Mehrere Objektive in Smartphones: Vorteile, Prinzip und Funktion

Mehrere Kameras in Mobiltelefonen - INHALT

1. Woher kam die Doppelkamera?
2. Das Prinzip von Doppel- und Multisensorkameras - wie funktionieren sie?
3. Teleobjektiv
4. Weitwinkelobjektiv
5. Makro-Objektiv
6. Tiefensensor
7. Monochromer Sensor
8. Mehrere Linsen sind Trend

Woher kam die Doppelkamera?

Heute sieht es so aus, als wären die zwei Kameras aus dem Nichts gekommen, aber das stimmt nicht. Veilleicht errinnert sich noch jemand: das erste Smartphone mit einer Doppelkamera war das das 2011 eingeführte HTC Evo 3D. Wie der Name schon verrät, wurden mit einer Doppelkamera Fotos aufgenommen, die einen dreidimensionalen Effekt erzeugen. Diese Funktion setzte sich zwar nicht durch, als Doppelkamerakonzept diente sie trotzem.

Die folgenden Jahre haben auf dem Gebiet der Doppelkameras nicht viel neues gebracht, ab und zu sahen wir aber die eine oder andere Kuriosität. Ein ernsthafter Ansatz kam erst 2014, als HTC den M8 einführte. Es dauerte weitere zwei Jahre, bis das ganze Karussell an Schwung gewann. Anfang 2016 wurde es durch die Einführung des LG G5 angetrieben, das über eine Doppelkamera verfügte, die wirklich Sinn machte. Und als Apple im Herbst selben Jahres das iPhone 7 Plus mit zwei Objektiven zeigte, wurde aus den Doppelkameras bereits ein Trend.

Das Prinzip von Doppel- und Multisensorkameras - wie funktionieren sie?

Nicht alle Kameras haben dieselbe Funktion, da das zweite (oder dritte, vierte usw.) Kameraobjektiv meist eine andere Aufgabe hat. Darüber hinaus variieren die Kamerafunktionen nicht je nach Hersteller oder Serie, sondern sogar je nach Modell. Es kommt immer darauf an, wozu der Sensor bestimmt ist.

Daher variieren die Funktionen von Kameras mit zwei und mehreren Objektiven, manchmal arbeiten die Objektive zusammen und erstellen ein Gesamtbild, manchmal bietet das Smartphone zwei Betrachtungswinkel und manchmal ermöglicht es auch Spezialeffekte. Die Funktionen einzelner Sensoren können in mehrere Kategorien unterteilt werden.

Merkmale des Objektivs der Handykamera Nr. 1: Teleobjektiv

Das Teleobjektiv gibt dem Handy einen optischen Zoom, d.h. er ermöglicht das annähern an die fotografierte Szene. Es gibt auch das Digitalzoom, aber dadurch wird das Bild nicht angenähert, sondern nur vergrößert. Mit dem Digitalzoom aufgenommene Fotos haben zwar die Auflösung des Originalfotos, die fehlende Pixel werden aber künstlich hinzugefügt, wodurch die Qualität des Fotos leidet.

Der optische Zoom hingegen löst alles optisch. Vor dem Sensor befindet sich eine Linse, um das Bild ähnlich wie bei einer Lupe oder einem Teleskop zu vergrößern. Wenn das Objektiv von hoher Qualität ist, nimmt die Bildqualität nicht ab, manchmal sogar umgekehrt.

Heute wird das Teleobjektiv in einer Reihe von Flaggschiffen wie den neuen iPhones, der Reihe Samsung Galaxy S21, Google Pixel 6 Pro und weiteren angeboten. Heutzutage wird darum gekämpft, wer den besten Zoom mit der besten Qualität oder den besten Fotos bei schlechten Lichtverhältnissen bietet. In 2021 kann das neue Galaxy S21 Ultra 5G mit bis zu 10x hybriden optischen Zoom und bis zu 100x Space Zoom.

Merkmale des Objektivs der Handykamera Nr. 2: Weitwinkelobjektiv

Ein beliebtes Objektiv zwischen den mehrfachen Handykameras ist das Weitwinkelobjektiv. Dias ergänzt die Hauptkamera um eine zweite mit breiterer Brennweite, die bis zu 10 mm reicht. Eine kürzere Brennweite bedeutet einen größeren Betrachtungswinkel, was bedeutet, dass in das Bild mehr Umgebung erfasst. Dieser Modus ist ideal für Landschafts- oder Architekturfotografie.

Der Übergang zwischen den beiden Modi ist nicht kontinuierlich, weil nur zwei feste Brennweiten zur Auswahl stehen. Wenn Sie diesen Modus verwenden, ist es auch wichtig zu beachten, dass bei einer Weitwinkelaufnahme die Objekte kleiner sein werden. Weitwinkelobjektive sind also nicht ideal für Porträts, auch weil sie das Bild verzerren und das Gesicht länglich und mit einer großen Stirn aussehen lassen. Den sog. Fischaugen-Effekt können Smartphones zumindest durch software dezent adjustieren. Wenn Sie viel in das Bild bekommen wollen, handelt es sich um ein akzeptablen Kompromiss.

Der Hersteller, der mit dieser Verwendung des zweiten Kameraobjektivs als erster kam, ist LG. Es war 2016 beim LG G5. Die Hersteller halten sich an diese Technologie bis heute, sodass wir sie mit bei dem Xiaomi 11T Pro finden können.

Merkmale des Objektivs der Handykamera Nr. 3: Makroobjektiv

Smartphones mit einem Makrosensor kommen immer öfter auf den Markt. Alle haben wir schon mal eine Makrofotografie gesehen und deshalb wissen wir, das sie sehr wirksam sein können. Bei der Makrofotografie geht es darum, die Details eines Objekts oder der Natur detaillierter zu erfassen, als wir es selbst bei näherer Annäherung an das Objekt sehen könnten. Typische Beispiele sind Fotos von Details verschiedener Oberflächen, kleinen Insekten oder Blumen. Die Aufgabe eines solchen Makrosensors besteht darin, auf eine sehr geringe Entfernung zu fokussieren und dennoch ein scharfes Bild aufzunehmen.

Das Makroobjektiv ist in Handys immer noch nicht zur Selbstverständlichkeit georden. Dennoch finden wir es auch bei Vertretern der unteren Smartphone-Klassen. In dieser Kategorie ist es z.B. das Huawei nova 5T und das gut ausgestattete Handy mit interessantem Preis-Leistungs-Verhältniss Poco F3.

Merkmale des Objektivs der Handykamera Nr. 4: Tiefensensor

In Smartphones werden häufig auch Kameras verwendet, die das Bild nicht direkt erfassen, sondern Informationen sammeln, um verschiedene Effekte bei der Nachbearbeitung zu ermöglichen. Am häufigsten handelt sich um ein künstliches Bokeh. Bokeh, oder auch Tiefenschärfe (ggfs. Schärfentiefe), ist ein stark unscharfer Hintergrund einer Fotografie, die das fotografierte Objekt als Hauptmotiv in den Vordergrund der Aufnahme „zieht“. Bei Digitalkameras und ihren großen Bildsensoren und Objektiven wird dieser Effekt optisch erzielt. Je niedriger die Blende des Objektivs und je länger seine Brennweite ist, desto ausgeprägter ist das Bokeh, d.h. verschwommener und gleichmäßiger.

Bei Miniaturkameras gibt es keinen physischen Raum um einige optische Effekte zu erzielen, sodass die Hersteller andere Wege gefunden haben, um den Bokeh-Effekt zu erzielen. Manchmal dient die zweite Kamera nur als Entfernungssensor (Tiefensensor), der misst, wie weit bestimmte Bereiche des Fotos entfernt sind. Das Smarphone verarbeitet diese Informationen und verwischt den Hintergrund digital.

Dies funktioniert nicht immer optimal und bei billigeren Handys tritt oft ein unerwünschter Defekt auf, der sich durch einen kleinen nicht verwischten Streifen am Hintergrund und manchmal auch einer gezackten Kontur des fotografierten Objekts (oder umgekehrt durch unschärfe am Hauptobjekt) bemerkbar macht. Viele Hersteller nennen diese Funktion "Porträtmodus" oder auch „Hochformat“.

Merkmale des Objektivs der Handykamera Nr. 5: Monochromsensor

Die letzte Funktion der Kamerahandys mit mehreren Objektiven, die wir in diesem Artikel vorstellen möchten, bietet einen monochromastischen oder Schwarzweißsensor. Die Hersteller wollen damit erziehlen, dass das zweite Objektiv bessere Schwarzweißfotos sowie höhere Details und ein geringeres Rauschen den farbigen Fotos verleiht, insbesondere bei schlechten Lichtverhältnissen. Dies wird dadurch erreicht, indem das Smartphone beide Fotos zu einem zusammenfügt, da der Monochromsensor ohne die Notwendigkeit Farbkomponenten zu erfassen, empfindlicher auf Helligkeit reagiert. Warum das?

Der Farbsensor verfügt über Abtastpixel, die in Unterpixel unterteilt sind, um die Intensität von rotem, grünem und blauem Licht zu erfassen. Wenn Sie stattdessen das gesamte Pixel nur für die Helligkeitserkennung reservieren, erhalten Sie Fotos, die viel detailierter belichtet werden. Dies wirkt sich nicht nur positiv auf Bilder aus, die bei schlechten Lichtverhältnissen aufgenommen wurden, sondern auch auf den gesamten Dynamikbereich.

Die Hersteller verzichten in der Regel auf den Zusatz von noch mehreren Linsen

Hersteller halten längst nicht nur an zwei Objektiven fest, die Rückseite der Handys ist ja so groß. Im Ernst, Unternehmen konkurrieren nicht nur um die Anzahl der im Körper des Geräts eingebetteten Sensoren, sondern auch um die ordnungsgemäße Anpassung der Funktionen. Warum nicht gleich alle oben genannten Sensoren in das Smartphone zu integrieren, um selbst die anspruchsvollsten mobilen Fotografen zufrieden zu stellen? Xiaomi, der das Mi Note 10 mit fünf verschiedenen Kameras vorgestellt hat, weiß davon was. Ähnlich war es auch beim Nokia 9 PureView, das mit seinem unkonventionell gestalteten Fotomodul auf sich aufmerksam machte. Aber keines von beiden zog viele Kunden an. Die Hersteller beschränken sich inzwischen auf maximal 4 Objektive, und der Trend geht im Grunde dahin, die Anzahl der Objektive nicht zu erhöhen.

Vielmehr versuchen die Hersteller, die Kunden mit Qualität zu beeindrucken, was sie z. B. durch eine höhere Auflösung der Sensoren erreichen wollen. Heutzutage ist die 108-Megapixel-Kamera keine Ausnahme mehr, die zum Beispiel das Realme 8 Pro oder das Motorola G60 bieten. Auch bei den Kameras ist der Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) zur Verbesserung von Fotos auf dem Vormarsch.

Es gibt immer noch Handys mit einem Sensor auf dem Markt, aber Handys mit mehreren Kameras sind immer häufiger. Wählen Sie entsprechend den Spezifikationen des gesamten Fotosystems. Sie können also ein Fotohandy danach auswählen, ob Sie eine Szene aus großer Entfernung heranzoomen, möglichst viel Platz in die Aufnahme einbauen oder Makroaufnahmen machen möchten.