Von 0,11 Megapixel zu neuronalen Netz-Assistenten: Wie sich Kameras in Smartphones entwickelt haben

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 03:51

Ein kleiner Exkurs in die Geschichte der mobilen Fotografie.

Die Kamera in einem Smartphone ist aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken: Mit ihrer Hilfe können Sie immer einen wichtigen Moment festhalten und mit anderen teilen. Doch bis dies Wirklichkeit wurde, brauchte es 20 Jahre technischen Fortschritts, die Neuverteilung des Fotoausrüstungsmarktes und viele Innovationen. Wir haben uns entschieden, uns daran zu erinnern, wie mobile Fotografie in unseren Alltag eindrang und welche Unternehmen sie einfach und zugänglich gemacht haben.

Die ersten Kamerahandys

Zum ersten Mal erschien die Kamera 1999 im Telefon: Die japanische Firma Kyocera brachte das Modell VP-210 auf den Markt, mit dem Videoanrufe möglich waren. Die Kamera befand sich vorne und erfasste das Gesicht des Besitzers mit einer Geschwindigkeit von 2 Bildern pro Sekunde. Sie könnte auch Selfies mit einer Auflösung von 0,11 Megapixel aufnehmen und in einer Menge von bis zu 20 Stück im Speicher des Geräts ablegen.

In den Folgejahren entwickelten sich mobile Kameras unter dem Ansturm der Konkurrenz rasant, und bereits 2004 wurde der Meilenstein von 1 Million Pixel (1 Megapixel) erreicht. Und 2005 wurde der Markt von zwei Modellen schockiert, die als die ersten Kamerahandys bezeichnet werden können: Nokia N90 und Sony Ericsson k750i. Sie trugen 2-Megapixel-Autofokus-Kameras und nahmen scharfe Bilder auf, keine verschwommenen Abstraktionen. Zu diesem Zeitpunkt begann sich die Einstellung der Nutzer zur mobilen Fotografie zu ändern: Auf Flickr tauchten Themengruppen auf, die Leute begannen, auf ihren Handys erhaltene Bilder auszutauschen und darüber zu diskutieren.

Mit jedem weiteren Jahr ist die Zahl der Menschen, die am Telefon fotografieren, exponentiell gestiegen. Die Veröffentlichung des iPhones im Jahr 2007 änderte die Einstellung zu monofunktionalen Geräten: Smartphones begannen, MP3-Player zu ersetzen, und dann Amateur-Foto- und Videokameras.

Morgendämmerung von Instagram

Der Kameramarkt brach 2010 mit der Einführung von Instagram zusammen. Nutzer wollten möglichst einfach und schnell ein attraktives Bild bekommen und in sozialen Netzwerken posten.

Gleichzeitig hat sich die Qualität mobiler Kameras verbessert. Das 2011 eingeführte iPhone 4s erhielt eine 8-Megapixel-Kamera und eine lichtempfindliche Optik mit einer Blende von f / 2, 4. Diese Eigenschaften deckten die meisten Bedürfnisse ab: Drücken Sie eine Taste, erhalten Sie einen hellen Rahmen und laden Sie ihn auf Instagram hoch.

Im Laufe der Zeit wurde die Bildverarbeitung in Smartphones aggressiver: Kontrast, Sättigung und Konturenschärfe haben Priorität, die Natürlichkeit des Bildes trat in den Hintergrund. Es gab aber auch Versuche, professionelle Technik auf mobile Kameras zu bringen. Also hat Nokia im Jahr 2012 das 808 PureView Kamerahandy entwickelt.

Das Modell zeichnete sich durch für seine Zeit phänomenale Eigenschaften aus. Die Kameraauflösung betrug 41 Megapixel und die physische Größe des Sensors betrug 1/1, 2. Außerdem war sie mit einem mechanischen Verschluss, eingebautem ND-Filter, Carl-Zeiss-Objektiv mit f/2, 4-Blende und Xenon-Blitz ausgestattet.

Leider hatten es andere Hersteller nicht eilig, dem Beispiel von Nokia zu folgen und setzten auf Filter und andere Verzierungen.

Mehr Kameras, gut und anders

Irgendwann beschlossen die Unternehmen, die Zahl der Kameras in Smartphones zu erhöhen. Bereits im Jahr 2011 wurden das HTC Evo 3D und LG Optimus 3D veröffentlicht, die jeweils zwei Objektive verwendeten, um stereoskopische Fotos zu erstellen. Die Technologie stellte sich jedoch als unbeansprucht heraus und die Hersteller vergaßen solche Experimente mehrere Jahre lang.

Im Frühjahr 2014 kam das HTC One M8 auf den Markt. Das Smartphone erhielt ein Zusatzmodul zur Tiefenmessung und zur Trennung des Objekts vom Hintergrund. So implementierte das Unternehmen zwei Jahre früher als Apple den Porträtmodus.

Einen wahren Boom gab es 2016, als die größten Hersteller ihre Lösungen präsentierten. Gleichzeitig gab es keine einheitliche Sicht darauf, warum ein Smartphone zwei Kameras braucht. Huawei hat beispielsweise mit dem P9, das es gemeinsam mit Leica entwickelt hat, die Monochrom-Fotografie gefördert. Das LG G5 setzte auf shirik, und Apple stellte im iPhone 7 Plus ein Teleobjektiv für Porträts und optischen Zoom vor.

Wie sich herausstellte, sind zwei Kameras nicht die Grenze. Mittlerweile sind fast alle Smartphones auf dem Markt mit drei Objektiven mit unterschiedlichen Brennweiten sowie Kameras für Makrofotografie und Tiefenmessung ausgestattet.

Steigerung der Eigenschaften

Die Qualität mobiler Kameras war schon immer durch physikalische Einschränkungen eingeschränkt: Die geringe Dicke des Gehäuses erlaubte es nicht, Smartphones mit hochwertiger Optik und großen Sensoren auszustatten. Die Benutzer forderten jedoch Verbesserungen, die Unternehmen versuchten, ihre Bedürfnisse zu befriedigen.

So landeten wir bei Kameras, die ein paar Millimeter aus dem Körper herausragten. Auch die physikalischen Abmessungen der Sensoren sind gewachsen: Schwankten sie vor fünf Jahren noch innerhalb von 1/3, sind nun das Samsung Galaxy S20 Ultra und das Huawei P40 mit 1/1, 3 Sensoren auf dem Markt. Die Bildsensoren wurden fast neunfach vergrößert, was die Qualität der Aufnahmen deutlich verbessert hat.

Die große Fläche der Sensoren ermöglichte es, die Auflösung zu erhöhen. 48-MP- und 64-MP-Mobilkameras sind zur Norm geworden, während Samsung und Xiaomi bereits den 108-MP-Meilenstein erreicht haben. Fotos mit einer solchen Auflösung wiegen jedoch zu viel, deshalb haben sich die Ingenieure einen Trick vorgenommen: Informationen aus benachbarten Pixeln werden kombiniert. Dadurch sinkt die Auflösung, dafür bekommen wir aber weniger Rauschen und einen größeren Dynamikumfang.

Was weiter

All diese Innovationen haben Smartphones zu einem idealen Ersatz für digitale Point-and-Shoot-Kameras gemacht. Trotzdem haben sie noch Raum zum Wachsen. Und selbst wenn die physikalischen Eigenschaften an die Decke gehen, hilft immer Software.

Jetzt gewinnt die Computerfotografie an Bedeutung: Die Kamera nimmt eine Reihe von Bildern auf, und darauf basierende neuronale Netze sammeln den perfekten Rahmen, unterdrücken das Rauschen, gleichen die Helligkeit aus und korrigieren die Farbe. Die Methode wird in Google Pixel 4, iPhone 11, Huawei P40 und vielen anderen Smartphones verwendet. Die Verarbeitung erfolgt automatisch und für den Nutzer unmerklich – er sieht nur das Ergebnis.

Mit zunehmender Leistung werden die Fähigkeiten von Kameras breiter. Sie können bereits Videos aufnehmen und in Echtzeit verarbeiten: den Hintergrund verwischen oder schwarzweiß machen, sodass Objekte in Farbe bleiben. Auch die Richtung der Augmented Reality entwickelt sich: Apple hat das iPad Pro bereits mit einem LiDAR-Sensor für die Arbeit mit AR-Anwendungen ausgestattet, bald soll die Technologie auch im iPhone auftauchen.

Mobile Kameras werden zu einem Hardware-Software-Komplex, dessen Fähigkeiten wir nicht vollständig verstehen. Deshalb ist es interessanter, die neuesten Entwicklungen in diesem Bereich zu verfolgen und selbst zu testen.