Was ist Computerfotografie und wie funktioniert sie?

Computerfotografie verwendet Software, um Fotos digital zu verbessern. Es tut dies in vielerlei Hinsicht und wird am häufigsten in Smartphones verwendet. Tatsächlich ist die Computerfotografie maßgeblich dafür verantwortlich, warum Smartphone-Kameras heute so gut sind – insbesondere im Vergleich zu viel größeren und teureren Kameras.

Werfen wir einen Blick darauf, was Computerfotografie beinhaltet und wie sie verwendet wird, um Bilder zu verbessern.

Wie verbessert Computerfotografie Bilder?

Traditionell wird jedes Foto in zwei Hauptprozessen erstellt. Da ist zunächst die optische Komponente, die das Objektiv, den Kamerasensor und die Einstellungen umfasst, und dann gibt es die Bildverarbeitung. Normalerweise erfolgt die Bildverarbeitung nach der Aufnahme eines Fotos, beim Entwickeln von Filmen oder beim Bearbeiten eines Bildes mit Software wie Photoshop.

Im Gegensatz dazu erfolgt die computergestützte Fotografie automatisch, Seite an Seite mit der eigentlichen Aufnahme des Fotos. Wenn Sie beispielsweise Ihre Smartphone-Kamera öffnen, laufen bereits mehrere Dinge ab, einschließlich der Analyse der Farbe der Umgebung und der Erkennung von Objekten wie Gesichtern in der Szene. Diese Prozesse finden vor, während und unmittelbar nach der Aufnahme eines Fotos statt und können die Qualität drastisch verbessern.

Was sind also einige der Funktionen der Computerfotografie?

Bildstapelung

Beim Bildstapeln werden mehrere Bilder kombiniert, um die besten Qualitäten jedes einzelnen zu erhalten. Smartphones verwenden dies sehr häufig, insbesondere bei der Aufnahme von HDR-Fotos (High Dynamic Range). Die Kamera nimmt sehr schnell sequentielle Bilder auf, wobei die Belichtung jedes Mal leicht verändert wird. Durch das Stapeln der Bilder können Details aus den hellsten und dunkelsten Teilen des Bildes beibehalten werden.

Dies ist besonders nützlich bei Szenen mit hellen und dunklen Teilen. Sie können beispielsweise eine Stadt mit einem hellen Sonnenuntergang fotografieren. Durch das Stapeln von Bildern kann Ihr Telefon sowohl die Sonne als auch die dunklere Stadt korrekt belichten, sodass ein lebendiges, detailliertes Bild aufgenommen werden kann.

Pixel-Binning

Das Problem bei Smartphones ist, dass ihre Kamerasensoren sehr klein sein müssen, was bedeutet, dass für einen Sensor mit hoher Auflösung auch die Pixel sehr klein sein müssen. Zum Beispiel misst einer der Sensoren des Samsung S21 64 Megapixel und 1,76 Zoll im Durchmesser. Dies entspricht einer Pixelgröße von 0,8 Mikrometern – mehr als fünfmal kleiner als die meisten DSLR-Pixel, was ein Problem darstellt, da kleinere Pixel weniger Licht einlassen als größere Pixel , was zu Bildern mit geringerer Qualität führt.

Pixel-Binning vermeidet dieses Problem, indem die Informationen benachbarter Pixel zu einem Pixel kombiniert werden. Auf diese Weise werden aus vier benachbarten Pixeln eins. Das Problem dabei ist, dass die ultimative Auflösung um ein Viertel sinkt (eine 48-Megapixel-Kamera erzeugt also ein 12-Megapixel-Bild). Aber der Kompromiss lohnt sich normalerweise, wenn es um die Bildqualität geht.

Simulierte Schärfentiefe

Sie werden feststellen, dass Smartphone-Bilder im Allgemeinen alles mehr oder weniger scharf zeigen, einschließlich des Hintergrunds der Aufnahme. Der Grund dafür wird etwas technisch, aber im Grunde hat jede Aufnahme eine große Schärfentiefe , weil ein Smartphone-Sensor so klein ist und die Blende des Objektivs normalerweise fest ist.

Im Vergleich dazu haben Bilder von High-End-Kameras wie DSLRs oft einen sehr weichen, unscharfen Hintergrund, der die allgemeine ästhetische Qualität des Bildes verbessert. Objektive und Sensoren von High-End-Kameras können manipuliert werden, um dieses Ergebnis zu erzielen.

Smartphones verwenden stattdessen Software, um diesen Effekt zu erzielen. Einige Telefone verfügen über mehrere Objektive, die gleichzeitig ein Foto des Vorder- und Hintergrunds aufnehmen, während andere über eine Software verfügen, die die Szene auf Objekte und deren Kanten analysiert und den Hintergrund künstlich verwischt.

Manchmal funktioniert dieser Vorgang nicht sehr gut, und das Smartphone erkennt Kanten nicht richtig, wodurch Teile einer Person oder eines Gegenstands in den Hintergrund treten und zu einigen interessanten Fotos führen. Aber die Software wird immer ausgefeilter, was zu einigen hervorragenden Porträtaufnahmen von Smartphones führt.

Farbkorrektur

So ziemlich jede Kamera verfügt über eine Farbbalance-Option. Heutzutage können die meisten Kameras dies vollautomatisch. Die Kamera nimmt Informationen über die Farbtemperatur in der Szene auf und bestimmt, welche Art von Beleuchtung reichlich vorhanden ist. Ist es das warme orangefarbene Leuchten des Sonnenuntergangs oder das strahlende Blau der fluoreszierenden Innenbeleuchtung? Die Kamera nimmt diese Informationen auf und passt die Farben des Fotos entsprechend an.

Schärfen, Rauschunterdrückung und Tonmanipulation

Um die Bildqualität zu verbessern, wenden viele Smartphones verschiedene Effekte auf das Foto an, einschließlich Schärfen, Rauschunterdrückung und Tonmanipulation.

• Die Scharfzeichnung wird selektiv auf die fokussierten Bildbereiche angewendet.
• Die Rauschunterdrückung eliminiert einen Großteil der Körnigkeit, die bei schlechten Lichtverhältnissen auftritt.
• Die Tonmanipulation ist wie das Anwenden eines Filters. Es ändert die Schatten, Lichter und Mitteltöne des Fotos, um ihm ein ansprechenderes Aussehen zu verleihen.

Verwendung für Computerfotografie

Computerfotografie hat auf den kleinen, unauffälligen Kameras in unseren Smartphones erstaunliche Dinge möglich gemacht.

Nachtfotografie

Die Verwendung von HDR-Bildstapelung zur Mehrfachbelichtung einer Szene ermöglicht es Smartphones, bei schwachem Licht scharfe, qualitativ hochwertige Bilder aufzunehmen.

Astrofotografie

Bestimmte Telefone, wie das Google Pixel 4 und höher, verfügen über einen Astrofotografie-Modus. Das Pixel 4 macht beispielsweise 16 15-Sekunden-Belichtungen. Die Langzeitbelichtung ermöglicht es dem Telefonsensor, so viel Licht wie möglich aufzunehmen, während die 15-Sekunden-Belichtungen nicht lang genug sind, um durch die Bewegung der Sterne Schlieren im resultierenden Foto zu verursachen.

Diese Bilder werden dann kombiniert, Artefakte automatisch entfernt und das Ergebnis ist ein wunderschönes Bild des Nachthimmels.

Portraitmodus

Mit der Option, die Schärfentiefe zu simulieren, können Smartphones wunderschöne Porträtaufnahmen machen – einschließlich Selfies. Diese Option kann auch Objekte in einer Szene isolieren und dem Hintergrund ein unscharfes Erscheinungsbild hinzufügen.

Panorama-Modi

Wie HDR beinhalten andere Formen der Fotografie das Kombinieren mehrerer Bilder. Der in den meisten Smartphones enthaltene Panoramamodus umfasst das Aufnehmen mehrerer Fotos und das anschließende Zusammenfügen der Fotos an der Stelle, an der sie sich treffen, um ein großes Foto zu erstellen.

Einige Kameras enthalten wirklich interessante Versionen davon. Einige Drohnen wie die Mavic Pro 2 enthalten beispielsweise eine Kugelfotooption. Die Drohne nimmt eine Reihe von Fotos auf und fügt sie zusammen, um eine Miniaturerde zu erstellen.

Computerfotografie: Kleine Sensoren, exzellente Fotos

Mit der Weiterentwicklung der Computerfotografie werden sich kleinere Kameras, wie sie in Telefonen, Drohnen und Action-Kameras verwendet werden, drastisch verbessern. Viele der wünschenswerten Effekte von größeren, teureren Kamera-Objektiv-Kombinationen simulieren zu können, wird für viele Menschen attraktiv sein.

Die Automatisierung dieser Prozesse wird normalen Menschen ohne Fotografie-Erfahrung helfen, erstaunliche Fotos zu machen – etwas, worüber professionelle Fotografen möglicherweise nicht allzu glücklich sind!