Verständnis der Kameraöffnung und warum es darauf ankommt

In den letzten drei Jahren wird jedes Mal, wenn ein Telefon angekündigt wird und der Teil über seine Kamera aufgerufen wird, das Wort "Blende" herumgeworfen. Das Galaxy S9 wird gleich um die Ecke enthüllt und Sie werden es gleich wieder hören. Und wenn Gerüchte über ein Kameraobjektiv mit einer von Ihnen einstellbaren Blende zutreffen, werden wir mindestens 200% der empfohlenen Blendendosis hören. Aber was bedeutet es? Was ist es genau?

In seiner einfachsten Form ist eine Apertur ein Loch, durch das Licht gelangt. Wenn es um Fotografie geht, ist das "Loch" die Öffnung vor einem Objektiv (nicht der Objektivdurchmesser selbst), und das Wort Blende hat eine größere Bedeutung und wird zu einer Einstellung, auf die sich der Fotograf beziehen kann. Dies ist neben ISO und Verschlusszeit eine der drei Grundpfeiler der Bilderfassung. Während die Blendeneinstellung aus einer langen Liste von Gründen von wissenschaftlicher und mathematischer Bedeutung ist, stehen die beiden wichtigsten für jeden, der ein Bild macht, im Mittelpunkt und Belichtung. Sind Sie bereit, sich mit all dem auseinanderzusetzen, bis es Sinn macht? Toll! Wir sind auch.

Das Liebesdreieck der Fotografie

Ich habe bereits erwähnt, dass die Blende neben ISO und Verschlusszeit eine der drei Säulen der Fotografie ist. Zusammengenommen werden die drei Einstellungen als Belichtungsdreieck bezeichnet und können dramatische Auswirkungen darauf haben, wie gut ein Foto aussieht. Sie beeinflussen mehr als die Belichtung (Helligkeit) eines Bildes, lassen Sie sich also nicht vom Namen täuschen - zusammen sind sie der größte Faktor dafür, dass ein Bild großartig oder schrecklich aussieht.

Alle Änderungen an Blende, Verschluss oder ISO wirken sich auf alle drei Einstellungen aus.

Die drei Einstellungen müssen ausgewogen sein, damit Sie wirklich nicht über eine sprechen können, ohne ein bisschen zu erklären, was die anderen tun können. Eine Kamera muss in der Lage sein, einen Moment einzufrieren und die richtigen Farben an den richtigen Stellen wiederherzustellen und die richtigen Ränder zu definieren, und Blende, ISO und Verschlusszeit sind die drei Einstellungen, die dies ermöglichen. Sie können eine Einstellung einfach nicht ändern, ohne mindestens eine der anderen Einstellungen vorzunehmen, wenn Sie ein großartiges Foto erwarten.

ISO

ISO ist ein Maß für die Lichtempfindlichkeit Ihres Kamerasensors. Vor langer Zeit, als der eigentliche Film verwendet wurde, haben Sie einen Film mit einer anderen ISO-Einstufung gekauft, da es keine Sensoren gab und die ISO ein nicht anpassbarer Teil der Belichtung eines Bildes war. Wir haben es jetzt ein bisschen besser. Mit einer modernen Digitalkamera können wir die Empfindlichkeit des Sensors im laufenden Betrieb steuern. Technisch gesehen steuern wir den Pegel der auf das Signal angewendeten Verstärkung nach der Erfassung, da dies einfacher ist, die Lebensdauer des Sensors erheblich verlängert und identische Ergebnisse liefert.

Ein niedrigerer ISO-Wert bedeutet weniger Rauschen.

Im Idealfall ist eine niedrigere ISO besser, da dies bedeutet, dass im Endergebnis weniger Rauschen (Pixel, bei denen es sich nicht um eine Wiederherstellung der realen Einstellung handelt) vorhanden ist, das bei der Nachbearbeitung herausgefiltert werden kann. Wenn die Verarbeitung Rauschen entfernen muss, basiert dies auf den Pixeln um sie herum, die nicht verrauscht sind, und lässt eine fundierte Vermutung zu. Weniger raten bedeutet ein besseres Foto. Es ist jedoch nicht praktikabel, die ISO-Einstellung sehr niedrig zu wählen, da die Verschlusszeit und / oder die Blendenöffnung dies nicht ausgleichen können.

Durch Erhöhen der ISO-Einstellung wird die Lichtempfindlichkeit erhöht, sodass Sie ein Foto mit weniger Licht von jeder Quelle aufnehmen können. Bei der ISO-Einstellung sind drei Dinge zu beachten:

• Je niedriger der ISO-Wert, desto unempfindlicher ist der Sensor für Licht. Je höher der ISO-Wert, desto empfindlicher ist der Sensor für Licht.
• Das Signal nimmt mehr Rauschen auf, wenn es empfindlicher wird. Das bedeutet, dass niedrigere ISO-Nummern weniger Rauschen aufweisen und höhere ISO-Nummern mehr Rauschen aufweisen.
• Wenn Sie die Blende nicht weiter öffnen oder den Verschluss nicht verlangsamen können, verwenden Sie einen höheren ISO-Wert, um Bewegungen einzufrieren und ein Bild aufzunehmen, das nicht unscharf ist.

Verschlusszeit

Die Verschlusszeit gibt an, wie lange der Verschluss geöffnet bleibt, wenn Sie ein Foto aufnehmen oder ein Einzelbild eines Videos aufnehmen. Wenn der Verschluss geöffnet ist, kommt Licht herein, sodass kürzere Verschlusszeiten nicht so viel bewirken und die Belichtung verringert wird. Natürlich ist das Gegenteil der Fall und eine langsamere Geschwindigkeit führt zu einer höheren Belichtung. Stellen Sie sich die Belichtung auf diese Weise als Helligkeit oder Dunkelheit des Fotos vor, nachdem alles erledigt ist, und Sie haben einen Überblick darüber, was dies bedeutet.

Niedriger ist kürzer, wenn Sie über Verschlusszeiten sprechen.

Während der Verschluss geöffnet ist, sammelt der Sensor Daten über alles, was er "sehen" kann. Wenn sich ein Teil des Rahmens vor dem Sensor bewegt, ist das Ergebnis unscharf. In den meisten Fällen ist eine kürzere Verschlusszeit besser, um ein scharfes und scharfes Foto zu erhalten.

• Wenn Sie die Verschlusszeit verringern (auch als schnellerer Verschluss bezeichnet), müssen Sie den ISO-Wert erhöhen oder die Blende öffnen, um die Belichtung zu erhöhen. Mit einem schnelleren Verschluss wird Ihr Foto jedoch schärfer.
• Wenn Sie die Verschlusszeit verlängern (eine längere Verschlusszeit), müssen Sie möglicherweise den ISO-Wert verringern oder die Blende schließen, um die Belichtung zu verringern. Aber Ihr Foto wird weniger scharf und mit einem langsameren Verschluss möglicherweise sogar unscharf.

Jede Kamera hat einen Verschluss, sogar Ihr Handy. Filmkameras benötigen einen mechanischen Vorhang zum Öffnen und Schließen, aber bei vielen digitalen Kameras mit kleinen Sensoren (einschließlich Ihres Telefons) ist das Erfassen von Daten nur ein Moment der Auslösung. Aus diesem Grund können Sie den Auslöserton bei vielen Telefonen ein- oder ausschalten. nichts bewegt sich wirklich, um das Geräusch zu machen, es wird nur von der Software erzeugt und auf den Auslöser abgestimmt.

Öffnung

Die Blende gibt an, wie offen (oder geschlossen) die Iris eines Kameraobjektivs ist. Es wird in Blendenwerten gemessen, die das Verhältnis der Brennweite (Abstand vom Fokuspunkt auf dem Objektiv zur Vorderseite des Sensors) zum Durchmesser der Iris (dem Loch vor dem Objektiv) angeben. Sie brauchen sich das nicht zu merken oder zu rechnen, aber Sie müssen wissen, dass eine niedrigere Blendenzahl eine größere Blende ist und dass mehr Licht durch die Linse fällt und den Sensor erreicht.

• Eine schmalere Blende (höhere Blendenzahl) erfordert einen langsameren Verschluss oder eine höhere ISO-Einstellung, um die Belichtung zu erhöhen.
• Eine größere Blende (niedrigere Blendenzahl) erfordert einen schnelleren Verschluss oder eine niedrigere ISO-Einstellung, um die Belichtung zu verringern.

Wie Sie sehen können, ist die Blende nur ein Teil dessen, was ein richtig belichtetes Foto ausmacht. Aber genau wie Verschlusszeit und ISO hat auch die Blende einen Einfluss auf die Schärfe. Jeder Teil des Belichtungsdreiecks ändert auch ein anderes Element Ihres Fotos, wenn diese angepasst werden. Durch Ändern des ISO-Werts kann das Rauschen, durch Ändern der Verschlusszeit die Bewegungsunschärfe und durch Ändern der Blende die sogenannte Schärfentiefe erhöht werden .

Alles ist nicht Hochformat

Sie fragen sich vielleicht, warum die Blende Ihrer Kamera nicht nur extrem niedrig ist, um so viel Licht wie möglich hereinzulassen. Abgesehen davon, dass die Fotos in vielen Fällen überbelichtet werden, wäre die Schärfentiefe zu gering.

Die richtige Schärfentiefe kann ein gutes Bild großartig machen.

Eine Schärfentiefe ist der Abstand zwischen dem nächsten Objekt in einem Foto, das scharfgestellt ist, und dem entferntesten Objekt in einem Foto, das noch scharfgestellt ist. Ein Kameraobjektiv kann nur an einer Stelle fokussieren. Alles außerhalb dieses exakten Punktes ist nicht scharf und vom Mittelpunkt in Form der Blende nach außen unscharf. Die Teile, die für unsere Augen im Fokus zu stehen scheinen, befinden sich in der Schärfentiefe.

Wenn etwas weit genug entfernt ist, ist der Unterschied zwischen einer f / 5-Blende (links) und einer f / 25-Blende (rechts) minimal, solange das Gerät die ISO und die Verschlusszeit so einstellen kann, dass dies ausgeglichen wird. Ihr Telefon kann nicht und das Ergebnis wäre laut. Sehr laut.

Wenn Blende, ISO, Verschluss und Belichtung ignoriert werden, wird die größte Schärfentiefe, die ein Objektiv erzeugen kann, als Verwirrungskreis bezeichnet. Der Durchmesser der Schärfentiefe nimmt zu, je weiter die Linse von dem Punkt entfernt ist, auf den sie fokussiert ist, bis Sie den Verwirrungskreis erreichen. Das bedeutet, dass das Aufnehmen eines Fotos von etwas auf der anderen Straßenseite eine größere Schärfentiefe aufweist als das Aufnehmen eines Fotos von etwas, das nur wenige Zentimeter entfernt ist, mit genau denselben Einstellungen. Für unsere Augen scheint ein Objektiv, das auf etwas weit genug entferntes fokussiert ist, eine volle Schärfentiefe zu haben, in der alles, was wir sehen können, scharf ist, aber Kamerasensoren können das, was sich davor befindet, weitaus besser verarbeiten als unsere Augen.

Was wir sehen und was wir bekommen

Am wichtigsten ist, was wir sehen können, und nicht, was das Objektiv erfassen kann.

Die Schärfentiefe bestimmt, welche Bereiche eines Fotos scharfgestellt sind. Normalerweise wollen wir ein Bild, das durchgehend klar und scharf ist, aber einen offensichtlichen Punkt aufweist, der unsere Augen anzieht. Der Fotograf muss sicherstellen, dass das Motiv so gerahmt ist, dass es den Blick auf das Motiv lenkt, aber die Schärfentiefe macht diesen Fleck "knackiger" als den Rest des Fotos. Im Idealfall ist alles fokussiert und wir können nicht sehen, wo der eigentliche Fokuspunkt abfällt. Stattdessen nehmen wir nur einen kleinen Unterschied wahr. Fotografie ist Teil der optischen Täuschung, Teil der Kunst und Teil alles andere.

Kurz gesagt, die Leute, die für ein Unternehmen arbeiten, das Kameralinsen herstellt, müssen eine Menge berücksichtigen und eine Menge sehr komplexer Berechnungen durchführen. Wenn sie ein sehr kleines festes Objektiv in einem Smartphone entwerfen, wird alles noch komplizierter. Und das ist sehr wichtig, weil wir vor allem wollen, dass unsere Bilder großartig aussehen, egal welche Zahlen auf uns geworfen werden.

Ehrfürchtige Porträts

Die Porträtfotografie bildet eine Ausnahme von der allgemeinen Regel. Wenn Sie ein einzelnes Motiv haben - das kann eine Person oder ein Haustier oder eine Gruppe von Freunden oder etwas anderes sein -, das Sie vor einem einfachen, aber angenehmen Hintergrund hervorheben möchten, kann ein Porträtfoto bei richtiger Ausführung unglaublich aussehen.

Normalerweise verwendet ein Porträt eine große Blende, um eine geringe Schärfentiefe zu erzielen. Zusammen mit der richtigen Belichtung und der leicht optimierten Farbe entsteht ein Ergebnis, bei dem das Motiv vom Hintergrund isoliert wirkt. Dies ist für eine Kamera mit einem größeren, schnelleren Objektiv und vollständiger manueller Steuerung einfach, für etwas wie ein Smartphone jedoch nicht so einfach.

Das Pixel 2 verwendet eine reine Softwarelösung, um gleichzeitig normale Fotos (links) und Fotos im Porträtmodus (rechts) aufzunehmen.

Verschiedene Unternehmen versuchen auf unterschiedliche Weise, Porträts zu erstellen. Google und Huawei verwenden maschinelles Lernen zusammen mit leistungsfähiger Hardware, um Porträts durch Software und Verarbeitung zu erstellen. Samsung konzentriert sich zuerst auf die Hardware, um dem Bildprozessor mehrere Winkel und Brennweiten zu geben. Apple macht beides. Weder ist neu, noch haben Unternehmen wie Nokia, ZTE, LG und andere in den letzten fünf Jahren mehrere Objektive und softwaregerechte Tiefenschärfe beobachtet, aber die Technologie hat Fortschritte gemacht und die Ergebnisse sind viel besser.

Beachten Sie, dass ich "besser" und nicht perfekt gesagt habe. Während es möglich ist, von jedem der fähigen Flaggschiff-Telefone ein großartiges Porträtfoto zu erhalten, sind die meisten Fotos bestenfalls durchschnittlich. Sie scheinen alle die Feinheit an den Rändern der Schärfentiefe zu übersehen und den Hintergrund gleichmäßig zu verwischen, wodurch die Dinge etwas unnatürlich aussehen. Es ist schwierig, einen Tiefenschärfeeffekt zu erzielen, der jedes Mal gut aussieht, aber wir kommen voran.

Eine einstellbare Blende bei einem Smartphone?

Wenn die Gerüchte stimmen, sehen wir eine Kamera mit einer vom Benutzer einstellbaren Blende für das Galaxy S9. Die Details sind spärlich, daher wissen wir nicht, ob dies eine tatsächliche mechanische Möglichkeit zum Öffnen oder Schließen der Iris auf der Objektivabdeckung oder eine Software zur Steuerung der Tiefenschärfe des Effekts darstellt.

Ich wette, dies bedeutet eine Möglichkeit, den Brennpunkt anzupassen, wie wir es von vielen Unternehmen gesehen haben, und eine Möglichkeit, den tatsächlichen Tiefenschärfeeffekt anzupassen, anstatt nur einige Teile des Fotos nach der Verarbeitung zu verwischen. Smartphone-Veteranen werden sich daran erinnern, dass die Nokia Refocus-Funktion etwas sehr Ähnliches getan hat wie ich es beschreibe. Moderne Hardware sollte in der Lage sein, alle benötigten Daten viel schneller als 2013 zu erfassen, und das Aufnehmen von Fotos sollte nicht so lange dauern oder so umständlich sein.

Egal wie Samsung eine einstellbare Blende liefert, wenn doch, ist es leicht zu verstehen, warum. Es geht alles zurück in die Schärfentiefe.

Die Hardware von 2017 sollte die Schärfentiefe von 2013 wesentlich besser anpassen können. Und die Hardware 2013 war überhaupt nicht schlecht.

Die meisten kleinen Objektive, die für die Arten von Bildsensoren entwickelt wurden, die unser Telefon verwendet, sind so geformt und geschliffen, dass sie mit einer Schärfentiefe zwischen ƒ / 5, 6 und ƒ / 8 am schärfsten sind. Dies ist sehr schmal und lässt nicht viel Licht zu, verringert jedoch die chromatische Aberration, sodass die Farben Ihrer Kamera dem Original so nahe wie möglich kommen. Die Verwendung eines Systems mit fester Blende, das auf 1: 5, 6 eingestellt ist, führt nicht zu Fotos, die ohne einen hohen ISO-Wert (denken Sie daran, dies bedeutet viel Rauschen) und / oder einen langsamen Verschluss (was unscharfe Fotos bedeutet) gut belichtet sind Die Blende wird aufgeweitet und ein wenig Schärfe durch ein flexibleres System ersetzt.

Je näher Kameras in unseren Handys an ƒ / 0, 5 (das theoretische Maximum gemäß Sidney F. Rays Applied Photographic Optics) heranrücken, desto schärfer werden normale Fotos. Es ist schwierig, den Verschluss ausreichend zu verlangsamen, um eine korrekte Belichtung zu gewährleisten und Fotos zu produzieren, die richtig scharf und scharf sind. Daher wird die ISO erhöht und das SNR (Signal-Rausch-Verhältnis) wird immer höher. Und dies trägt nicht dazu bei, die geringe Schärfentiefe beim Aufnehmen von Normal- oder Weitwinkelfotos zu berücksichtigen.

Wir haben gesehen, dass die Pixelgrößen zum Ausgleich größer wurden und die Kamera-Schaltkreise viel besser auf Rauschen eingestellt sind als früher. Wenn Sie sich jedoch auf die Verwendung von Hardware für bessere Fotos und nicht auf Software konzentrieren möchten, sollten Sie die nächsten Schritte durchführen Ein logischer Schritt besteht darin, die Verwendung mehrerer Blenden zu perfektionieren. Ich weiß nicht genau, was Samsung von der Kamera des Galaxy S9 erwartet, aber Samsung muss den nächsten Schritt tun und ist mehr als in der Lage, dies zu tun.

Mach bessere Bilder

Jetzt wissen Sie ein wenig darüber, was Blende ist und wie sich dies auf die von Ihnen aufgenommenen Bilder auswirkt. Also geh raus und nimm ein paar!

Und denken Sie daran, wenn Ihnen das nächste Mal jemand auf einer Bühne sagt, dass dieses fantastische neue Telefon eine fantastische Blende hat, gehört zu einer großartigen Kamera noch mehr. Eine Menge mehr.

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