Blende in der Handy-Kamera: Was nutzt F1.7 im Smartphone?
F2.0, F1.7 oder gar F1.4: In den vergangenen Jahren hat sich die Blendenzahl respektive das Öffnungsverhältnis bei Smartphones zu einem beliebten Marketing-Werkzeug entwickelt. Aber was bedeutet die Blende bei Handy-Kameras überhaupt? Und wie wirkt sich die F-Zahl auf die Bildqualität aus?
Inhalt des Artikels:
- Was sind Blende und Öffnungsverhältnis?
- Wieso ist die Blende bei der Handy-Kamera wichtig?
- Was bedeutet die Blende beim Smartphone?
- Aber wieso ist F1.8 besser als F2.4?
- Blende und Abbildungsqualität: viel Licht, wenig Schärfe
Was sind Blende und Öffnungsverhältnis?
Die Begriffe Blende, Blendenzahl und Öffnungsverhältnis werden – streng genommen – meist falsch verwendet. Physikalisch korrekt ist der Begriff "Öffnungsverhältnis", der das Verhältnis aus Eintrittspupille zu Brennweite des optischen Systems bezeichnet. Dieses Verhältnis wird typischerweise angegeben als auf Zähler eins normierter Bruch in den Schreibweisen "f/1.8" oder "1:1.8".
Die Blendenzahl hingegen ist der Kehrwert dieses Bruchs und wird dann geschrieben als F1.8. Die vielzitierte "Blende" ist Umgangssprache und wird bunt gemischt zur Angabe von sowohl Blendenzahl als auch Öffnungsverhältnis genutzt. Nachdem wir keine wissenschaftliche Publikation sind, halten wir uns bei AndroidPIT auch an den Sprachgebrauch "Blende".
Hinweis: Bei der Berechnung des Öffnungsverhältnisses werden Eintrittspupille wie Brennweite in Millimetern erfasst. Daher ist das Ergebnis in jedem Fall dimensionslos.
Wieso ist die Blende bei der Handy-Kamera wichtig?
Die Blende spielt in der Smartphone-Fotografie insbesondere bei diesen zwei Punkten eine wichtige Rolle:
- Je kleiner die Blendenzahl ist, desto mehr Licht kommt auf den Bildsensor. Das ist logisch, denn beim Öffnungsverhältnis steht der Durchmesser der Eintrittspupille im Nenner. Ein doppelter Durchmesser halbiert also die Blendenzahl, beispielsweise von F4 auf F2. Nachdem die Lichtmenge ein Flächenmaß und der Durchmesser ein Längenmaß ist, besteht hier ein quadratisch proportionaler Zusammenhang. Heißt: Eine Halbierung der Blende bedeutet viermal mehr Licht. Eine Verdoppelung der Lichtmenge geschieht dagegen beim Teilen der Blende durch die Wurzel aus zwei, etwa von F2 auf F1.4.
- Je kleiner die Blendenzahl, desto geringer ist die Schärfentiefe. Nachdem Smartphones die Tiefenunschärfe zumeist per Algorithmus erzeugen, bleibt dieser Aspekt hier eine Randnotiz. Wenn Ihr Euch dafür interessiert, wie Unschärfe-Effekte in optischen Systemen zustandekommen, empfehle ich Euch den folgenden Artikel, auch wenn dieser sich maßgeblich um per Software erzeugte Bokeh-Effekte dreht.
Was bedeutet die Blende beim Smartphone?
Wer nun einen Blick auf seine Smartphone-Kamera wirft und grob die Blende überschlägt, wird eines feststellen: Brennweite und (näherungsweise) Linsendurchmesser passen nicht ansatzweise zusammen. Blende 2 hieße ja schließlich eine Eintrittspupille von 12,5 Millimetern bei einer Brennweite von 25 Millimetern. Eine Mehr-Zentimeter-Linse findet Ihr jedoch bei keinem aktuellen Smartphone.
Der Grund dafür ist, dass die Hersteller die Brennweite stets aufs Kleinbildäquivalent umgerechnet angeben. Verglichen mit einer Kleinbild-Kamera ist die echte, optische Brennweite des Linsensystems bei Smartphones aufgrund der winzigen Sensoren viel, viel niedriger. Die Diagonale eines 1/1,7-Zoll-Sensors beispielsweise ist 4,55-Mal kleiner als ein Kleinbild- respektive Vollformat-Sensor. Entsprechend benötigt eine Smartphone-Kamera mit 1/1,7-Zoll-Sensor eine 4,55-Mal geringere Brennweite, um auf den gleichen Bildwinkel zu kommen.
Dieses Verhältnis zwischen der Diagonale eines Kleinbild-Sensors und des zu vergleichenden Sensors nennt man Crop-Faktor beziehungsweise Formatfaktor. Realbrennweite mal Crop-Faktor ergibt die Kleinbildäquivalentbrennweite.
Nachdem die Schärfentiefe einer Kamera von der Brennweite und der Blende abhängt, ist nun auch klar, wieso Ihr mit F1.8 und 50 Millimetern Äquivalentbrennweite nicht annähernd die schöne Unschärfe hinbekommt wie mit Eurer DSLR bei F1.8. Für die Schärfentiefe ist nämlich die Realbrennweite entscheidend, und die liegt typischerweise eher zwischen 5 und 15 Millimetern. Und genau darum geht Bokeh in der Regel nur über Software.
Aber wieso ist F1.8 besser als F2.4?
Während bei ausgewachsenen Kameras die Blende durchaus eine nennenswerte Auswirkung auf das Bokeh hat, ist dieser Effekt bei Smartphones zu vernachlässigen. Zumal Smartphone-Kameras in der Regel auch keine Möglichkeit haben, die Blende anzupassen und als kreative Gestaltungsmöglichkeit zu nutzen. Aber dazu kommen wir später nochmal.
Stattdessen steht die Lichtstärke im Vordergrund. Eine Verbesserung von F2.4 auf F1.7 beispielsweise bedeutet, dass das Smartphone doppelt so viel Licht für das Foto zur Verfügung hat. Das wiederum ermöglicht wahlweise:
- ein Fotografieren mit der halben ISO-Empfindlichkeit. Halbe Empfindlichkeit bedeutet weniger Verstärkung des Bildsignals, bedeutet weniger Bildrauschen.
- ein Fotografieren mit halber Verschlusszeit. Bei schnellen Bewegungen oder schlechten Lichtverhältnissen reduziert sich so die Verwacklungsgefahr.
Wie groß ist also der Unterschied zwischen beispielsweise F1.8 und F2.0? Realistisch gesehen ist er irrelevant. Für die resultierende Bildqualität spielen im Zeitalter der Computational Photography die bildverarbeitenden Algorithmen eine viel größere Rolle.
Exkurs: Warum Teleobjektive bei Smartphones ein Desaster sind
Die obigen Details erklären übrigens auch, warum Teleobjektive in Smartphones meistens gruselige Ergebnisse liefern. Nachdem die Brennweiten vergleichsweise hoch sind, sind die Lichtstärken im Vergleich zu den Weitwinkel-Optiken zumeist unterirdisch. Das Samsung Galaxy S20 Ultra beispielsweise schafft bei seinem Teleobjektiv lediglich F3.5. Gleichzeitig sind Teleobjektive aber viel anfälliger für Verwackler.
Einer gebräuchlichen Faustformel nach braucht man für die 103 Millimeter des Teleobjektivs im S20 Ultra eine etwa viermal schnellere Verschlusszeit als für den 26-Millimeter-Hauptsensor (sollte der OIS gleich gut arbeiten). Gleichzeitig bewirkt der Unterschied zwischen F3.5 und F1.8 ebenfalls eine Viertelung der Lichtmenge. Um das bei identischen Lichtverhältnissen zu kompensieren, ist beispielsweise eine Steigerung der ISO-Empfindlichkeit von ISO 100 auf ISO 1600 erforderlich. Unter Berücksichtigung der üblicherweise deutlich kleineren Tele-Sensoren wird klar: Das wird nichts.
Blende und Abbildungsqualität: viel Licht, wenig Schärfe
Bevor Euer Gehirn eine Verschnaufpause bekommt, möchte ich noch auf einen letzten Aspekt der Blende eingehen: die optische Abbildungsqualität. Ein lichtstarkes Objektiv zu bauen ist nämlich deutlich komplizierter, als einfach nur ein riesiges Stück Glas vor den Sensor zu klatschen. Während das Licht in der Mitte einer Linse quasi gar nicht gebrochen wird, ist der Knick im Strahlengang zum Rand hin immer stärker.
Nun hat leider Licht die unangenehme Eigenschaft, dass der Brechungsindex abhängig von der Wellenlänge ist. Was kompliziert klingt, kennt Ihr vom Sonnenlicht, das durchs Fenster reflektiert einen Regenbogen in Euer Wohnzimmer zaubert. Dieses Phänomen wird bei stärkerer Lichtbrechung, ergo größerer Blende, immer stärker – und muss immer aufwändiger korrigiert werden.
Im Fachjargon heißen die so gebildeten Farbsäume "chromatische Aberrationen". In der Regel sind sie am Bildrand stärker als in der Mitte und treten überwiegend an kontrastreichen Übergängen auf, z. B. an Ästen vor dem hellen Himmel. Um den Übereifer beim Datenblatt-Quartett nicht durch miese Testberichte quittiert zu bekommen, hat Samsung zeitweise einigen Smartphone-Flaggschiffen eine mechanische Blende verpasst. Diese deckt bei guten Lichtverhältnissen den Objektivrand ab, um die Abbildungsfehler zu minimieren.
Zusammenfassung: viel Wirbel für nix
Muss ich also die Ohren spitzen, wenn mir Samsung, Honor & Co. was von rekordverdächtigen Lichtstärken erzählen? Nein. Denn die Unterschiede zwischen F1.7 und F1.8 sind marginal – andere Eigenschaften der Kamera spielen hier eine deutlich größere Rolle, beispielsweise der Bildsensor und die Algorithmen.
Fandet Ihr diesen Artikel nützlich? Und welche Aspekte von Smartphones und besonders deren Kameras interessieren Euch noch? Ich freue mich auf Eure Kommentare!
Wenn ich mich bei einem Meter scharf im Vordergrund, und den Hintergrund auf Unendlich ebenfalls scharf haben will, dann führt kein Weg an Blende 8 oder höher vorbei. Das ist nur mit einer entsprechenden Kamera möglich. Gruß Wolfgang
Hallo, ich bin gerade auf Hadysuche und daher beschäftige ich mich mit der Thematik. Wenn ich also (wie ich nach langer Recherche eigentlich dachte) nicht auf den Wert der Blende (z.B. f 1.6-1.8) und schon gar nicht auf die Angabe der MegaPixel achten sollte, auf welchen Wert achte ich dann?
Ich möchte ein gutes Handy (auch Speicher und Gewicht sowie andere Features spielen für mich eine Rolle) das gute Bilder macht
Hallo Leute, ich finde den Artikel sehr gut, obwohl ich nicht viel davon verstehe. Wie ist das mit den Megapixel in Zusammenhang mit der Blende und der Brennweite? Ich möchte mir vielleicht ein neues Handy kaufen und zwar das Sony Xperia1 III. Hat drei Kameras mit 12MP, eine Blende hat f1.7 mit einer Brennweite von 24mm, die andere hat f2.2 bzw. f2.8 mit ner Brennweite von 70 bzw. 105mm. Und die dritte f2.2 mit einer Brennweite von 16mm. Andere Smartphones haben schon deutlich mehr MP. Heißt das jetzt dass die bessere Photos machen? Vielleicht kann mir das jemand kindergerecht oder deppensicher erklären:). Bin nicht so der Techniker, danke.
LG Michael
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20.08.2021 Link zum KommentarHallo Mike,
vielen Dank für den Kommentar.
Die Megapixel sagen aus, wie viele Details (theoretisch) auf dem Foto drauf sind. Ein 12-Megapixel-Bild beispielsweise lässt sich – vorausgesetzt die Lichtverhältnisse sind optimal und das Foto ist gut geworden – noch hervorragend im A4-Format ausdrucken. Höhere Auflösungen erlauben wahlweise größere Drucke oder Ausschnittsvergrößerungen – in der Theorie.
Denn in der Praxis sind die Megapixel bei Smartphones schnell verrauscht – zwar ist die Auflösung für die Details theoretisch da, doch in der Praxis ist hier viel Bildrauschen statt feiner Details zu sehen – und die 108 Megapixel sind auf einmal nicht mehr nützlich. Das gilt insbesondere bei schlechteren Lichtverhältnissen, da der Sensor hier aus weniger Informationen ein Bild zusammenbasteln muss. Für Standard-Abzüge, Instagram & Co. reichen 12 Megapixel in jedem Fall dicke aus.
Die f#.#-Zahl sagt nun aus, wie viel Licht durch das Objektiv auf den Sensor kommt. F1.7 lässt beispielsweise doppelt so viel Licht durch wie F2.4. In der Praxis spielen aber andere Faktoren eine wichtigere Rolle als die Blendenzahl, insbesondere die Sensorgröße (mehr Licht einfangen) und die herstellereignene Bildverarbeitung (eingefangenes Licht besser verarbeiten).
Unterm Strich ist vor allem für Dich wichtig: Es leider nur sehr eingeschränkt möglich, aus den technischen Daten auf die Bildqualität zu schließen. Ich empfehle Dir einen Blick in die Testberichte. Guck' Dir die Fotos an – gefällt Dir der Stil? Oppo und Samsung liefern extrem knallige Fotos, das von Dir angesprochene Sony-Smartphone ist eher natürlich. Wichtig ist, dass *Dir* die Fotos gefallen.
Schließlich geben wir (und natürlich auch unsere Marktbegleiter) uns alle Mühe, auf eventuelle Schwächen der Kamera hinzuweisen. Manche Handys sind eher langsam beim Fokussieren, andere haben Schwächen bei Nacht. In der Oberklasse, in der Du einkaufen möchtest, gibt es aber kaum wirklich krasse Ausreißer.
Ein ganz anderer Aspekt ist die Flexibilität des Kamerasystems, und da kommen wir zur Brennweite in Millimetern. Je niedriger die Brennweite, desto größer ist der Bildwinkel.
-> 16mm ist ein Ultra-Weitwinkel, und damit gut für Panorama-Aufnahmen geeignet
-> 24mm ist die Standardbrennweite aller gängigen Smartphone-Kameras
-> 70mm/105mm ist ein Teleobjektiv, mit dem Du gut an entfernte Objekte heranzoomen kannst.
Unterm Strich hast du damit ein Kamera-System, mit dem Du für viele Motive gerüstet bist. Ein Brennweitenbereich von 16 bis 105 mm entspricht einem etwa 6,5-fachen optischen Zoom.
Ich hoffe, ich konnte etwas Licht ins Dunkel bringen. Wenn Du noch weitere Fragen hast, gerne her damit :)
Schöne Grüße
Stefan
Mit der beste Artikel zum Thema, den ich je gelesen habe ! Bisher sind die (guten) Smartfones den "richtigen" Kameras in der Rechenleistung noch weit voraus, aber das wird sich ändern. Doch was Optik+Sensor nicht liefern, kann auch nicht besser-gerechnet, sondern nur "computeranimiert" werden. Und: immer noch macht (vorwiegend) der Fotograf das Bild, nicht die Technik . . .
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13.05.2021 Link zum KommentarVielen Dank für den netten Kommentar, hat mich sehr gefreut :) und ja, ich frage mich eh, warum in den "richtigen" Kameras noch nicht mehr Computational Photography steckt. Aber da ist die Käuferschaft vielleicht einfach auch relativ konservativ. Ich kann mich noch erinnern, wie groß der Aufschrei bei den ersten spiegellosen Systemkameras bzw. damals den ersten Alphas mit halbdurchlässigem Spiegel war: "Nein, mit einem EVF werd ich NIE leben können!" :-)
Toller Artikel, Danke.👍 Das Thema „Blende“ war schon immer wichtig. Da helfen aber zum Glück gute Eselsbrücken wie z.B. „Ist das Bild nicht wirklich top, hilft Dir auch kein Photoshop“, „In der grellen Mittagssonne, sind die Bilder für die Tonne!“,„Wenn du denkst, du bist nah dran, geh noch einen Schritt näher ran.“,„Wenn dass Objektiv zu Boden kracht, ist es vorbei mit Blende 8.“,“Für Schärfe ohne Ende, nimm die kleinste Blende.“
Wichtig beim Bilder machen ist auch die Belichtungszeit.
Die Belichtungszeit spielt insbesondere bei schnellen Bewegungen eine Rolle. Bei kurzen Belichtungszeiten lassen sich Sport- und Action scharf auf dem Foto „einfangen“. Durch längere Belichtungszeiten entstehen Verwacklungen und unschärfen. Die kürzere Belichtungszeit ist deshalb in der Regel zu bevorzugen.
Also sei nicht so naiv und benutze ein Stativ.
Hatte mir Damals beim s9 von der Variablen Blende mehr erwartet.
Fand Fotos im.Dunklen mit dem s7 edge besser als mit dem s9. Alles nur heller ist für Nachtfotos nicht immer besser.
z.b bekam ich mit dem s7 den Mond besser abgelichtet als mit dem s9.
Mit den Angaben für die Kamera wird doch gern beschissen. Angeblich bekommt man auch mit billigen Smartphones professionelle Bilder hin.
"Alles nur heller ist für Nachtfotos nicht immer besser."
Leider wird genau DAS heute als "Qualitätsstandard" bei Nachtfotos gemacht. Völlig egal wie unrealistisch, falsch und schlecht es aussieht - solang es super hell ist, ist der Nachtmodus "top".
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13.06.2020 Link zum KommentarFind ich auch – wenn die Nachtmodi die ursprüngliche Lichtstimmung zerstören, weil einfach nur alles gleich hell ist, dann ist niemandem geholfen.
Schon lange nicht mehr so einen guten Artikel mit so viel fundierten Infos gelesen 👍🏻👍🏻👍🏻
Und trotzdem werden heute immer noch Smartphones an Hand von Megapixel und was weiß ich auch immer schon vor erscheinen auf dem Markt madig und schlecht gemacht. Ich habe auch langsam dem ewigen Sch.... vergleich, ja aber das ist besser weil ja von meiner Lieblingsmarke oder weil auf dem Datenblatt bessere (größere) Zahlen stehen, so was von satt und ich könnte mich jedesmal darüber aufregen. Ich finde genau so ein Artikel wie dieser zeigt doch wieder das man Physik nicht austricksen kann. Es nur noch möglich durch Software die Bilder "besser" zu machen. Ich finde den Artikel super Klasse, weiter so auch in allen anderen Bereichen das wünsche ich mir von Euch.
öhm, aber zeigen Smartphones nicht eben gerade, dass man die Physik (dahingehend) sehr wohl austricksen kann - nämlich mit Software? ^^
Was heutige Smartphones trotz ihrer schlicht winzigen Sensoren für Nachtaufnahmen hinbekommen, ist schon Wahnsinn und mit einer echten DSLR ohne Stativ alles andere als einfach.
Bei einem Smartphone macht es die Summe der einzelnen Dinge aus um eine gute Kamera zu heben. Erstens eine ordentliche Sensor. Aber auch hier ist nicht nur die Größe wichtig, auch die Leistung und Qualität die der Sensor mitbringt. Mittlerweile sind fehlt gar nicht mehr so viel auf einen 1 Zoll Sensor, was schon bei Kompakt Kameras als groß gilt. Dann natürlich die Optik. Die ganzen Linsen müssen so wenig wie möglich verzehren und das Licht ordentlich durchlassen und noch stabilisiert sein. Dann die Software. Ein wie schon angesprochener sehr wichtiger Faktor, wo natürlich auch ein Leistungsstarker Prozessor eine große Rolle spielt. Wenn man all das so betrachtet, dann weiß man auch warum ein Smartphone für 200-300€ nie an die Leistung eines 1000€ Smartphone ran kommt.
Natürlich hast Du Recht, aber dann kommen wieder irgend welche "Profis" um die Ecke die dann behaupten das Sie ja alle diese Funktionen bei anderen Herstellern schon in Geräten für den halben Preis oder weniger bekommen. Sorry jetzt verstehe ich gar nichts mehr.
Wow. Das waren echt gute und detaillierte Infos 💪 Danke 🙂 Ich bin schon immer der Meinung, das der Algorithmus eine größere Rolle spielt als gedacht.
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11.06.2020 Link zum KommentarDanke für das nette Feedback! :)
Sehr guter Artikel von jemandem, der weiß worum es geht. 👍
Eine solche Kompetenz mit anständigen Informationen wäre auch bei Berichten und Artikeln zu anderen CE-Themen wie Kopfhörer, eMobility, Lautsprecher oder Sportuhren wünschenswert.
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Admin
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11.06.2020 Link zum KommentarVielen Dank für das nette Feedback und deinen Input zu den Themen – wir werden daran arbeiten! :)