Fototechnik: So funktioniert Nokias Handy mit PureView

objektiv

Das Smartphone Nokia 808 kann Fotos mit der riesigen Auflösung von 41 Megapixeln aufnehmen. Der digitale Zoom des Handys vergrößert den Bildausschnitt, ohne dass Pixelbrei entsteht, wie man ihn von vielen Digitalkameras her kennt. Wir zeigen euch, wie die Technik namens PureView funktioniert und wie Nokia den 41-Megapixel-Sensor in ein Smartphone einbauen konnte.

Kameratechnik wird seit über 5 Jahren entwickelt

Nokia arbeitet mit dem Optikspezialisten Carl Zeiss schon seit vielen Jahren zusammen. Vor mehr als fünf Jahren wurden mit den Arbeiten an PureView begonnen: Damit wollte man den Kamerahandy-Markt revolutionieren und einen Meilenstein setzen, an dem die Konkurrenz hart zu knabbern hat. Nokia war außerdem der Ansicht, das kleine Steigerungen der Auflösung nicht der Rede wert sind.

Es ist zwar so, dass die 5 Megapixel, die das Nokia 808 effektiv ausgibt, heute nichts besonderes mehr sind, aber die Art und Weise, wie man zu diesen 5 Megapixeln kommt ist wirklich revolutionär.

41 Megapixel in der Hosentasche

Im Vorfeld hatte Nokia durch Befragungen heraus bekommen, dass die meisten Kunden gerne ein 3fach-Zoom in der Kamera haben würden. Das ist aufgrund der Größenverhältnisse an den flachen und kleinen Geräten mit herkömmlicher Kameratechnik aber praktisch unmöglich realisierbar. Die Handys hätten so groß werden müssen wie eine kleine Digitalkamera und das Objektiv hätte aus dem Gehäuse heraus- und hereingefahren müssen. Das wäre den Kunden kaum zu vermitteln gewesen. Die Lösung: Das Zoom muss rein digital arbeiten.

Auf dem Lastenheft stand folgendes: Das Handy sollte 5 Megapixel-Fotos erzeugen und selbst bei 3facher Vergrößerung darf kein Pixelmatsch entstehen. Die Pixel dürfen folglich nicht künstlich aufbläht werden. Nokia benötigte somit einen Sensor, der deutlich höher auflösende Bilder aufnimmt. Nach den Berechnungen von Nokia ist ein 41-Megapixel-Sensor (7728 x 5368 Pixel) für eine 3fache Bildvergrößerung ausreichend dimensioniert.

Oversampling heißt das Stichwort

Die PureView Technik verwendet die Informationen aus den 41 Megapixeln Auflösung und rechnet das Bild auf 5 Megapixel herunter. Das bedeutet, dass 7 Pixel wie ein einziges riesiges Superpixel behandelt werden. Der Lichteinfall auf dieses Superpixel ist natürlich vergleichsweise hoch. Durch das Herunterrechnen wird als positiver Nebeneffekt das Bildrauschen reduziert und andere Begleiterscheinungen entfernt. Für diese rechenintensive Aufgabe ist ein separater Bildprozessor erforderlich, der die Berechnung trotz der hohen Auflösung in Sekundenbruchteilen erledigt. Das Ergebnis ist ein Foto mit 5 Megapixeln Auflösung und hoher Bildschärfe, einem hohen Detailgrad, und wenig Rauschen. Es sieht deutlich besser als ein Bild, das mit einem normalen 5-Megapixel-Sensor aufgenommen wurde.

Das 41-Megapixel-Ausgangsmaterial kann auch hervorragend für einen digitalen Zoom oder besser gesagt eine Ausschnittsvergrößerung genutzt werden. Dabei zoomt man praktisch mit einem 5-Megapixel-Ausschnitt in einem 41-Megapixel-Bild herum. Je stärker man vergrößern will, desto mehr sieht man von den echten Pixeln des großen Sensors und desto weniger heruntergerechnet ist das fertige Bild. Die üblicherweise erforderliche, aufwändige Optik spart man sich auf diese Weise.

Viele Megapixel sind nicht alles

Nokia und Carl Zeiss betonen, dass es nicht allein der massive Pixeleinsatz ist, der für die hohe Bildqualität verantwortlich ist. Auch die hochwertigen Linsen und die Bildverarbeitung tragen ihren Teil dazu bei. Das Miniobjektiv ist mit einer Anfangsblendenöffnung von f/2,4 recht lichtstark. Zwar ist das iPhone 4s ebenfalls mit einem sehr lichtstarken Miniobjektiv ausgestattet, aber normale Billig-Digitalkameras arbeiten mit Anfangslichstärken von F3,3 und darüber hinaus. Je kleiner die Blendenzahl ist, desto mehr Licht kann in einem festen Zeitraum auf den Sensor fallen. Dadurch können die Verschlusszeiten niedrig gehalten werden und die Gefahr von Verwacklern sinkt.

Auch kleinere Handys profitieren

Das Nokia 808 ist ein vergleichsweise großes Smartphone. Das liegt auch an der Kameratechnik. Aber auch kleinere Handys sollen künftig von der PureView-Technik profitieren. Dann wird zwar kein 41-Megapixel-Sensor verbaut werden, aber vielleicht ein 20-Megapixel-Biest. Carl Zeiss bemerkt dazu allerdings, dass man die Technik nicht beliebig verkleinern kann, da immer noch eine vergleichsweise große Linse eingebaut werden muss, die möglichst viel Licht zum Sensor durchlässt.

Wann Nokia die Pureview-Technik zum Beispiel in der Lumia-Serie verbaut, ist noch nicht abzusehen.

Übrigens: Wer einige Testbilder von der Kamera sehen will: Wir haben dazu vor einiger Zeit einen Artikel veröffentlicht. Einen detaillierten technischen Einblick vermittelt auch Nokias Whitepaper zu PureView.
[Sam Gibbs / Andreas Donath]

[Via Gizmodo UK]

[Titelbild: Andreas Donath]

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