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Was ist der Unterschied zwischen digitalem und optischem Zoom?


Harry Guinness

Zoom ist, wie viele Kameraspezifikationen, etwas komplizierter, als Werbekampagnen vermuten lassen. Smartphone-Hersteller wie Samsung rühmen sich jetzt mit 10x, 50x oder sogar 100x Zoomen. Aber ist das überhaupt möglich? Schauen wir uns die Unterschiede zwischen optischem und digitalem Zoom an.

Was bedeutet Zoom eigentlich?

Was ist Zoom und was bedeutet 5x oder 10x? In Bezug auf die optische Physik nicht viel, denn so etwas wie Zoom gibt es nicht.

Die Linsenvergrößerung (wie stark eine Linse entfernte Objekte vergrößert) ist eine Funktion ihrer Brennweite und des resultierenden Sichtfelds. Ein Objektiv mit längerer Brennweite (relativ zur Größe des Bildsensors) hat ein kleineres Sichtfeld. Dadurch erscheinen entfernte Objekte näher als durch ein Objektiv mit kürzerer Brennweite.

Es spielen genügend Faktoren eine Rolle, dass Objektive nicht danach verkauft werden, wie stark sie Objekte vergrößern; vielmehr werden sie basierend auf ihrer Brennweite verkauft.

Weitwinkelaufnahme eines Flusses in einer Schlucht.
Das Marketing für das Weitwinkelobjektiv des Huawei P40 Pro behauptet, es habe einen optischen 0,6-fach-Zoom. Huawei

Zoom, wie wir es heute verwenden, ist im Grunde ein Marketingkonzept, das von Kompaktkameras populär gemacht wurde. Ursprünglich war es das Verhältnis zwischen der kürzesten und längsten Brennweite eines Objektivs. Ein 10-mm-100-mm-Objektiv hatte also einen 10-fachen Zoom, während ein 25-mm-100-mm-Objektiv einen 4-fachen Zoom hatte. Dies bedeutete, dass ein Objektiv mit 10-fachem Zoom die Dinge nicht unbedingt 10-mal größer aussehen ließ.

Smartphone-Hersteller verwenden Zoom jedoch etwas anders. Als Sichtfeld der Hauptkamera wird allgemein ein 1-fach-Zoom akzeptiert. Smartphones wie das iPhone 11 Pro fügen ein noch breiteres Objektiv hinzu und nennen es einen 0,5-fachen Zoom, anstatt 1x auf den neuen Weitwinkel zurückzusetzen.

Anders als bei Kompaktkameras kann man also bei verschiedenen Smartphones mit 10-fach-Zoom meist mit der gleichen groben Vergrößerung rechnen.

Zoom-Aufnahme eines Mannes an einem Seil, der die Felsen neben einem rauschenden Fluss erklimmt.
Das Huawei P40 Pro verfügt außerdem über ein Periskop-Objektiv mit 5-fach optischem Zoom. Huawei

Wenn Sie mehr wissen möchten, können Sie sich diesen Artikel zur Berechnung der Zoom-Spezifikationen ansehen. Alles, was Sie wirklich wissen müssen, ist jedoch, dass der Zoom von der zugrunde liegenden Brennweite eines Objektivs und der Größe des Sensors abhängt – und dass er ein wenig von der Realität entfernt ist.

Aber was ist der Unterschied zwischen optischem und echtem Zoom (ich werde dieses Wort der Einfachheit halber weiterhin verwenden, aber was ich wirklich meine, ist „scheinbare Vergrößerung“ oder „ein schmaleres relatives Sichtfeld“)?

So funktioniert der optische Zoom

Optischer Zoom ist, wenn die physikalischen Eigenschaften eines Objektivs entfernte Objekte wirklich vergrößern. Zum Beispiel ist ein Teleskop alles optische Zoom. Wenn Sie den Mond durch einen betrachten, sieht er größer aus. Es gibt keinen Qualitätsverlust – Objekte erscheinen einfach näher.

Ein Fotograf mit einem großen optischen Zoomobjektiv bei einem Fußballspiel.
Pavel L Foto und Video/Shutterstock

Der optische Zoom kommt von Objektiven mit langen Brennweiten, die zumindest im Verhältnis zur Sensorgröße der Kamera stehen. Ein langes Teleobjektiv für eine DSLR, wie man es von Sportfotografen bei Spielen sieht, hat eine Brennweite zwischen 500 und 1.000 mm. Deshalb sind sie so kräftig.

Bei kleineren Kameras kann die Brennweite kürzer sein. Kompaktkameras können mit 100-mm-Objektiven einen großartigen optischen Zoom erzielen. Sie sind immer noch ziemlich groß, aber viel kleiner als die Teleskoptypen, die bei Fußballspielen verwendet werden.

Bei Smartphones haben Hersteller damit begonnen, Periskoplinsen für einen besseren optischen Zoom zu verwenden. Sie konnten 5-fach-Zoomobjektive (ungefähr der Vergrößerung eines 100-mm-Objektivs bei einer DSLR, also ziemlich gut) in ihre Flaggschiff-Handys einbauen, ohne sie dicker zu machen. Das ist eine wirklich spannende Entwicklung.

5x ist jedoch noch weit von 100x entfernt, also wie kommen die Hersteller mit ihren Behauptungen dorthin?

So funktioniert der digitale Zoom

Wie bereits erwähnt, ist Zoom ein verschwommenes Konzept. Der digitale Zoom nutzt diese Unbestimmtheit voll aus. Im Wesentlichen beschneidet der Digitalzoom nur ein Foto, sodass die Objekte darin größer erscheinen – es werden keine zusätzlichen Bildinformationen erfasst.

Nehmen Sie zum Beispiel die Aufnahme unten von einem iPhone Xs. Dieses Telefon verfügt über einen 2x optischen Zoom, aber einen 10x digitalen Zoom. Die gezoomte Aufnahme hat eine deutlich geringere Auflösung.

Beispiel für ein schlechtes Zoombild eines Hundes auf einem iPhone.

Das ist das Problem beim Digitalzoom. Während der optische Zoom ohne Verlust der Bildqualität vergrößert, wird dies beim Digitalzoom reduziert. Und je weiter Sie heranzoomen, desto schlechter wird die Bildqualität.

Verbessern!

Der digitale Zoom hat jedoch einen kleinen Moment. Der optische Zoom ist teuer, sowohl in Bezug auf die Produktionskosten als auch auf die Kompromisse, die erforderlich sind, um ihn einem Smartphone hinzuzufügen. Periskop-Objektive sind eine relativ neue Entwicklung (zumindest bei Smartphones), also gibt es noch einiges herauszufinden.

Daher verwenden Smartphone-Hersteller die folgenden Tricks, um den digitalen Zoom besser zu machen und den Qualitätsverlust zu minimieren:

  • Mit unglaublich hochauflösenden Sensoren: Samsungs Galaxy S20 verfügt über eine 64-MP-Telekamera. Ein so hochauflösender Sensor bedeutet, dass mehr Bild zugeschnitten werden muss und somit mehr digitaler Zoom zur Verfügung steht.
  • Pixel-Binning: Die Kombination mehrerer Pixel zu einem einzigen Superpixel bietet eine bessere Qualität bei digital vergrößerten Bildern, anstatt sie nur nachträglich zuzuschneiden.
  • KI und maschinelles Lernen: Diese zeigen viel versprechend im Bereich Fotografie. Kamerahersteller konnten damit die Qualität digital gezoomter Bilder automatisch steigern.

Hohe digitale Zoomstufen sind jedoch ohne optischen Zoom nicht möglich. Diese verrückten 50- und 100-fachen Zooms sind nur möglich, weil sie eine Mischung aus optischem und digitalem Zoom sind. Ein echtes optisches Objektiv erledigt einen Teil der Schwerarbeit, während die digitalen Techniken einen offensichtlicheren Zoom bieten.

Samsung könnte sein seine Zoomzahlen aufpumpen, aber es gibt echte Verbesserungen in der Objektivtechnologie, die einem Teil des Hypes zugrunde liegen.

Zoom optimal nutzen

Interessant ist der aktuelle Fokus auf den Kamerazoom bei Smartphones. Ab einem gewissen Punkt wird es aber einfach albern.

Ein 5x oder sogar ein 10x optisches Zoomobjektiv eröffnet viele interessante Aufnahmemöglichkeiten für Menschen. Es auch macht dedizierte Kameras noch mehr zu einem Nischengenuss. Mit dieser Art von Zoom können Sie Ihre Kinder beim Sport, Wildtiere in Ihrem Garten und alles andere fotografieren, an das Sie physisch nicht herankommen können.

Während der Digitalzoom nicht automatisch eine schlechte Sache ist (vor allem, wenn er nicht überbeansprucht wird), gibt es einige Nachteile, wenn man zu viel hineinzoomt. Es gibt natürlich den Verlust an Bildqualität, aber auch Fotos werden einfach schwieriger zu machen.

Bei einem 20- oder 30-fachen Zoom (was ungefähr 1.000 mm bei einer DSLR entspricht) müssen Sie Ihr Telefon unglaublich ruhig halten, um eine gute Aufnahme zu erzielen. Das kleinste Zucken führt zu einem verschwommenen Foto und alles, was Sie fotografieren möchten, bewegt sich aus dem Bild.

Das setzt auch voraus, dass Sie bei guter Beleuchtung fotografieren. Bei schwachem Licht benötigen Sie ein Stativ für Ihr Smartphone, um ein scharfes Foto zu erhalten.


Es sieht so aus, als würden die Smartphone-Hersteller weiterhin mit ständig steigenden Zoomzahlen konkurrieren. Stellen Sie nur sicher, dass Sie immer überprüfen, was der zugrunde liegende optische Zoom ist – das ist das Wichtigste.



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