MilchstraĂźe bis Polarlichter: So gut klappt Astrofotografie mit dem Smartphone
Seite 2: Smartphone vs. Systemkamera – ein Technikvergleich
Der Bildsensor der Hauptkamera des Google Pixel 6 hat das Format von 1/1,31 Zoll. Damit ist er in etwa 9 × 7 Millimetern groß und kommt auf eine Fläche von gut 63 mm². Das Pixel 6 bewegt sich hier auf dem Niveau der meisten aktuellen hochwertigen Mobiltelefone. Verglichen mit meiner klassischen Ausrüstung ist der Bildsensor jedoch winzig. Die Vollformatchips meiner Kameras kommen immerhin auf 36 × 24 Millimeter und damit auf eine vergleichsweise riesige Fläche von 864 mm².
Das wirkt sich auch auf die Größe der einzelnen Pixel aus, die beim Google-Telefon auch wegen der hohen Auflösung von 50 Megapixeln gerade einmal 1,2 Mikrometer breit sind. Die Canon EOS 6D kommt dagegen auf 6,5 Mikrometer breite Fotodioden, dabei besitzt sie eine geringere Auflösung von 20 Megapixeln.
Damit ist die klassische Kamera allein mit Blick auf die Hardware haushoch überlegen. Doch Smartphones wie das Google Pixel 6 begegnen diesem Nachteil mit einer intensiven, internen Bildoptimierung. Stichwort: Computational Photography. Dabei wenden die Mobiltelefone verschiedene Techniken an. So kommen die Bilder des Pixel 6 nicht etwa in der hohen 50-Megapixel-Auflösung aus der Kamera, sondern lediglich mit 12,5 Megapixeln. Google fasst hier wie andere Hersteller auch die Informationen mehrerer Fotodioden – in diesem Fall vier – zusammen. So kombinierte Pixel kämen auf eine Kantenlänge von immerhin 2,4 Mikrometern.
Dennoch bleiben auch diese vergleichsweise klein, sodass vor allem bei schlechten Lichtverhältnissen, wie sie in der Astrofotografie vorherrschen, ein starkes Bildrauschen entstehen würde. Dieses vermindern Smartphones nicht nur, indem sie Pixel kombinieren, sondern auch mithilfe der Stacking-Technik. Dabei legen sie mehrere hintereinander aufgenommene Fotos exakt übereinander und fassen die Bildinformationen gezielt zusammen.
Das Pixel 6 hat sogar einen eigenen Astrofotomodus, womit es zugegebenermaßen in einer eigenen Liga spielt. Auch das neue Pixel 7 dürfte mit dieser Funktion ausgestattet sein. Bei anderen Herstellern wie Apple oder Samsung findet man zwar ebenfalls einen mächtigen Nachtmodus, doch vergleichbar mit der Spezialfunktion der Google-Telefone ist dieser nicht.
Im Astromodus nimmt das Telefon fĂĽr etwas mehr als vier Minuten kontinuierlich Bilder mit jeweils 16 Sekunden Belichtungszeit auf und fĂĽgt diese automatisch zu einem beeindruckenden Gesamtbild zusammen. Der interne Softwarealgorithmus muss dabei nicht nur einfach alle Bilder ĂĽbereinander legen, sondern zwischen Vordergrund und Sternenhimmel unterscheiden, um beide Bereiche unterschiedlich zu behandeln. Grund hierfĂĽr ist, dass bei einer Aufnahme vom Stativ die Landschaft zwar auf jedem Bild an der exakt gleichen Stelle bleibt, der Sternenhimmel jedoch durch die Erdrotation von Bild zu Bild "weiterwandert".
Das Pixel 6 erledigt damit bereits intern das, was Astrofotografen in mühsamer Feinarbeit später am Rechner teils händisch nacharbeiten müssen. Denn aus den großen Kameras kommen selten spektakuläre Einzelaufnahmen. Luftunruhen, Lichtverschmutzung und Bildrauschen drücken hier die Qualität, weshalb nicht selten 10, 30 oder sogar mehr als 100 Aufnahmen kombiniert werden, um Rauschen zu reduzieren und die Detailtiefe zu erhöhen.
Manche Programme für Windows oder Mac OS, welche sich auf das sogenannte Astrolandschafts-Stacking spezialisiert haben, gehen auf eine ähnliche Weise vor wie das Pixel. Dabei muss der Nutzer dem Programm jedoch beispielsweise händisch mitteilen, was im Bild Himmel und was Vordergrund ist.
