 1,3 EV verbesserten, erzielte die digitale Verarbeitung von Bildern Ergebnisse, die sich um etwa 3 EV verbessert hatten, dank einer Steigerung der Rechenleistung um das etwa 100-fache und neuen Algorithmen.
Um diese Verbesserungen in der Bildverarbeitung zu veranschaulichen, verarbeitete Guichard eine RAW-Datei von seiner ersten DSLR – einer Nikon D70s. Die von ihm präsentierte Bildreihe zeigte, wie sehr sich die Bildverarbeitungspipelines über die Jahre verbesserten, nachdem er das Originalbild 2005 aufgenommen hatte. Fortgeschrittene Verarbeitungstechniken, die für die Nachbearbeitung von RAW-Dateien am Computer entwickelt wurden, fanden schnell ihren Weg in Smartphones.
Diese Verbesserungen in der Bildverarbeitung erklären die etwa 3-Stufen-Verbesserung der Smartphone-Bildqualität in ihrem ersten Jahrzehnt. Insgesamt bedeutete die Kombination von etwa 1,3 EV aus Verbesserungen in der Sensortechnologie mit dem 3 EV-Gewinn aus der Technologie nach der Aufnahme, dass sich die Bildqualität für eine gegebene Kameragröße im Laufe des Jahrzehnts um etwa 4 bis 4,5 Stufen verbesserte. Das Ergebnis war, dass ein Sensor in Smartphone-Größe aus dem Jahr 2013 in der Lage war, eine ähnliche Bildqualität zu erzeugen wie eine APS-C-DSLR aus einem Jahrzehnt zuvor.
2013: Smartphone-Fotografie wird zum Massenphänomen
Etwa ab 2013, begünstigt durch Verbesserungen der Bildqualität und das Wachstum der Smartphone-Verkäufe, wurde die Smartphone-Fotografie schnell zur beliebtesten Art, Bilder aufzunehmen.
Apples iPhone 5s von 2013 mit seinem 8MP 1/3-Zoll-Sensor ist ein Beispiel für eine Bestseller-Smartphone-Kamera zu der Zeit, als sie traditionelle Kameras im Verkauf übertrafen. Ebenfalls 2013 eingeführt, zeigte Nokias Lumia 1020 mit seinem 41,3MP 1/1,5-Zoll-Sensor die Bestrebungen der Smartphone-Hersteller, letztendlich DSLRs in der Bildqualität zu erreichen.
Seit 2013: Der Angriff auf DSLRs und spiegellose Kameras
Während im ersten Jahrzehnt der Smartphone-Innovationen die Aufholjagd gegenüber früheren DSLR-Modellen und konkurrierenden Kompaktkameras stattfand, hörte die Innovation definitiv nicht auf. Nicht lange, nachdem Smartphones für viele Anwendungsfälle begannen, Kompaktkameras zu übertreffen, stellte sich die nächste offensichtliche Frage: „Können sie auch DSLRs und ihre neu entwickelten spiegellosen Vollformat-Konkurrenten übertreffen?“ Dieser Kampf begann ernsthaft etwa zwischen 2013 und 2015, daher betrachten wir, wie sich diese Technologien seither entwickelt haben.
In diesen Jahren machten Smartphones trotz einer Verlangsamung des Fortschritts in der grundlegenden Sensor- und Optiktechnologie weiterhin große Fortschritte in der Bildqualität. Wenn der Fortschritt nicht durch bessere Sensoren und Optiken erzielt wurde, lautet die offensichtliche Frage: Wie war das möglich? Eine Lösung zur Verbesserung der Bildqualität und zur Reduzierung des Rauschens war eine längere Belichtungszeit. Das einfache längere Offenhalten des Verschlusses verursacht jedoch eine Reihe von Problemen. Erstens, wenn die Kamera nicht auf einem Stativ steht, wird Kamerabewegung zu einem Problem. Um dieses Problem zu lösen, begannen Smartphone-Hersteller, ausgefeiltere optische Stabilisierungssysteme einzusetzen. Ein Stabilisierungssystem allein hilft jedoch nicht bei dem zweiten Problem, der Bewegung des Motivs.
Über die Bildstabilisierung hinaus begannen Smartphone-Hersteller auch, mehrere Aufnahmen mithilfe von Computational Imaging zu stapeln. Mit ausreichend cleveren Algorithmen ermöglicht diese Technik die Erstellung rauschärmerer Bilder mit weniger Motivbewegungen. Die Kombination dieser beiden Innovationen war ein wichtiger Faktor für die Verbesserung der Bildqualität bei Smartphones in den letzten 5-6 Jahren – dies wurde jedoch nur durch die stark gestiegene Rechenleistung moderner Smartphones ermöglicht.
Das effektive Zusammenfügen gestapelter Bilder erfordert ausgeklügelte Software, um das Einführen von Artefakten, einschließlich Ghosting, zu vermeiden. Glücklicherweise haben verbesserte Algorithmen und schnellere Prozessoren dazu geführt, dass sich die Technik schnell verbessert hat, was sich in einer viel besseren Bildqualität bei wenig Licht widerspiegelt.
Diese dramatische Verbesserung der Smartphone-Kameras, dank Computational Imaging und besserer Prozessoren, wurde durch ihre unglaubliche Popularität und die daraus resultierende große Investition in Innovationen ermöglicht, die Smartphone-Hersteller tätigen können. Im Laufe der Zeit hat dies alles dazu geführt, dass sich Smartphones viel schneller verbessern konnten, als es sonst angesichts ihrer physischen Einschränkungen möglich gewesen wäre.
Zusätzlich zu den Verarbeitungsverbesserungen gab es jedoch eine grundlegende Hardware-Innovation, die eine wichtige Rolle bei der Steigerung der Bildqualität gespielt hat – größere Sensoren in dünnen Telefonen. Es wurde nicht für möglich gehalten, die Sensorgröße in einem Smartphone zu erhöhen, ohne die Dicke des Telefons zu erhöhen – etwas, das Hersteller fürchten. Aber die Erfindung von BSI-Sensoren (Back-Side Illuminated) hat größere Sensoren ermöglicht, ohne die Dicke (Z-Höhe) des Telefons zu erhöhen.
Durch die Platzierung von Fotosensoren näher an der Oberfläche können BSI-Sensoren Licht aus mehr Richtungen sammeln. Dies führt zu mehreren wichtigen Vorteilen. Erstens können Blenden größer sein, was bedeutet, dass bei einer gegebenen Belichtung mehr Informationen erfasst werden können, was wiederum weniger Rauschen in den aufgenommenen Bildern bedeutet. Zweitens kann das Objektiv näher am Sensor platziert werden, was die Verwendung größerer Sensoren ermöglicht, ohne die Dicke des Telefons zu erhöhen. Schließlich können flachere Objektive verwendet werden, was mehr Flexibilität beim Hinzufügen zusätzlicher optischer Elemente und der Erstellung von Objektiven mit längerer effektiver Brennweite ermöglicht – ebenfalls ohne dickere Telefone zu verursachen.
Die Kamerasensoren von Smartphones werden immer größer, obwohl die Telefone nicht dicker werden. Die Einführung von BSI-Sensoren hat maßgeblich dazu beigetragen, Smartphones so dünn wie möglich zu halten.
BSI-Sensoren waren nicht der einzige Trick, den Smartphone-Hersteller auf Lager hatten. Sie begannen auch, mehr als ein Hauptkameramodul zu verwenden. Da einzelne Kameramodule so klein sind, ist es möglich, mehr als eines davon auf der Rückseite eines Telefons anzubringen. Ursprünglich war geplant, mehrere Kameras zu verwenden, um mehr Licht zu sammeln und bessere Bilder zu erstellen. Verschiedene technische Herausforderungen haben jedoch dazu geführt, dass Smartphone-Hersteller zusätzliche Kameras stattdessen hauptsächlich zur Bereitstellung von optischem Zoom und solchen spezialisierten Aufnahmemodi wie Schwarzweiß sowie Bokeh-Effekten verwendet haben. Wir haben Flaggschiff-Telefone gesehen, die von einem einzigen Hauptkameramodul auf bis zu fünf Kameras gestiegen sind.
Nicht jedes zusätzliche Kameramodul hat sich als nützlich erwiesen, aber der allgemeine Trend, Kameras hinzuzufügen, um die Bildgebungsfähigkeiten zu verbessern, ist klar.
Natürlich sind auch die DSLR-Hersteller nicht stehen geblieben. Daher betrachtete Guichard als Nächstes, wie sich beide Technologien seit unserer Nikon D70s-Basislinie von 2005 entwickelt haben.
Der direkte Vergleich: Smartphone vs. moderne Profikamera
Angesichts all der Verbesserungen bei Smartphone-Kameras in den letzten Jahren ist es fair zu fragen, wie sie sich in Bezug auf die Bildqualität im Vergleich zu DSLRs und spiegellosen Vollformatkameras schlagen. Dazu konstruierte Guichard ein Modell, wie sich sowohl DSLRs als auch Smartphones seit seiner Nikon D70s von 2005 verbessert haben. Er kategorisierte die verschiedenen Verbesserungen und gab eine grobe Schätzung der Anzahl der Blendenstufen an, die jede zur besseren Bildqualität beitragen konnte.
Die Gesamtzunahme der Blendenstufen in dieser Schätzung ist eine Annahme, wie die Gesamtbildqualität einer Vollformatkamera von 2019 und eines Smartphones von 2019 im Vergleich zur Basislinie der Nikon D70s von 2005 abschneidet. (Einige Punkte haben Bereiche, da sie in einigen Situationen effektiver sind als in anderen.)
Aus dieser Art von Vergleich können wir sehen, dass die Bildqualität eines Smartphones in einigen Fällen tatsächlich besser sein kann als die einer DSLR. Wir können aber auch sehen, dass die Ergebnisse von Smartphones viel weniger konsistent sind und es daher derzeit nicht möglich ist, unseren Smartphones immer zu vertrauen, um ein qualitativ hochwertiges Bild zu liefern.
Testen der Bildqualität einer Vollformatkamera im Vergleich zu Smartphones
Um die Ergebnisse zu validieren und andere wichtige Bildqualitätseigenschaften zu bewerten – und somit zu sehen, wie sich eine spiegellose Vollformatkamera im Vergleich zu modernen Smartphones schlägt, testete DXOMARK ein aktuelles Modell, die Panasonic Lumix S1R, mit derselben umfangreichen Testmethodik, die es beim Testen von Smartphones anwendet. Guichard verglich die Ergebnisse dann mit mehreren aktuellen Flaggschiff-Smartphones.
Für seinen Vergleich wählte Guichard eine der besten spiegellosen Vollformatkameras – eingestellt auf den Standardmodus und JPEG-Aufnahme – um sie gegen vier aktuelle, erstklassige Smartphone-Kameras antreten zu lassen. Offensichtlich ist das nicht die Art, wie die meisten Fotografen ihre DSLRs verwenden, aber es ist hilfreich als Leistungsbasislinie dafür, wie sich DSLRs im Vergleich zu Smartphones verhalten, wenn beide als „Point-and-Shoot“-Kameras verwendet werden.
Für die relative Bewertung verwendete Guichard einige der Foto-Unterergebnisse aus der DXOMARK-Kamera-Testsuite.
Während die Panasonic-Vollformatkamera mit ihrem 47,3MP-Sensor und dem getesteten Leica APO-Summicron-SL 35mm-Objektiv bei der Detailerhaltung und im Telebereich gewinnt, zeigten die Flaggschiff-Telefone von Apple und Huawei insgesamt eine beeindruckende Leistung und sind bei der Belichtungsgenauigkeit, Farbwiedergabe, beim Autofokus und bei geringem Rauschen tatsächlich gleichauf oder besser als die DSLR.
Betrachtet man die Ergebnisse, ist klar, dass der Vergleich zu einem geteilten Ergebnis führt. Sehen wir uns einige der spezifischen Testbilder an, um eine Vorstellung von den Stärken und Schwächen der spiegellosen Kameras und der Smartphones zu bekommen. (Die in jedem Vergleich verwendeten Smartphones waren diejenigen, die in diesem speziellen Test am besten abgeschnitten haben.)
- Detailerhaltung / Textur: Guichard betrachtete Beispielbilder, die sowohl bei gut beleuchteten als auch bei Nachtbedingungen aufgenommen wurden, da die Aufnahme bei wenig Licht traditionell eine Schwäche von Smartphone-Kameras war. Die Smartphones zeigten eine beeindruckende Detailerhaltung, nahe an der DSLR. Selbst bei Nacht leisteten die Smartphones gute Arbeit bei der Erhaltung von Texturen.
- Rauschen: Die native Fähigkeit der größeren Sensor-DSLR liegt bei genauer Betrachtung von Testbildern immer noch vorne, aber mit einem bemerkenswert geringen Vorsprung, insbesondere angesichts der viel kleineren Sensoren der Smartphones.
- Zoom: Multi-Kamera-Smartphones wie das Xiaomi CC9 Pro Premium Edition mit seinen Telekameras zeigten eine beeindruckende Leistung, selbst bei hohen Zoomfaktoren. Im Vergleich zu einer DSLR mit einem 35mm-Objektiv (das hier zugeschnitten wurde) zeigte die DSLR immer noch einen Vorteil im Zoom, aber das Smartphone leistete angesichts der winzigen Größe seiner Kameramodule bemerkenswert gute Arbeit.
- Bokeh: Ein weiterer Bereich, in dem Vollformatkameras traditionell einen Vorteil gegenüber Smartphones hatten, ist das Bokeh. Smartphones simulieren Bokeh-Effekte mithilfe von Computational Imaging und Tiefenkarten. Bei einfachen Porträts funktioniert dies gut, aber in komplexeren Situationen kann es zu Artefakten kommen (z. B. falsch maskierte Bereiche). Auch die Qualität des simulierten Bokehs unterscheidet sich oft vom natürlichen optischen Bokeh (z. B. Form und Farbe der Lichtpunkte im Hintergrund).
- HDR: Intuitiv würde man erwarten, dass der größere Sensor der Panasonic einen großen Vorteil bei der Darstellung von HDR-Szenen bietet. Dies ist jedoch im Vergleich zu modernen Smartphones oft nicht der Fall, wie dramatisch in einer Innenraum-Beispielszene gezeigt wurde. Die Huawei Mate 30 Pro konnte alle Elemente der Szene so darstellen, als wären sie vollständig beleuchtet, während die Panasonic im Standard-JPEG-Modus nicht alle Details in den Lichtern und Schatten zeigte. Dies liegt daran, dass Smartphones oft mehrere Aufnahmen kombinieren und aggressive Tonwertanpassungen vornehmen, um den gesamten Dynamikbereich darzustellen, während die DSLR im JPEG-Modus einfach die Szene aufnimmt, wie sie ist. Bei der Verarbeitung von RAW-Dateien können DSLRs jedoch einen ähnlichen Dynamikbereich offenbaren.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Smartphones in automatisierten Bereichen wie HDR-Verarbeitung, einfacher Detailerhaltung und Autofokus oft mit oder sogar besser als DSLRs im Standardmodus abschneiden. Sie sind jedoch bei weitem nicht so konsistent oder flexibel wie eine DSLR mit einem Sortiment an Objektiven in den Händen eines erfahrenen Fotografen.
Gibt es noch eine Rolle für Digitalkameras?
Nachdem Guichard die beeindruckende Entwicklung der Smartphone-Bildqualität betrachtet hatte, ging er auf die logische Folgefrage ein: Welche Rolle – falls überhaupt – bleibt für eigenständige Digitalkameras, insbesondere für die DSLRs und spiegellosen Modelle, die von den meisten Profis und vielen ambitionierten Amateuren immer noch bevorzugt werden? Wenn Smartphones so gut sind, warum nutzen Millionen immer noch größere, schwerere, teurere Alternativen?
Für Guichard liegt das Geheimnis der Langlebigkeit von Digitalkameras im Vertrauen. In den Händen von jemandem, der sie zu bedienen weiß, kann man sich auf eine DSLR verlassen, um eine Szene so darzustellen, wie der Fotograf es sich vorstellt. Ein erfahrener Fotograf kann auch die Grenzen seiner DSLR lernen und wissen, dass er, wenn er innerhalb dieser Grenzen bleibt, wiederholbare, qualitativ hochwertige Ergebnisse erzielen kann. Smartphone-Algorithmen, egal wie clever, sind immer noch anfällig für Fehler oder verstehen einfach die Absicht des Fotografen falsch.
Es ist nicht schwer, Smartphone-Foto-Fehler wie die oben gezeigten zu finden. Leider ist es schwer vorherzusagen, wann sie auftreten werden. Für Situationen, in denen ein Fotograf sicher sein muss, dass er die benötigten Bilder aufnimmt, ist eine eigenständige Digitalkamera in der Regel immer noch das Werkzeug der Wahl. Dies steht im Gegensatz zur Smartphone-Fotografie, bei der die Benutzerfreundlichkeit an erster Stelle steht, die Einstellungen bereits ausgewählt sind und der Fotograf sich frei auf den Inhalt konzentrieren kann – aber die Ergebnisse können ein Glücksspiel sein, und die Kontrolle ist begrenzt.
Digitalkameras lassen den Fotografen eine Geschichte erzählen
Fotografie als Handwerk geht nicht nur darum, die Realität festzuhalten, sondern Geschichten zu erzählen. Dazu verlassen sich Fotografen auf die kreative Freiheit, die ihnen eine vielseitige Kamera bietet, die für diesen Zweck gebaut wurde. DSLRs und spiegellose Kameras verfügen nicht nur über eine breite Palette von Einstellungen, sie sind auch ergonomisch so gestaltet, dass diese Einstellungen schnell und präzise von jemandem geändert werden können, der sich die Zeit genommen hat, ihre Bedienung zu lernen. Darüber hinaus macht eine breite Palette von Objektiven und Zubehör eigenständige Kameras zu einzigartig vielseitigen Werkzeugen.
Im Gegensatz dazu nehmen Smartphones dem Fotografen einen Großteil der kreativen Kontrolle ab und können manchmal die Geschichte ruinieren, die ein Fotograf erzählen möchte. Das folgende Beispiel mit burmesischen Fischern zeigt gut, wie eine DSLR die Art von zuverlässiger kreativer Kontrolle bietet, die einem Fotografen hilft, eine Geschichte zu erzählen.
Das Originalbild ist bewusst unterbelichtet, um einen dramatischen Effekt zu erzielen. Der Fotograf hat bewusst harte Lichtverhältnisse gewählt, mit der Sonne im Rücken des Motivs. Da nur eine Silhouette der Fischer gewünscht war, wurde das Bild bewusst unterbelichtet, damit Sonne und Himmel Details und Farbe behalten, die sonst überstrahlt würden. Das hilft auch, das Motiv vor dem dunklen Wasser zu isolieren.
Stellen wir uns stattdessen vor, was ein Smartphone mit dem Bild gemacht hätte, erhalten wir ein ganz anderes Ergebnis. Es würde die Szene wahrscheinlich als Gegenlichtporträt interpretieren und eine Kombination aus heller Belichtung und lokaler Tonwertanpassung verwenden, um zu versuchen, das zu korrigieren, was es als Probleme mit dem Foto ansah. Das Ergebnis würde wahrscheinlich heller sein, mit mehr Details in den Schatten, aber der dramatische Effekt der Silhouette wäre verloren gegangen. Es wäre vielleicht ein gutes „Erinnerungsfoto“, aber es erzählt nicht dieselbe Geschichte.
Über die Automatisierung der Kamera hinaus: Automatisierung des Fotografen
Wie bei den meisten Entscheidungen in der Fotografie gibt es keine einzig richtige Wahl, wenn es darum geht, welche Art von kreativer Kontrolle der Kamera übertragen und welche beim Fotografen verbleiben soll. Moderne Smartphones erschließen weiterhin Neuland, sowohl indem sie ersetzen, was ein Fotograf mit Kameraeinstellungen tun kann, als auch indem sie darüber hinausgehen in Bereiche, die zuvor ausschließlich dem kreativen Bereich des Fotografen vorbehalten waren. Weiterhin haben Smartphones begonnen, die Absichten des Fotografen zu erraten. Zwei Beispiele dafür sind die „Beauty“-Verbesserungsfunktionen, die in einige Smartphones integriert sind, und Funktionen, die helfen, den Auslöser im richtigen Moment beim Fotografieren von Personen zu drücken.
Abgesehen von der Bildaufnahme gibt es einen weiteren Bereich, in dem der optimierte Workflow der Smartphone-Fotografie dem Fotografen Automatisierungsvorteile bietet. Über die Unterstützung bei der Bildgestaltung hinaus umfassen Smartphone-Fotografie-Ökosysteme heute eine große Anzahl automatischer Backend-Verarbeitungsfunktionen, um das gesamte Fotografieerlebnis noch schmerzfreier zu gestalten.
Durch die Verwendung von Standortdaten und Objekterkennung können Fotos jetzt automatisch getaggt und sortiert werden. Sobald die Bilder organisiert sind, können KI-gestützte Tools automatisch beginnen, sie in teilbare Kreationen und Geschichten zu verwandeln.
Innovationen bei der Automatisierung des fotografischen Workflows mithilfe von KI, Cloud-Ressourcen und den einzigartigen Fähigkeiten von Smartphones geschehen fast zu schnell, um sie aufzuzeichnen. Durch die Kombination von Standortinformationen, Objekterkennung, KI-basierter Bildqualitätsbewertung und Bildserien sind Systeme wie die Adobe Cloud, Apples iCloud und Google Fotos in der Lage, automatische Bildtagging, Gesichtserkennung, Albumerstellung, Best-Shot-Auswahl und vorgeschlagene teilbare Geschichten anzubieten. Der Gesamteffekt ist, dass Smartphones im Wesentlichen unsere Erinnerungen für uns kuratieren, was ein langer Weg davon ist, dass ein Fotograf eine Geschichte gestaltet und seine Kamera einfach als unkompliziertes Werkzeug zur Aufnahme der benötigten Bilder verwendet.
DSLR-Besitzer können ihre Bilder in diese Systeme einbinden – wenn auch oft ohne alle für die volle Funktionalität benötigten Metadaten –, aber dies ist ein Bereich, in dem sich Smartphone-Anbieter viel schneller bewegen als Kameraanbieter. In Kombination mit ihren Fortschritten in der Bildqualität bringen diese Innovationen Smartphones sehr nahe daran, eines der ersten Versprechen einzulösen, das die Fotoindustrie den Verbrauchern gegeben hat.
Smartphones: Einlösung von Kodaks ursprünglichem Versprechen
George Eastman entwickelte 1888 die erste Verbraucherkamera. Diese Kamera war mit einer 100-Aufnahmen-Filmrolle ausgestattet; der Fotograf drückte einfach den Auslöser, spulte die Rolle vor und schickte dann die gesamte Kamera an die Fabrik zurück, wenn der Film aufgebraucht war. Im Gegenzug erhielt er Abzüge seiner Bilder und eine neu geladene Kamera. Zusammen mit der Kamera kam das Versprechen: „You press the button, we do the rest.“ Für viele, wenn nicht die meisten Menschen, hat die moderne Smartphone-Fotografie dieses 130 Jahre alte Versprechen endlich eingelöst.
Fazit: Die Zukunft der Fotografie
Wir haben gesehen, wie Fortschritte in der Technologie Smartphone-Kameras in ihrem ersten Jahrzehnt geholfen haben, Kompaktkameras in Bezug auf Bildqualität und viele andere Fähigkeiten zu übertreffen, trotz ihrer geringen Größe. In ihrem zweiten Jahrzehnt, indem sie ihre einzigartigen Fähigkeiten im Computational Imaging nutzten, haben sie begonnen, sogar DSLRs in vielen Bereichen zu übertreffen, einschließlich automatischer Bildverbesserung und Organisation. Diese Automatisierung macht Smartphone-Kameras jedoch auch schwerer vorhersehbar und schwierig für wiederholbare Ergebnisse – was eine Marktlücke für traditionellere Digitalkameras lässt.
Der Landschaftsfotograf Ansel Adams sagte einst: „In jedem Bild gibt es immer zwei Personen: den Fotografen und den Betrachter.“
Wie Guichard es sieht, wird die fotografische Technologie die Rolle des Fotografen für viele, aber nicht für alle Fotografen in den Schatten stellen:
„Smartphones haben die Fotografie bereits vollständig automatisiert. Der nächste logische Schritt ist die Automatisierung des Fotografen. Das ist gut: Menschen können einen persönlichen digitalen Fotografen genießen, der ihre Erinnerungen festhält. Aber es wird immer diejenigen geben, die lieber ein vertrauenswürdiges Werkzeug haben möchten, um ihre eigenen Geschichten zu erzählen.“
Während Smartphones immer besser darin werden, Erinnerungen schmerzfrei festzuhalten und sie sogar in gemeinsame Erlebnisse zu verwandeln, werden einige Fotografen immer ihre eigenen Geschichten erzählen und die kreative Kontrolle über ihre Bilder behalten wollen. Eigenständige Digitalkameras wie DSLRs, spiegellose Kameras und natürlich größere Formate ermöglichen ihnen dies. So haben sie, zumindest auf unbestimmte Zeit, einen Platz in den Herzen und Köpfen vieler.
Häufig gestellte Fragen (FAQs)
Sind Smartphone-Kameras besser als DSLRs?
Das lässt sich nicht pauschal sagen. Smartphones sind in einigen automatisierten Bereichen wie HDR-Verarbeitung oder der einfachen Handhabung sehr gut oder sogar besser als DSLRs im Standardmodus. Sie sind jedoch weniger konsistent und bieten weitaus weniger kreative Kontrolle, Vorhersehbarkeit und Vielseitigkeit (z. B. durch Objektivwechsel) als eine DSLR oder spiegellose Kamera in den Händen eines erfahrenen Fotografen.
Warum machen Smartphones bei wenig Licht gute Bilder, obwohl sie kleine Sensoren haben?
Dies liegt nicht nur an der Sensorgröße allein, sondern hauptsächlich an der fortgeschrittenen Bildverarbeitung, insbesondere dem Computational Imaging. Smartphones nehmen oft mehrere Bilder mit kurzer Belichtungszeit auf und stapeln diese algorithmisch, um das Rauschen zu reduzieren und Details zu verbessern. Auch die Entwicklung von BSI-Sensoren hat geholfen, mehr Licht aufzunehmen.
Was bedeutet Computational Imaging?
Computational Imaging bezeichnet den Einsatz von Software, Algorithmen und hoher Rechenleistung, um Bilder zu erzeugen oder zu verbessern, die über das hinausgehen, was allein mit der reinen Optik und dem Sensor möglich wäre. Beispiele sind das Zusammenfügen mehrerer Aufnahmen für HDR oder Rauschunterdrückung, die Simulation von Bokeh-Effekten oder die Korrektur optischer Fehler.
Wird es in Zukunft noch Digitalkameras geben?
Ja, es wird erwartet, dass traditionelle Digitalkameras wie DSLRs und spiegellose Modelle weiterhin eine Rolle spielen werden. Sie richten sich an Fotografen, die Wert auf volle kreative Kontrolle, Vorhersehbarkeit, die Möglichkeit, verschiedene Objektive zu verwenden, und die bewusste Gestaltung ihrer Bilder legen, um Geschichten zu erzählen. Smartphones hingegen konzentrieren sich mehr auf die automatisierte und bequeme Aufnahme von Erinnerungen.
Welche Rolle spielt die Rechenleistung bei der Verbesserung von Smartphone-Kameras?
Eine sehr große. Die gestiegene Rechenleistung in Smartphones war entscheidend für die Einführung und Verbesserung von Computational Imaging-Techniken. Sie ermöglicht das schnelle Verarbeiten und Kombinieren mehrerer Aufnahmen, komplexe Rauschunterdrückung, präzise Korrekturen optischer Fehler und die Ausführung von KI-basierten Funktionen, die die Bildqualität und den Workflow verbessern.
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