Wenn jemand von den Anfängen der Mobiltelefone in die Gegenwart springt, könnte er verwirrt sein, dass eine der Funktionen, die uns an unseren Telefonen am wichtigsten sind, Kameras sind. 

Frühe Telefonkameras waren absolut schrecklich, aber die Möglichkeit, überall eine Kamera dabei zu haben, machte sie schnell sehr beliebt. Die Hersteller haben daher ein absolutes Vermögen in die Kameraentwicklung gesteckt, und jetzt haben wir Telefone mit Kameras, die professionellen Kameras Konkurrenz machen können. Zumindest unter den richtigen Bedingungen. 

Eine Sache, die derzeit jedoch relativ wenige Smartphone-Kameras haben, ist der optische Zoom. Sie werden es jedoch im Laufe der Zeit in mehr neuen Telefonen sehen. Das^(Which) macht es zum richtigen Zeitpunkt, um die Frage zwischen optischem und digitalem Zoom zu diskutieren.

Was ist „Zoom“?

Sie wissen wahrscheinlich bereits, was Kamerazoom ist. Zumindest wissen Sie, was es tut. „Zoomen“ ist eine Funktion, die ein weit entferntes Motiv auf Ihrem Foto nah erscheinen lässt. Der Effekt auf das Foto besteht darin, es im Wesentlichen neu zu gestalten, indem das Objekt oder die Person mehr Raum ausfüllt.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diesen Effekt zu erzielen, aber die meisten Smartphone-Kameras verwenden eine Methode namens Digitalzoom. Um zu verstehen, wie sich der optische Zoom von der derzeit verwendeten digitalen Zoommethode unterscheidet, müssen wir zunächst den digitalen Zoom erklären, da er derzeit in den meisten Telefonen verwendet wird.

Jeder macht es: Digitalzoom

Digitalzoom^(Digital) ist so ziemlich dasselbe wie das Zuschneiden und Ändern der Größe eines Fotos in einer Anwendung wie PhotoShop . Der Hauptunterschied besteht darin, dass Sie es live machen, während Sie ein Foto oder ein Video machen. Also, was ist die große Sache? Es läuft alles auf Pixel hinaus. Woher^(Which) das „digital“ im Digitalzoom kommt.

Wenn Sie ein digitales Bild vergrößern, wird es „pixeliger“. Das liegt daran, dass Sie einen festen Vorrat an Pixeln haben. Die einzige Möglichkeit zum Zoomen besteht darin, die Pixel zu vergrößern. Das Bild wird körniger, klumpiger und endet mit einem Low-Fidelity-Bild.

Das klingt für Smartphones nach einer kleinen Katastrophe, aber die Smartphone-Hersteller haben im Laufe der Jahre verschiedene Tricks entwickelt, um die Auswirkungen der Pixelierung auf digital gezoomte Bilder weniger problematisch zu machen. Da die Kameras moderner Telefone über Sensoren verfügen, die viel mehr Pixel erfassen können, als die meisten Menschen normalerweise benötigen. So können Sie ohne Qualitätsverlust auf einen Ausschnitt der vollen Sensorauflösung  zuschneiden .^(crop)

Das ist völlig in Ordnung, wenn Sie einen für soziale Medien^{(social media)} geeigneten Schnappschuss aufnehmen möchten, aber wenn Sie ein Foto mit der vollen Auflösung Ihrer Kamera aufnehmen möchten, können Sie nicht in einen Teil davon hineinzoomen, ohne Details zu verlieren. 

Die meisten Leute interessieren sich wahrscheinlich nicht für riesige Bilder in voller Auflösung, die sowieso nicht in ihrer wahren Qualität auf FaceBook oder InstaGram hochgeladen werden können. ^(InstaGram)Immer mehr Menschen nehmen die Smartphone-Fotografie jedoch sehr ernst. Das^(Which) bedeutet, dass es einen Markt für weitere Premium-Lösungen gibt. Hier^(Which) kommt der optische Zoom ins Spiel. 

Wortspiel total beabsichtigt.

Biegelicht: Optischer Zoom

Optischer Zoom ist einfach eine Zoommethode, die Licht verwendet, um ein Bild zu vergrößern. Es funktioniert genauso wie ein Vergrößerungsglas, das Licht durch das optische Medium (die Linse) lenkt, um ein größeres Bild zu erzeugen.

In einer speziellen Kamera, wie z. B. einer DSLR (digitale Spiegelreflexkamera), haben Sie große Objektivbaugruppen, die zoomen können, indem Sie das Objektiv physisch hin und her bewegen. Dadurch ändert sich die Brennweite zwischen Objektiv und Kamerasensor. Projizieren eines vergrößerten Bildes auf den gesamten Sensor.

Wie Sie wahrscheinlich an der Funktionsweise erkennen können, bedeutet dies, dass das durch das Objektiv projizierte vergrößerte Bild den gesamten Sensor mit voller Auflösung mit Licht bedeckt. Das herangezoomte Bild hat also genau so viele Details wie das Vollbild einer Kamera mit reinem Digitalzoom. Es ist eine wirklich verlustfreie Bildvergrößerung.

Optischer Zoom ist^{(Zoom Is Hard)} in einem Smartphone schwierig

Das Erzielen eines optischen Zooms in einem Smartphone ist keine triviale Angelegenheit. Sie können nicht wirklich eine riesige motorisierte Linsenbaugruppe auf der Rückseite des Telefons haben. Obwohl dies tatsächlich versucht wurde. So war beispielsweise das Samsung Galaxy S4 Zoom im Wesentlichen ein Smartphone mit einer auf der Rückseite aufgeklebten kompakten Digitalkamera. Guck dir das an:

Das ist natürlich nichts, was man einfach in die Tasche stecken kann, weshalb sich dieser Ansatz nie wirklich durchgesetzt hat. Stattdessen kleben moderne Smartphones einfach ein paar Kameras auf die Rückseite unserer Telefone. Jede Kamera hat einen anderen Brennweitenbereich. Wenn Sie also alle Kameras zusammenzählen, erhalten Sie einen optischen Zoombereich.

Dies ist nicht dasselbe wie beispielsweise ein großes Teleobjektiv an einer DSLR . Das liegt daran, dass Sie die Brennweite des Teleobjektivs verschieben können, um das Bild in verschiedenen Zoomstufen auf denselben Sensor zu fokussieren. Das Problem ist, dass die meisten Smartphone-Setups mit mehreren Kameras unterschiedliche Sensoren für jedes Objektiv haben. Die Hauptkamera hat in der Regel den größten Sensor mit der höchsten Pixelzahl. Bei Weitwinkel- und Telekameras mit kleineren, günstigeren Sensoren.

Negiert das nicht den ganzen Punkt? In gewissem^(Well) Sinne schon, aber ein Multi-Kamera-Setup bietet immer noch den besten Zoombereich in hoher Qualität auf einem Telefon. Ingenieure haben Wege gefunden, diese unterschiedlichen Ansätze zu kombinieren, um in etwas hineinzuzoomen, das größer ist als die Summe seiner Teile.

Das Beste aus beiden Welten: Hybrid-Zoom

Sogenannte „Hybrid“-Zoomsysteme nutzen die optischen Fähigkeiten von Bordkameras zusammen mit Digitalzoom und etwas, das als „Computerfotografie“ bekannt ist.

Computational Photography bezieht sich auf eine Reihe von Softwaretechniken, die künstliche Intelligenz und andere ausgefallene mathematische Methoden verwenden, um die Bilder, die die Kamera aufnehmen kann, zu verändern und zu verbessern. Beispielsweise kann künstliche Intelligenz^{(artificial intelligence)} die Auflösung eines Bildes erhöhen, indem sie sich „vorstellt“, wie es bei einer höheren Auflösung aussehen würde. 

Es mag wie Zauberei klingen, aber es funktioniert tatsächlich ziemlich gut in den meisten Fällen. Softwaretechniken^(Software) wie diese können auch dazu beitragen, die verschiedenen Bilder von den Kameras an Bord zu kombinieren, um die Details des Fotos am oberen Ende des optischen Zoombereichs zu verbessern. Selbst wenn der digitale Zoom ins Spiel kommt, können all diese Bilddatenquellen und intelligenten Softwarealgorithmen einige ziemlich beeindruckende Bilder erstellen.

Sollte Ihnen der optische Zoom^{(Optical Zoom)} in einem Smartphone wichtig sein^{(A Smartphone)} ?

High-End-Smartphones wie das iPhone 12 haben einen guten optischen Zoombereich. Es ist bei weitem nicht wirklich ein „Teleobjektiv“, aber Sie können im Allgemeinen eine 2- bis 2,5-fache Vergrößerung der Bildgröße ohne Pixelbildung erwarten. Dies ist perfekt für typische Anwendungsfälle wie das Fotografieren von etwas ziemlich Nahem, dem Sie physisch nicht näher kommen können.

Es ist sicherlich eine nette Funktion, aber die überwiegende Mehrheit der Benutzer wird mit dem Digitalzoom vollkommen zufrieden sein. Vor allem, wenn es mit einem netten Klecks künstlicher Intelligenz angereichert ist. Wenn Telefone bei derselben Auflösung wie der Hauptsensor optische Zoombereiche über dem 2,5-fachen bieten, wäre es an der Zeit, sich hinzusetzen und dies zu beachten. Zum Zeitpunkt des Schreibens ist dies jedoch keine Funktion, die Ihre Kaufentscheidung beeinflussen sollte.

What Is Optical vs Digital Zoom on a Smartphone?

If someone from the early days of cellphones were to jump to the present day, they mіght be confused thаt one of the features we care most about on our phones are cameras. 

Early phone cameras were absolutely awful, but the ability to have a camera with you wherever you go, quickly made them extremely popular. Manufacturers have thus been pouring an absolute fortune into camera development and now we have phones with cameras that can give professional cameras a run for their money. At least under the right conditions. 

One thing that relatively few smartphone cameras currently have however, is optical zoom. However, you’ll however start to see it in more new phones as time goes by. Which makes it the right time to discuss the issue of optical vs digital zoom.

What Is “Zoom”?

You probably already know what camera zoom is. At least, you know what it does. “Zooming” is a function that makes a subject in your photo who is far away appear close by. The effect on the photo is to essentially reframe it by making the object or person fill more of the space.

There are different ways of achieving this effect, but most smartphone cameras use a method called digital zoom. To understand how optical zoom is different from the digital zoom method we currently use, we’ll first have to explain digital zoom as it’s currently used in the vast majority of phones.

Everyone’s Doing It: Digital Zoom

Digital zoom is pretty much the same thing as cropping and resizing a photo in an application like PhotoShop. The main difference is that you’re doing it live, while taking a photo or making a video. So what’s the big deal? It all comes down to pixels. Which is where the “digital” in digital zoom comes from.

When you enlarge a digital image, it becomes more “pixelated”. That’s because you have a fixed supply of pixels. The only way to zoom is to make the pixels larger. The image becomes grainier, chunker and ends up with a low-fidelity image.

That sounds like a bit of a disaster then for smartphones, but various tricks have been developed by smartphone manufacturers over the years to make the effects of pixelation on digitally-zoomed images less of a problem. Since the cameras on modern phones have sensors capable of capturing many more pixels than most people typically need. So, you can crop to a section of the full sensor resolution without losing any quality. 

That’s perfectly fine if you want to capture a snapshot suitable for social media, but if you want to take a photo at the full resolution of your camera, you can’t zoom into any part of it without losing detail. 

Most people probably don’t care to have massive, full-resolution images that can’t be uploaded to FaceBook or InstaGram at their true quality anyway. However, more and more people are taking smartphone photography very seriously. Which means there’s a market for more premium solutions. Which is where optical zoom comes into the picture. 

Pun totally intended.

Bending Light: Optical Zoom

Optical zoom is simply a method of zoom that uses light to enlarge an image. It works the same as a magnifying glass, bending light through the optical medium (the lens) to create a larger image.

In a dedicated camera, such as a DSLR (digital single-lens reflex camera), you have large lens assemblies that can zoom by physically moving the lens back and forth. This changes the focal length between the lens and the camera sensor. Projecting an enlarged image into the entire sensor.

As you can probably tell from the way it works, this means that the enlarged image projected through the lens covers the entire, full-resolution sensor in light. That means the zoomed-in image has exactly as much detail as the full image on a camera with only digital zoom. It’s truly lossless image magnification.

Optical Zoom Is Hard in a Smartphone

Achieving optical zoom in a smartphone is not a trivial matter. You can’t really have a huge motorized lens assembly on the back of the phone. Although, this has actually been attempted. For example, the Samsung Galaxy S4 Zoom was essentially a smartphone with a compact digital camera glued onto the back. Have a look at this:

Clearly that’s not something you can just slip into your pocket, which is why this approach never really caught on. Instead, modern smartphones simply stick a bunch of cameras onto the back of our phones. Each camera has a different focal length range, so when you add all the cameras together, you get an optical zoom range.

This is not the same as having, for example, a big telephoto lens on a DSLR. That’s because you can move the focal length of the telephoto lens to focus the image at different zoom levels onto the same sensor. The problem is that most multi-camera smartphone setups have different sensors for each lens. The main camera usually has the largest sensor with the highest pixel count. With the wide-angle and telephoto cameras sporting smaller, cheaper sensors.

Doesn’t this negate the entire point? Well in some sense it does, but a multi-camera setup still offers the best high-quality zoom range on a phone. Engineers have come up with ways of combining these different approaches to zoom into something that’s greater than the sum of its parts.

Best Of Both Worlds: Hybrid Zoom

So-called “hybrid” zoom systems use the optical abilities of onboard cameras along with digital zoom and something known as “computational photography”.

Computational photography refers to a set of software techniques that use artificial intelligence and other fancy mathematical methods to change and enhance the images that the camera can capture. For example, artificial intelligence can increase the resolution of an image by “imagining” what it would look like at a higher resolution. 

It might sound like magic, but it actually works pretty well in most cases. Software techniques like these can also help combine the different images from the cameras onboard to enhance the details of the photo at the higher end of the optical zoom range. Even when digital zoom comes into play, all these sources of image data and smart software algorithms can create some pretty stunning images.

Should You Care About Optical Zoom In A Smartphone?

High-end smartphones like the iPhone 12 have a good optical zoom range. It’s not really “telephoto” by any stretch of the imagination, but you can generally expect 2x to 2.5x image size increase with no pixelation. This is perfect for typical use cases such as taking a photo of something reasonably close, which you can’t get physically closer to.

It’s certainly a nice feature to have, but the vast majority of users are going to be perfectly happy with digital zoom. Especially when enhanced with a nice dollop of artificial intelligence. If phones start to offer optical zoom ranges above 2.5x at the same resolution as the main sensor, it would be time to sit up and take notice. However, at the time of writing, it’s not a feature that should affect your purchasing decision.

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