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Blende in der Handy-Kamera: Was nutzt F1.7 im Smartphone?

Blende in der Handy-Kamera: Was nutzt F1.7 im Smartphone?

F2.0, F1.7 oder gar F1.4: In den vergangenen Jahren hat sich die Blendenzahl respektive das Öffnungsverhältnis bei Smartphones zu einem beliebten Marketing-Werkzeug entwickelt. Aber was bedeutet die Blende bei Handy-Kameras überhaupt? Und wie wirkt sich die F-Zahl auf die Bildqualität aus?

Inhalt des Artikels:

Was sind Blende und Öffnungsverhältnis?

Die Begriffe Blende, Blendenzahl und Öffnungsverhältnis werden – streng genommen – meist falsch verwendet. Physikalisch korrekt ist der Begriff "Öffnungsverhältnis", der das Verhältnis aus Eintrittspupille zu Brennweite des optischen Systems bezeichnet. Dieses Verhältnis wird typischerweise angegeben als auf Zähler eins normierter Bruch in den Schreibweisen "f/1.8" oder "1:1.8".

Die Blendenzahl hingegen ist der Kehrwert dieses Bruchs und wird dann geschrieben als F1.8. Die vielzitierte "Blende" ist Umgangssprache und wird bunt gemischt zur Angabe von sowohl Blendenzahl als auch Öffnungsverhältnis genutzt. Nachdem wir keine wissenschaftliche Publikation sind, halten wir uns bei AndroidPIT auch an den Sprachgebrauch "Blende".

Hinweis: Bei der Berechnung des Öffnungsverhältnisses werden Eintrittspupille wie Brennweite in Millimetern erfasst. Daher ist das Ergebnis in jedem Fall dimensionslos.

Wieso ist die Blende bei der Handy-Kamera wichtig?

Die Blende spielt in der Smartphone-Fotografie insbesondere bei diesen zwei Punkten eine wichtige Rolle:

  1. Je kleiner die Blendenzahl ist, desto mehr Licht kommt auf den Bildsensor. Das ist logisch, denn beim Öffnungsverhältnis steht der Durchmesser der Eintrittspupille im Nenner. Ein doppelter Durchmesser halbiert also die Blendenzahl, beispielsweise von F4 auf F2. Nachdem die Lichtmenge ein Flächenmaß und der Durchmesser ein Längenmaß ist, besteht hier ein quadratisch proportionaler Zusammenhang. Heißt: Eine Halbierung der Blende bedeutet viermal mehr Licht. Eine Verdoppelung der Lichtmenge geschieht dagegen beim Teilen der Blende durch die Wurzel aus zwei, etwa von F2 auf F1.4.
  2. Je kleiner die Blendenzahl, desto geringer ist die Schärfentiefe. Nachdem Smartphones die Tiefenunschärfe zumeist per Algorithmus erzeugen, bleibt dieser Aspekt hier eine Randnotiz. Wenn Ihr Euch dafür interessiert, wie Unschärfe-Effekte in optischen Systemen zustandekommen, empfehle ich Euch den folgenden Artikel, auch wenn dieser sich maßgeblich um per Software erzeugte Bokeh-Effekte dreht.

Was bedeutet die Blende beim Smartphone?

Wer nun einen Blick auf seine Smartphone-Kamera wirft und grob die Blende überschlägt, wird eines feststellen: Brennweite und (näherungsweise) Linsendurchmesser passen nicht ansatzweise zusammen. Blende 2 hieße ja schließlich eine Eintrittspupille von 12,5 Millimetern bei einer Brennweite von 25 Millimetern. Eine Mehr-Zentimeter-Linse findet Ihr jedoch bei keinem aktuellen Smartphone. 

AndroidPIT xiaomi mi 10 pro camera detail
Macht große Augen, ist von einer Zwölf-Millimeter-Eintrittspupille aber weit entfernt: das Xiaomi Mi 10. / © AndroidPIT

Der Grund dafür ist, dass die Hersteller die Brennweite stets aufs Kleinbildäquivalent umgerechnet angeben. Verglichen mit einer Kleinbild-Kamera ist die echte, optische Brennweite des Linsensystems bei Smartphones aufgrund der winzigen Sensoren viel, viel niedriger. Die Diagonale eines 1/1,7-Zoll-Sensors beispielsweise ist 4,55-Mal kleiner als ein Kleinbild- respektive Vollformat-Sensor. Entsprechend benötigt eine Smartphone-Kamera mit 1/1,7-Zoll-Sensor eine 4,55-Mal geringere Brennweite, um auf den gleichen Bildwinkel zu kommen.

Dieses Verhältnis zwischen der Diagonale eines Kleinbild-Sensors und des zu vergleichenden Sensors nennt man Crop-Faktor beziehungsweise Formatfaktor. Realbrennweite mal Crop-Faktor ergibt die Kleinbildäquivalentbrennweite.

Nachdem die Schärfentiefe einer Kamera von der Brennweite und der Blende abhängt, ist nun auch klar, wieso Ihr mit F1.8 und 50 Millimetern Äquivalentbrennweite nicht annähernd die schöne Unschärfe hinbekommt wie mit Eurer DSLR bei F1.8. Für die Schärfentiefe ist nämlich die Realbrennweite entscheidend, und die liegt typischerweise eher zwischen 5 und 15 Millimetern. Und genau darum geht Bokeh in der Regel nur über Software.

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Die jüngst immer größeren Sensoren in Smartphone-Kameras gehen auch im Weitwinkel mit immer höheren Brennweiten einher. Daraus folgt eine geringere Schärfentiefe, die sich bei diesem Foto aus dem Oppo Find X2 in einem ausgefransten Burger äußert. / © AndroidPIT

Aber wieso ist F1.8 besser als F2.4?

Während bei ausgewachsenen Kameras die Blende durchaus eine nennenswerte Auswirkung auf das Bokeh hat, ist dieser Effekt bei Smartphones zu vernachlässigen. Zumal Smartphone-Kameras in der Regel auch keine Möglichkeit haben, die Blende anzupassen und als kreative Gestaltungsmöglichkeit zu nutzen. Aber dazu kommen wir später nochmal.

Stattdessen steht die Lichtstärke im Vordergrund. Eine Verbesserung von F2.4 auf F1.7 beispielsweise bedeutet, dass das Smartphone doppelt so viel Licht für das Foto zur Verfügung hat. Das wiederum ermöglicht wahlweise:

  • ein Fotografieren mit der halben ISO-Empfindlichkeit. Halbe Empfindlichkeit bedeutet weniger Verstärkung des Bildsignals, bedeutet weniger Bildrauschen. 
  • ein Fotografieren mit halber Verschlusszeit. Bei schnellen Bewegungen oder schlechten Lichtverhältnissen reduziert sich so die Verwacklungsgefahr.

Wie groß ist also der Unterschied zwischen beispielsweise F1.8 und F2.0? Realistisch gesehen ist er irrelevant. Für die resultierende Bildqualität spielen im Zeitalter der Computational Photography die bildverarbeitenden Algorithmen eine viel größere Rolle. 

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Dieses Beispiel zeigt den Einfluss der ISO-Empfindlichkeit auf die Bildqualität. / © AndroidPIT

Exkurs: Warum Teleobjektive bei Smartphones ein Desaster sind

Die obigen Details erklären übrigens auch, warum Teleobjektive in Smartphones meistens gruselige Ergebnisse liefern. Nachdem die Brennweiten vergleichsweise hoch sind, sind die Lichtstärken im Vergleich zu den Weitwinkel-Optiken zumeist unterirdisch. Das Samsung Galaxy S20 Ultra beispielsweise schafft bei seinem Teleobjektiv lediglich F3.5. Gleichzeitig sind Teleobjektive aber viel anfälliger für Verwackler.

Einer gebräuchlichen Faustformel nach braucht man für die 103 Millimeter des Teleobjektivs im S20 Ultra eine etwa viermal schnellere Verschlusszeit als für den 26-Millimeter-Hauptsensor (sollte der OIS gleich gut arbeiten). Gleichzeitig bewirkt der Unterschied zwischen F3.5 und F1.8 ebenfalls eine Viertelung der Lichtmenge. Um das bei identischen Lichtverhältnissen zu kompensieren, ist beispielsweise eine Steigerung der ISO-Empfindlichkeit von ISO 100 auf ISO 1600 erforderlich. Unter Berücksichtigung der üblicherweise deutlich kleineren Tele-Sensoren wird klar: Das wird nichts.

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Mit ganz ganz viel Licht sind die Telezoom-Bilder des Galaxy S20 Ultra noch halbwegs in Ordnung. Dem Smartphone hilft hier der überdurchschnittlich große Sensor IMX586 unter dem Teleobjektiv. / © AndroidPIT

Blende und Abbildungsqualität: viel Licht, wenig Schärfe

Bevor Euer Gehirn eine Verschnaufpause bekommt, möchte ich noch auf einen letzten Aspekt der Blende eingehen: die optische Abbildungsqualität. Ein lichtstarkes Objektiv zu bauen ist nämlich deutlich komplizierter, als einfach nur ein riesiges Stück Glas vor den Sensor zu klatschen. Während das Licht in der Mitte einer Linse quasi gar nicht gebrochen wird, ist der Knick im Strahlengang zum Rand hin immer stärker.

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Fiese Farbsäume: Chromatische Aberrationen sind meistens violett oder grün. Das Realme X3 Superzoom kriegt beides gleichzeitig hin. / © AndroidPIT

Nun hat leider Licht die unangenehme Eigenschaft, dass der Brechungsindex abhängig von der Wellenlänge ist. Was kompliziert klingt, kennt Ihr vom Sonnenlicht, das durchs Fenster reflektiert einen Regenbogen in Euer Wohnzimmer zaubert. Dieses Phänomen wird bei stärkerer Lichtbrechung, ergo größerer Blende, immer stärker – und muss immer aufwändiger korrigiert werden. 

Im Fachjargon heißen die so gebildeten Farbsäume "chromatische Aberrationen". In der Regel sind sie am Bildrand stärker als in der Mitte und treten überwiegend an kontrastreichen Übergängen auf, z. B. an Ästen vor dem hellen Himmel. Um den Übereifer beim Datenblatt-Quartett nicht durch miese Testberichte quittiert zu bekommen, hat Samsung zeitweise einigen Smartphone-Flaggschiffen eine mechanische Blende verpasst. Diese deckt bei guten Lichtverhältnissen den Objektivrand ab, um die Abbildungsfehler zu minimieren.

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Um Abbildungsfehler zu vermeiden, hat Samsung seinem Galaxy S9+ eine mechanische Blende verpasst, die die Eintrittspupille verkleinert und damit die Blendenzahl von F1.5 auf F2.4 erhöht. / © AndroidPIT

Zusammenfassung: viel Wirbel für nix

Muss ich also die Ohren spitzen, wenn mir Samsung, Honor & Co. was von rekordverdächtigen Lichtstärken erzählen? Nein. Denn die Unterschiede zwischen F1.7 und F1.8 sind marginal – andere Eigenschaften der Kamera spielen hier eine deutlich größere Rolle, beispielsweise der Bildsensor und die Algorithmen.

Fandet Ihr diesen Artikel nützlich? Und welche Aspekte von Smartphones und besonders deren Kameras interessieren Euch noch? Ich freue mich auf Eure Kommentare!

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Top-Kommentare der Community

  • rolli.k vor 4 Wochen

    Glückwunsch, der Autor Stefan Möllenhoff hat sich hier richtig reingekniet und einen sehr informativen Text geschrieben. Dankeschön

  • Tim vor 4 Wochen

    @Peter
    Auch die sind deutlich schlechter im Vergleich zur Hauptkamera... und, das hatten wir vor einigen Tagen bereits, beide haben alles andere als wirklich Weitwinklige Weitwinkelkameras. Entsprechend kann Huawei größere (physische) Offenblenden verbauen und erreicht so bessere Lowlight-Performance. Ist nur teilweise vergleichbar.

36 Kommentare

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  • Toller Artikel, Danke.👍 Das Thema „Blende“ war schon immer wichtig. Da helfen aber zum Glück gute Eselsbrücken wie z.B. „Ist das Bild nicht wirklich top, hilft Dir auch kein Photoshop“, „In der grellen Mittagssonne, sind die Bilder für die Tonne!“,„Wenn du denkst, du bist nah dran, geh noch einen Schritt näher ran.“,„Wenn dass Objektiv zu Boden kracht, ist es vorbei mit Blende 8.“,“Für Schärfe ohne Ende, nimm die kleinste Blende.“
    Wichtig beim Bilder machen ist auch die Belichtungszeit.
    Die Belichtungszeit spielt insbesondere bei schnellen Bewegungen eine Rolle. Bei kurzen Belichtungszeiten lassen sich Sport- und Action scharf auf dem Foto „einfangen“. Durch längere Belichtungszeiten entstehen Verwacklungen und unschärfen. Die kürzere Belichtungszeit ist deshalb in der Regel zu bevorzugen.
    Also sei nicht so naiv und benutze ein Stativ.


  • Hatte mir Damals beim s9 von der Variablen Blende mehr erwartet.

    Fand Fotos im.Dunklen mit dem s7 edge besser als mit dem s9. Alles nur heller ist für Nachtfotos nicht immer besser.

    z.b bekam ich mit dem s7 den Mond besser abgelichtet als mit dem s9.


  • Schon lange nicht mehr so einen guten Artikel mit so viel fundierten Infos gelesen 👍🏻👍🏻👍🏻


  • HEB vor 4 Wochen Link zum Kommentar

    Und trotzdem werden heute immer noch Smartphones an Hand von Megapixel und was weiß ich auch immer schon vor erscheinen auf dem Markt madig und schlecht gemacht. Ich habe auch langsam dem ewigen Sch.... vergleich, ja aber das ist besser weil ja von meiner Lieblingsmarke oder weil auf dem Datenblatt bessere (größere) Zahlen stehen, so was von satt und ich könnte mich jedesmal darüber aufregen. Ich finde genau so ein Artikel wie dieser zeigt doch wieder das man Physik nicht austricksen kann. Es nur noch möglich durch Software die Bilder "besser" zu machen. Ich finde den Artikel super Klasse, weiter so auch in allen anderen Bereichen das wünsche ich mir von Euch.


    • Tim vor 4 Wochen Link zum Kommentar

      öhm, aber zeigen Smartphones nicht eben gerade, dass man die Physik (dahingehend) sehr wohl austricksen kann - nämlich mit Software? ^^
      Was heutige Smartphones trotz ihrer schlicht winzigen Sensoren für Nachtaufnahmen hinbekommen, ist schon Wahnsinn und mit einer echten DSLR ohne Stativ alles andere als einfach.


    •   75
      Gelöschter Account vor 4 Wochen Link zum Kommentar

      Bei einem Smartphone macht es die Summe der einzelnen Dinge aus um eine gute Kamera zu heben. Erstens eine ordentliche Sensor. Aber auch hier ist nicht nur die Größe wichtig, auch die Leistung und Qualität die der Sensor mitbringt. Mittlerweile sind fehlt gar nicht mehr so viel auf einen 1 Zoll Sensor, was schon bei Kompakt Kameras als groß gilt. Dann natürlich die Optik. Die ganzen Linsen müssen so wenig wie möglich verzehren und das Licht ordentlich durchlassen und noch stabilisiert sein. Dann die Software. Ein wie schon angesprochener sehr wichtiger Faktor, wo natürlich auch ein Leistungsstarker Prozessor eine große Rolle spielt. Wenn man all das so betrachtet, dann weiß man auch warum ein Smartphone für 200-300€ nie an die Leistung eines 1000€ Smartphone ran kommt.


      • HEB vor 3 Wochen Link zum Kommentar

        Natürlich hast Du Recht, aber dann kommen wieder irgend welche "Profis" um die Ecke die dann behaupten das Sie ja alle diese Funktionen bei anderen Herstellern schon in Geräten für den halben Preis oder weniger bekommen. Sorry jetzt verstehe ich gar nichts mehr.


  • Wow. Das waren echt gute und detaillierte Infos 💪 Danke 🙂 Ich bin schon immer der Meinung, das der Algorithmus eine größere Rolle spielt als gedacht.


  • Sehr guter Artikel von jemandem, der weiß worum es geht. 👍

    Eine solche Kompetenz mit anständigen Informationen wäre auch bei Berichten und Artikeln zu anderen CE-Themen wie Kopfhörer, eMobility, Lautsprecher oder Sportuhren wünschenswert.


  • Glückwunsch, der Autor Stefan Möllenhoff hat sich hier richtig reingekniet und einen sehr informativen Text geschrieben. Dankeschön


  • Sehr nützliche Informationen aus dem Artikel gezogen. Leider veröffentlichen viele Hersteller nur ein Teil der Kameradaten - vermutlich bewusst damit man diese schwer vergleichen kann.


  • Nichts, bei den mikrigen Sensoren, die die Kameras haben. Die Fotos werden dadurch nicht besser.


  • Ihr meint ernsthaft, dass diese Info die Megapixelgeilen Kaeufer erreicht ?

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