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48 Megapixel oder nicht? Ein Blick hinter Sonys neuen Kamera-Sensor

48 Megapixel oder nicht? Ein Blick hinter Sonys neuen Kamera-Sensor

In den letzten Wochen wurde viel über den neuen 48-Megapixel-Sensor von Sony gesprochen, der in aktuellen Smartphones wie dem Honor View20 zum Einsatz kommt. Das hat meine Neugierde als Fotografie-Liebhaber geweckt. Dabei muss ich zugeben: Je mehr ich mich intensiv mit dem Thema beschäftige, desto mehr Details finde ich, die mich skeptisch machen.

Sicherlich haben die Sony-Ingenieure triftige Gründe für jede Entscheidung, die sie bei der Entwicklung des Sensors getroffen haben. Ich möchte aber dennoch die Eigenarten des Sensors und die daraus resultierenden Ergebnisse besprechen. Und natürlich lade ich Euch dazu ein, in den Kommentaren darüber zu diskutieren.

Ist der Sony IMX586 wirklich ein 48-Megapixel-Sensor?

Kurze Antwort: In der Theorie, ja. In der Praxis, etwas weniger. Wenn man das von Sony auf seiner Website veröffentlichte Datenblatt liest, findet man überall den Ausdruck "Sensor für Smartphones mit effektiven 48 Megapixeln", und auch die Tabelle zeigt eine Auflösung von 8.000 x 6.000 Pixeln. Das sehen wir uns genauer an.

Fast alle aktuellen Bildsensoren setzen auf eine sogenannte Bayer-Matrix. Dabei handelt es sich um eine Matrix aus Farbfiltern, die sich vor den einzelnen Pixeln befindet. Das einfallende Licht wird nun vor jedem einzelnen Fotorezeptor so gefiltert, dass entweder nur grüne, rote oder blaue Lichtwellen passieren können. Nachdem es doppelt so viele grüne wie rote oder blaue Pixel gibt, hat ein 48-Megapixel-Sensor also 24 Millionen grüne und je zwölf Millionen rote und blaue Bildpunkte.

Die Sensorelektronik macht dann aus jedem einfarbigen Pixel einen bunten RGB-Pixel. Dazu halten die Farb-Informationen der benachbarten Bildpunkte her: Ein grüner Pixel (G) wird, vereinfacht gesagt, durch die gemittelten Werte seiner blauen (B) und roten (R) Nachbar-Pixel zu einem RGB-Pixel.

Bayer pattern on sensor diagram
Filter mit Bayer-Matrix / © Wikipedia

Nun zum IMX586: Sony verwendet hier eine Pixelanordnung namens Quad-Bayer-Matrix, die nichts anderes ist, als eine klassische Bayer-Matrix. Allerdings findet sich hier unter jedem Farbfilter der Bayer-Matrix nicht nur ein einzelner Pixel, sondern vier Pixel. Während der Sensor also zwar eine Auflösung von 48 Megapixeln hat, löst die Bayer-Matrix selbst nur 12 Megapixel auf. Ihr findet übrigens bei den Kollegen von GSM Arena eine tolle Erklärung, wie die Quad-Bayer-Matrix auf dem Huawei P20 und P20 Pro funktioniert. 

quad bayer filter
Die beiden Matrizen im Vergleich. / © GadgetByte

So viel Marketing und so viele Zweifel

Sony behauptet nun, dass das Setup sowohl eine hohe Empfindlichkeit als auch eine hohe Auflösung für den Sensor ermöglicht. Grundsätzlich gilt erstmal: Mit einer Diagonale von 1/2 Zoll ist der Sensor für ein Smartphone einigermaßen groß. Die Größe der einzelnen Pixel jedoch ist aufgrund der hohen Auflösung vergleichsweise klein – nämlich gerade einmal 0,8 Mikrometer. Kleine Pixel sammeln wenig Licht, und wenig Licht bedeutet viel Rauschen. 

Sony will bei schlechten Lichtverhältnissen – wo es eben kritisch wird mit dem Licht-Sammeln – diese Mini-Pixel zusammenfassen. Und so wird aus vier kleinen Pixeln quasi ein einzelner 1,6-Mikrometer-Rezeptor. Lohnt sich dieser Spagat also? Diese 1,6-Mikrometer-Pixel sind nur geringfügig größer als beim Sony IMX363, der es auf eine Pixelgröße von 1,4 Mikrometer bringt. Ganz zu schweigen davon, dass in diesem Fall die Pixel wirklich diese Größe haben und nicht irgendwie zusammengerechnet werden müssen.

Im IMX586 werden unter Berücksichtigung der Quad-Bayer-Matrix nur 30 Prozent größere Fotorezeptoren simuliert als im IMX363, während wir unter Berücksichtigung einzelner Pixel eine 67 Prozent kleinere Fläche haben.

image sensor pixel sizes quad bayer3
Ich weiß nicht, wie es Euch geht, aber im Moment sehe ich nur wenige Vorteile und viele Nachteile. / © AndroidPIT

Wie gesagt: Die Idee von Sony ist, die native Auflösung nur bei guten Lichtverhältnissen einzusetzen, da die kleinen Pixel eben viel Licht benötigen, um richtig zu funktionieren. Je kleiner der Fotorezeptor, desto wahrscheinlicher ist es nämlich, dass bei abnehmender Helligkeit Artefakte auftreten, was zu einer Verschlechterung der Bildqualität führt. Bei schwierigen Lichtbedingungen wird dann das Gruppierungssystem für die Pixel verwendet, um das Rauschen zu reduzieren und die Gesamtempfindlichkeit des Sensors (bester SNR-Wert) auf Kosten der Auflösung zu erhöhen.

Wie jedoch bereits besprochen, sind die Rezeptoren in einer Quad-Bayer-Matrix angeordnet, und hier entstehen bei mir die größten Zweifel. Da diese Pixel physikalisch an bestimmte Lichtfrequenzen gebunden sind, ist es nicht möglich, eine Quad-Bayer-Matrix so anzuordnen, dass daraus eine klassische Bayer-Matrix wird, um die 48 Megapixel voll auszunutzen. Es sind in unmittelbarer Umgebung schlicht weniger andersfarbige Pixel für eine Interpolation der RGB-Werte vorhanden.

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Ein wie links dargestellter Sensor kann nicht in den rechts dargestellten umgewandelt werden – er kann sich dem nur annähern. / © Sony (bearbeitet)

Das Ergebnis kann daher nur eine Annäherung an das sein, was ein echter 48-Megapixel-Sensor mit echter 48-Megapixel-Bayer-Matrix erfassen könnte. 

Die Größe ist entscheidend, aber es gibt noch andere Faktoren

Der Sony IMX586 hat eine Oberfläche von 30 mm², wo alle 48 Millionen Pixel untergebracht sind. Damit ist der Sensor kleiner als jener mit 40 Megapixeln, der beispielsweise beim Huawei P20 Pro und Mate 20 Pro verwendet wird. Dieser wiederum misst nämlich 45 mm² (7,76 x 5,82 mm) und nutzt die gleiche Quad-Bayer-Matrix. 

Doch nicht nur hier, auch das inzwischen betagte Nokia Lumia 1020 (41 Megapixel auf 58 mm²) und Nokia 808 (41 Megapixel auf 85 mm²) schneiden viel besser ab. Wobei Letzteres immer noch unangefochten den größten jemals in einem Smartphone eingesetzten Sensor beherbergt – mit Ausnahme des experimentellen Panasonic Lumix DMC-CM1.

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Auch auf die Größe kommt es an. / © Sony

Darüber hinaus müssen aber auch viele weitere Faktoren berücksichtigt werden, wie z. B. die verwendeten Objektive und die Verarbeitung der vom Sensor selbst erfassten Daten. So könnte beispielsweise die Bildverarbeitung von Honor und dem Kirin 980 beim View20 sehr unterschiedliche Ergebnisse liefern als bei einem anderen Smartphone mit dem Snapdragon 660. Und um zu Huawei zurückzukommen: Die Honor-Mutter beispielsweise dürfte viel mehr Ressourcen haben, um Bildverarbeitungsalgorithmen für spezielle Bayer-Matrizen zu entwickeln, als Honor. Aber wie sieht die Praxis aus?

Erste Foto-Tour mit enttäuschenden Ergebnissen

Ich bin bereits einige Tage mit dem Honor View20 durch das in der kalten Winterzeit von Grau dominierte Berlin geschlendert und muss sagen, dass mich die Kamera bislang nicht sonderlich beeindruckt hat. Selbst am hellichten Tag konnte ich nur durch die Nutzung des 12-Megapixel-Aufnahmemodus brauchbare Bilder schießen, die mit 48 Megapixel eher unansehnlich waren. Trotzdem waren diese nicht auf dem Niveau anderer von mir in den letzten Wochen getesteter Smartphones.

An den Rändern der Bilder scheint der Sensor viel an Qualität einzubüßen und wenn ich bei einem Bild mit 48 Millionen Pixeln hineinzoome, fand ich zumeist eher Problemstellen wie Artefakte vor, anstatt mehr Details erkennen zu können. Würdet Ihr zu einem Smartphone greifen, das nur tagsüber und nur an sonnigen Tagen gute Fotos schießt?

Nachfolgend seht Ihr zwei Beispiele für Fotos, die mit 48 Megapixel am Tag und in der Nacht, jeweils bei weniger idealen Situationen aufgenommen wurden:

Ich sage nicht, dass Ihr gar kein Smartphone in Betracht ziehen solltet, das Sonys IMX586 verwendet, aber aktuell sollte man sich folgender Dinge bewusst sein:

  1. Mehr Megapixel ergibt nicht gleich bessere Fotos.
  2. Der Sensor ist nicht viel größer und erfasst daher nicht mehr Licht als die Konkurrenz.
  3. Die dazugehörige Soft- und Hardware kann einen großen Unterschied im aktuellen Zeitalter der computergestützten Fotografie machen.
  4. Lasst Euch nicht vom Marketing täuschen, wo mit einer riesigen Anzahl an Pixeln geworben wird
  5. Wenn Flaggschiff-Smartphones, die in der Regel besonders kritisch beäugt werden, den Sensor nicht verwenden, gibt es vielleicht einen Grund dafür
  6. Alles gesagte ist nur meine persönliche Meinung 🤓

Jetzt, nachdem Ihr dieses lange persönliche Pamphlet gelesen habt, das – soweit wie möglich – auf vorliegenden Daten basiert, könnt Ihr Euch nun selbst in den Kommentaren dazu äußern!

Quelle: DP Review

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Top-Kommentare der Community

  •   45
    Gelöschter Account vor 9 Monaten

    Klingt irgendwie nach Verbrauchertäuschung.

  • Tim vor 9 Monaten

    Sehr interessanter Artikel. Von dem Quad-bayer Layout wusste ich gar nichts. Mit dem Wissen stelle ich mir nun aber die Frage, was das mit den 48MP dann soll. Sony und die jeweiligen Hersteller versuchen hier anscheinend einfach nur Leute mit den größeren Zahlen abzuziehen.
    Wieso bezeichnen die Hersteller eigentlich ihre Displays noch als 1080p usw.? 3240p (Subpixel) verkauft sich doch bestimmt viel besser...
    Meiner Meinung nach ist das hier reine Kundenverarsche, da es faktisch eigentlich ein 12MP-Sensor ist und nicht 48.

    Und auch unabhängig davon ist das ziemlich dämlich. Wieso bringt man nicht gleich einen 12MP-Sensor mit 1.6µm Pixeln auf den Markt, statt so einen Mist hier? Richtige Pixel in dieser Größe sind bedeutend besser, als vier zusammengesetzte, das ist einfach so.
    Ich finde die Richtung mit dem größeren Sensor ja super, aber wieso macht man das dann mit so einem Aufbau wieder kaputt?

31 Kommentare

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  • Du bezeichnest deinen Beitrag ja selber als Pamphlet ...


  • Kai X vor 9 Monaten Link zum Kommentar

    Ich finde es sehr mutig und zudem unangebracht mit derlei viel Mutmaßungen und objektiv nicht nachvollziehbaren Ausführungen derart in die Öffentlichkeit zu gehen. Von einem Praxistest sehe ich hier nichts, es gibt keinen Vergleich der angeführt wird, denn der könnte nur mit verschiedenen Geräten unter identischen Bedingungen stattfinden.
    Was das Thema Sensor angeht, die Qualität nimmt zum Rand hin sicher nicht wegen des Sensors ab, das sind (bis auf defekte Komponenten) nach allgemeiner Einschätzung Tatsachen aus dem optischen Bereich. Ich fotografiere seit 30 Jahren mit ausgereifter Technik (seit vielen Jahren Canon Vollformat und zumeist hervorragende Tamron Objektive), von modernen Sensoren die am Rand irgendwelche Effekte für die Qualität hätten ist mir nichts bekannt. Schärfeprobleme, Vignettierung oder chromatische Aberrationen sind allesamt optische Probleme, hervorgerufen durch Glas und Plastik im Weg des Lichts. Allein Rauschen ist ein großes Sensorproblem, was mit hoher Temperatur noch zunimmt (z.B. Hot Pixel) und im Extremfall (durch die bessere Kühlung am Sensorrand) Auswirkungen auf die Bildqualität hat, ABER umgekehrt, denn der Rand ist dann kühler und weist entsprechend weniger Rauschen auf.

    Wer ein wenig von Fotografie versteht, der weiß woher Bildqualität kommt, von hervorragenden optischen Komponenten und deren Anordnung. Selbst "minderwertige" Sensoren liefern an guter Optik tolle Ergebnisse, während der Sensor noch so gut sein kann, wenn die Optik "Müll" ist. Warum kostet wohl ein Haufen gutes Glas allein deutlich mehr als ein Oberklasse Smartphone?

    Und was das Thema Sensorgröße angeht, je größer desto besser. Megapixel auf kleinen Sensoren sind ein Konzept fürs Marketing, weil die Ahnungslosen eben nur auf große Zahlen stehen, aber nicht für Quaität.

    Grobi


  • Marc vor 9 Monaten Link zum Kommentar

    Damals als der boom mit den digi cams losging, genau der gleiche Mist, der unwissende Kunde list boah Hammer Megapixel ohne Ende Kauf ich und am Ende scheisse Bild rauschen, aber Pixel bis der Arzt kommt, wenn ich Mega geile Bilder machen will, nehm ich ne hasselblad cam!

    Kai X


  • 4 Sensoren unter einem Filter nehmen 4 verschiedene Lichtstrahlen auf, (gegeben, daß das Motiv es hergibt) solange der Filter nicht als Sammellinse fungiert. Eine Hell-Dunkel-Differenzierung ist möglich. Das ist ungefähr das Gleiche, wie Dualkameras. Eine hochauflösende Monochromkamera und eine geringer auflösende Farbkamera, dessen Farbbild über die Konturen projiziert wird. Man spart sich bei dem Sonysensor die Überlappungsfehler.

    Aber wenn der Autor hier sagt, daß im Praxistest Enttäuschung überwiegt, naja gut zu wissen. So ist für die betreffenden Phones die Kamera zumindest kein Kaufargument.


  • solange die knipse ordentliche fotos macht ist doch ok! ich brauch nen ordentlichen SoC mit viel power, genügeng ram und rom und ein top display! wer echt freude am fotografieren, hat kauft sich ne kamera!

    H.E.


    • Wenn ich richtig fotografieren will, kaufe ich mir ne richtige Kamera, richtig. Allerdings ist der Kampf um die besten Smartphone-Kameras hart geworden ... und wenn Sony einen solchen Sensor mit 48 Megapixeln vorstellt, ist es durchaus spannend zu sehen, was er zu leisten vermag, und auch warum :)


      • H.E. vor 9 Monaten Link zum Kommentar

        Aber um festzustellen, ob es an dem Sensor oder der Sensor Technik, oder eventuell an anderen Komponenten oder gar an der Software liegt, können wir alle so nicht feststellen, wir können nur allgemein über die Technik reden wie diese funktionieren sollte, und wie es in den Modellen umgesetzt worden ist. Bestes Beispiel sind die Kameras von den Pixel Geräten, die mit einer Linse teilweise bessere Bilder liefern als Geräte mit dual oder noch mehr Kameras.


      • ne richtige Kamera? also eine Analoge bei der ich alles Manuell einstellen kann


      • @H.E.: letztlich wird man erst mal nur die verschiedenen Modelle mit diesem Sensor vergleichen können. Wie Luca im Artikel und andere hier in den Kommentaren schon schreiben, kommt es natürlich nicht nur auf die Qualität des Sensors an.
        @du flo: Kommt halt immer drauf an, was man als richtige Kamera bezeichnet ... ;)


      • besser ne digitale bei der man alles manuell einstellen kann...


  • Es kommt nicht immer auf die Größe an, sondern die Technik die da hinter steckt.😊


  • Ok, ich stell mich mal dumm... Warum kann man die hoch gelobten Sensoren des Nokia Lumia 1020 (41 Megapixel auf 58 mm²) und Nokia 808 (41 Megapixel auf 85 mm²) heute nicht mehr verbauen? Die Fotoqualität vor allem im lowlight ist auch heute noch der Hammer. Wer hat die hergestellt, will der nicht mehr verkaufen? Die Technik ist doch da, warum nutzt man die nicht? Am Platz kann es nicht liegen, alle Smartphones sind heute größer und die UVP der Smartphones sind deutlich gestiegen, am Geld kann es also auch nicht liegen. Wer eine Erklärung hat, mich würde das interessieren!


    • Oder vom K-Zoom.


    • Große Bildsensoren erfordern auch aufwändigere Objektive, und das braucht einfach sehr viel Platz. Es ist also absolut kein Wunder, dass das 808 so einen dicken Kamera-Buckel hat. Nur leider lässt sich im Gegensatz zur Elektronik die Optik nicht so einfach in ein paar Jahren stark miniaturisieren, und auch heute würde ein Smartphone mit dieser Sensorgröße einen ähnlich fetten Kamerabuckel aufweisen.

      Und genau da sagen wohl die Studien der Hersteller: Sowas würden die Leute nicht kaufen, daher machen wir das nicht. Ergo gibt's kleine Sensoren in den flachen Smartphones, und man versucht soweit wie möglich über die Software zu optimieren ;)


      • K-Zoom war bzw. wäre mit aktuellen Android ein sehr tolles Smartphone. Die Fotos waren echt klasse.


      • Wegen solchen "Studien" haben wir diesen langweiligen Einheitsbrei auf dem Smartphonemarkt.

        Ich könnte gut mit etwas weniger Bauhöhe (>150mm), dafür mit etwas mehr Bautiefe leben.


      • Tim vor 9 Monaten Link zum Kommentar

        @Stefan Möllenhoff
        Wobei Huawei gezeigt hat, dass man zumindest 1/1.7“ auch in einem flachen Gehäuse möglich sind, aber die Hersteller machen ja nicht einmal das...

        @Karsten
        Das K-Zoom war kein Smartphone, sondern eine Digicam mit Telefonfunktion und Knternet... und offensichtlich hat das Ding niemand gekauft, sonst gäbe es mit Sicherheit einen Nachfolger.


  •   45
    Gelöschter Account vor 9 Monaten Link zum Kommentar

    Klingt irgendwie nach Verbrauchertäuschung.

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