Dual-Kameras erklärt: Digitaler Zoom, Bokeh-Effekte, Augmented Reality & mehr

Grundsätzlich kann man dabei zwei verschiedene Ansätze unterscheiden, nämlich jene Modelle mit gleicher Brennweite und jene mit unterschiedlicher Brennweite. Und dann gibt es da auch noch die Sonderlinge mit Time-of-Flight-Kameras.

Gleiche Brennweite für Spezialeffekte

Die meisten Smartphones fallen in erstere Kategorie, mit dem Honor 6X als jüngstem Vertreter und dem Huawei Mate 9 als aktuellem Highend-Androiden. Beide Kameras fotografieren dabei den gleichen Bildausschnitt – allerdings aus einem minimal unterschiedlichen Blickwinkel. Wie das menschliche Gehirn kann die Elektronik im Smartphone dann aus dem Versatz der beiden „Augen“ eine Tiefenkarte des Motivs errechnen und generiert so quasi ein 3D-Bild.

Diese zusätzlichen Tiefeninformationen erlauben es, Effekte nur auf bestimmte Bildteile anzuwenden. Aktuell beschränken sich die Hersteller hier leider auf einen Weichzeichner, um eine selektive Schärfentiefe zu simulieren, wie sie sonst nur großsensorige DSLMs und DSLRs bieten. Nur beim HTC One M8 gab es damals auch die Möglichkeit, etwa Farbeffekte nur auf Vorder- oder Hintergrund anzuwenden – oder Bildteile anhand der Tiefeninformationen freizustellen und in andere Fotos einzufügen.

Gleiche Brennweite, bessere Leistung

Sowohl das Huawei P9 und das Mate 9 als auch das von der Tochtermarke gebaute Honor 8 verzichten bei jeweils einem der beiden Bildsensoren auf die sogenannte Bayer-Maske. Dadurch sammelt der Sensor zwar keine Farbinformationen mehr, liefert dafür aber eine bessere Detailwiedergabe. Das Farbbild wird dann mit den Helligkeitsinformationen unterfüttert, um die Qualität zu steigern. Die in Kooperation mit Leica entstandenen Huawei-Modelle erlauben es auch, den zweiten Sensor separat für Schwarzweiß-Fotos zu nutzen.

Einen Schritt weiter geht dann noch das Huawei Mate 9: Hier steht dem 12-Megapixel-Sensor nämlich ein Schwarzweiß-Sensor mit 20 Megapixeln zur Seite. So lässt sich einerseits die Auflösung im Weitwinkel auf 20 Megapixel steigern. Andererseits ist es aber auch im auf 12 Megapixel gedrosselten Betrieb möglich, den Detailverlust beim digitalen Zoomen einzudämmen – nämlich so lange, bis beim Vergrößern des Bildausschnitts die native Auflösung des Schwarzweiß-Sensors erreicht ist. Dass das ziemlich gut funktioniert, habe ich übrigens noch im Dezember bei meinem alten Arbeitgeber in einem Labortest ausprobiert. 

Unterschiedliche Brennweite, mehr Flexibilität

Sowohl das Apple iPhone 7 Plus als auch das LG G5 verfolgen mit ihren Dual-Kameras einen anderen Ansatz. Hier haben die beiden Kameras nämlich jeweils unterschiedliche Brennweiten, also einen anderen Bildwinkel. Beim iPhone 7 Plus gibt es neben der Standard-28-Millimeter-Brennweite dann noch eine zweite Kamera mit 56 Millimetern im Kleinbildäquivalent. Qualitativ sind die Ergebnisse hier natürlich deutlich besser, als wenn man äquivalent digital ins Bild zoomt – und auch der Lösung des Huawei Mate 9 zumindest bei höheren Brennweiten ein wenig voraus.  

Das LG G5 dagegen zoomt nicht ins Bild hinein, sondern heraus: Die zweite Kamera bietet hier nämlich einen Bildwinkel von 135 Grad, was etwa 9 Millimetern im Kleinbildäquivalent entspricht. Damit lassen sich tolle Weitwinkel-Aufnahmen fotografieren. Das klappt bei anderen Smartphones zwar auch via Panorama-Funktion, doch gibt es da üblicherweise Artefakte, insbesondere bei bewegten oder sehr nahen Motiven. Wie beim iPhone 7 Plus gilt auch hier: Eine optische Lösung ist Software-Tricks einfach überlegen – zumindest noch.

Time-of-Flight-Kameras

Ein völlig anderer Ansatz findet sich dann noch beim REAL3-Modul zum Einsatz.

Das Prinzip ist eigentlich relativ einfach: Ein im Kamera-Modul verbauter Infrarot-Laser sendet ein gepulstes Licht aus. Anhand der Phasenverschiebung des von der Umgebung reflektierten Lichtes kann die Elektronik dann eine Tiefenkarte errechnen – und zwar deutlich schneller und präziser, als es etwa per Bildauswertung von zwei RGB-Kameras möglich ist.

Aus diesem Grund setzt auch Google bei Project Tango auf diese Kameras, um wirklich erstaunlich gute Augmented-Reality-Effekte zu erzielen. Und wie mir ein hochrangiger Infineon-Mitarbeiter im vergangenen Jahr bei einer Phab-2-Pro-Demo sagte, ist es kein Zufall, dass die Abteilungen von Project Tango und Daydream bei Google direkt nebeneinander sitzen. Denn die ToF-Kameras sind schnell genug, um ein sogenanntes Inside-Out-Tracking für Virtual-Reality-Anwendungen zu realisieren: Anhand der gesammelten Tiefeninformationen kann das Smartphone die Kopfposition des Nutzers relativ zum Raum bestimmen und im VR-Betrieb vor Hindernissen warnen und Bewegungen im Raum in die virtuelle Realität umsetzen. Das wäre ein enormer Fortschritt gegenüber Samsung Gear VR & Co.

Und Ihr?

Abschließend wüsste ich noch gerne, was Ihr über die diversen Multi-Kameras denkt. Wenn Ihr außerdem zu einer bestimmten Technologie oder spezifischen Themen mehr wissen wollt, dann schreibt uns doch gerne einen Kommentar.

Das Amazon Fire Phone habe ich aus diesem Artikel trotz des Multi-Kamera-Systems übrigens bewusst weggelassen. Erstens waren diese auf der Vorderseite des Telefons untergebracht und standen nicht für die Fotografie zur Verfügung – und zweitens ist das Fire Phone nun wirklich zum Vergessen.

Ausblick

Bei den Chinesen von Huawei und Honor ist die Dual-Kamera nicht mehr nur im Highend-Bereich wie beim Mate 9, sondern seit dem Honor 6X auch in der Mittelklasse zu finden. Ich finde die Entwicklung spannend – auch, wenn die Bokeh-Effekte nicht immer einwandfrei funktionieren und insbesondere beim genaueren Hinsehen noch Fehler offenbaren. 

Dennoch bin ich überzeugt davon, dass die Computational Photography die optischen und physikalischen Grenzen erweitern wird, die derzeit die Grenzen des Machbaren bei der Fotografie bestimmen. Ich persönlich bin ja extrem gespannt, was wir 2017 im Bereich der ToF-Kameras sehen werden. Bis Konzepte wie Canons Wonder Camera (von 2010!) Realität werden, wird es jedoch sicherlich noch eine Weile dauern.