Smartphone vs. dslm
Fotografen die een dslr of systeemcamera gebruiken, kijken vaak nogal neer op foto’s die met een smartphone zijn gemaakt. Komt dat doordat de camera in je broekzak een aantal voordelen heeft ten opzichte van de grotere versies?
Hoe goed scoren moderne smartphonecamera’s ten opzichte van systeemcamera’s?
De uitspraak “de beste camera is de camera die je bij je hebt” kunnen we inmiddels niet meer horen. Het is een wijsheid die de smartphonegeneratie maar al te graag aanvoert. Toch zijn we het in principe wel met elkaar eens. Foto’s die je met een mobiele telefoon maakt, kunnen natuurlijk nooit de foto’s van een speciaal voor dit doel ontwikkelde camera evenaren. Hoe kan zo’n kleine fotosensor in een smartphone in staat zijn dezelfde beeldkwaliteit te leveren als een bijna 20× grotere sensor in een kleinbeeldcamera? Je kunt natuurwetten niet zomaar buitenspel zetten. Dat lijkt een logische gedachte, maar je mag niet vergeten dat smartphonefabrikanten deze wetten met behulp van slimme software en een paar trucjes weten op te rekken – in elk geval wat de kleine beeldchip betreft.
De oorsprong van smartphonefotografie
Een blik op de geschiedenis van smartphonefotografie laat een interessante ontwikkeling zien. De eerste telefoon met camera was de Toshiba Camesse uit 1999, toen nog met een resolutie van 0,11 megapixel. Dat was eigenlijk meer een onderzoek naar de haalbaarheid van een camera in een telefoon en het nut bleek toen beperkt. Twee jaar later kwam de Nokia 7650 als eerste smartphonecamera op de Europese markt. Net als in de tijd van de spiegelreflexcamera, volgde er een jarenlange strijd om de meeste megapixels op kleine fotosensors.
Pas in 2011 waaide er een frisse wind, met drie modellen die praktisch tegelijkertijd uitkwamen: de Sharp Aquos SH80F, de LG Optimus 3D en de HTC Evo 3D. Deze smartphonecamera’s hadden allemaal twee camera’s aan de achterkant en zouden de grote 3D-trend van dat moment ondersteunen. Toch werden deze modellen maar matig verkocht. De Huawei P9 en de LG G5 hebben het idee van dualcamera’s verder ontwikkeld in twee verschillende richtingen: zo verwerkt de Huawei de beeldinformatie van de monochrome sensor met de kleurinformatie van de tweede, traditionele chip. LG gebruikt juist twee verschillende brandpuntsafstanden, inclusief ultragroothoek. In de Apple iphone 7 Plus worden ook twee modules gebruikt, die een 2× zoom zonder verlies van kwaliteit mogelijk maken.
Wat kunnen smartphones tegenwoordig?
Inmiddels is een geïntegreerde digitale beeldstabilisatie voor het opheffen van trillingen redelijk standaard, net zoals de mogelijkheid doelgericht parameters zoals sluitertijd en
ISO handmatig aan te passen. Alleen het diafragma is in de meeste gevallen constant. Nieuwe smartphonemodellen bieden functies om zelfs wat dat betreft aanpassingen door te voeren, zij het digitaal. In veel gevallen is het een effect dat je achteraf kunt toepassen. Veel modellen hebben kleine led’s aan de achterkant, waarmee je in elk geval op korte afstand donkere onderwerpen wat lichter kunt maken.
Lange tijd was het opslaan van beeldinformatie in de raw-modus voorbehouden
“De smartphone gaat in de toekomst de traditionele camera’s van de markt verdringen.”
Luo Luowei, Huawei
aan grote camera’s, maar ook hier heeft de smartphone een inhaalslag gemaakt. Is de functie niet standaard geïntegreerd, dan kun je met apps zoals Lightroom Mobile de raw-data opslaan. Daar komt bij dat er gelijk een fotobewerkingsprogramma op de smartphone staat geïnstalleerd. Zodoende hoef je je foto’s niet eerst naar je pc over te zetten om ze te bewerken, ook al zijn dergelijke apps minder uitgebreid dan pc-programma’s. Snelle kleurcorrectie met geïnstalleerde filters zijn in elk geval geen probleem.
Eerder dit jaar introduceerde de Chinese fabrikant Huawei zijn nieuwste smartphone. De camera (of beter gezegd de drie camera’s aan de achterkant) van de P20 Pro moet de concurrentie qua beeldkwaliteit achter zich laten.
Allereerst valt op dat de cameramodule is gefabriceerd in samenwerking met Leica. De hoofdcamera heeft een zeer hoge resolutie (40 megapixel) en een diafragma van f/1.8. Verder is er een tweede cameramodule met 20 megapixel en een diafragma van f/1.6, die uitsluitende dient voor de beeldinformatie in zwart-wit. De bovenste van de drie cameramodules heeft een resolutie van 8 megapixel, een diafragma van f/2.4 en een brandpuntsafstand van 80 millimeter. Deze configuratie biedt bovendien een 3× optische zoom plus een tot 10× digitale zoom met kwaliteitsverlies. Afhankelijk van de omstandigheden combineert de smartphone de beeldinformatie van de afzonderlijke camera’s. Het resultaat is dat elke foto meer data heeft, bijvoorbeeld diepte-informatie voor het achteraf berekenen van onscherpte.
Simulatie in plaats van fysica
Luo Luowei, baas van de multimediadesignafdeling in Shanghai en een van de leiders van Huawei inzake camera’s in smartphones, is ervan overtuigd: de smartphone zal de traditionele dslr- en dslm-camera’s in de toekomst verdringen. Er wordt druk gewerkt om de kleine sensors steeds verder te ontwikkelen. Daarbij worden de beeldchips steeds meer ondersteund door betere software: met
behulp van kunstmatige intelligentie moeten fotosituaties worden herkend, met betere resultaten tot gevolg. Zo is de Huawei P20 Pro in staat in totaal 500 verschillende scenario’s in 19 categorieën te onderscheiden – van foto’s van je huisdieren, tot vuurwerk tijdens oud en nieuw, en verschillende kleurinstellingen bij zonsopkomsten en -ondergangen. De smartphone bepaalt zelfstandig de juiste instellingen en onthoudt de favoriete parameters van de gebruiker.
In de smalle steegjes van Parijs leveren deze intelligente features in elk geval goede resultaten. De smartphonecamera maakt onderscheid tussen macro- en groothoekfoto’s, en tussen snelle en langzame bewegingen. Wanneer er een of meerdere personen worden herkend, wordt de portretmodus respectievelijk groepsmodus ingeschakeld. Foto’s bij slechte lichtomstandigheden en nachtfoto’s doet de P20 Pro verbazingwekkend goed, en dat zonder statief. De smartphone gebruikt hier een volgende truc: in plaats van langer te belichten zoals een traditionele camera doet, worden hier veel losse foto’s samengevoegd tot één foto. Alleen kun je op die manier geen lichtsporen van bijvoorbeeld voorbij rijdende auto’s vastleggen.
Toch zijn de resultaten van de Huawei P20 Pro uitstekend: de foto’s beschikken over een mooi en praktisch realistisch bokeh. Alleen wanneer je echt goed kijkt, zie je dat het een simulatie is. Verschillen met een foto gemaakt met een dslr of dslm, zijn vooral zichtbaar in de overgangen tussen scherpte en onscherpte. Maar ook hier moet je erg goed kijken, anders zie je ze niet. Echt verbazingwekkend. Heeft Luo Luowei gelijk, worden dslr’s en dslm’s met uitsterven bedreigd?
Technische grenzen
Een korte blik op het functioneren van een digitale camera, ongeacht welke grootte, geeft het antwoord: Stel de beeldsensor van een smartphone en van een systeemcamera voor als een lege regenton. De oppervlakte van het vat komt daarbij overeen met de oppervlakte van elke sensor. In beide vaten wordt een bepaalde hoeveelheid regen opgevangen. Bij het grotere vat zal dat sneller voor elkaar zijn.
Zo gaat het ook met fotograferen, waarbij de camerasensor in plaats van regen licht opvangt. Wanneer je een onderwerp met een smartphonecamera en een dslr even lang belicht, nemen beide systemen de hoeveelheid informatie op die overeenkomt met de onderscheidende factor. Een voorbeeld: een kleinbeeldsensor heeft een oppervlakte van 860 mm2. De sensor van een smartphone, bijvoorbeeld die in de Samsung Galaxy S9, komt maar op 25 mm2 en heeft in vergelijking dus maar drie procent van de oppervlakte van de camerasensor. Bij gelijke lichtomstandigheden zal de sensor van de smartphone dus minder licht opnemen – absoluut gezien
maar drie procent. Om toch hetzelfde resultaat te realiseren, moet het signaal van de kleinere sensor flink versterkt worden. Dat gebeurt doorgaans door de ISO-gevoeligheid van de chips te verhogen. Dit wordt gerealiseerd door de chip een hogere spanning te geven. Maar bij een hogere gevoeligheid neemt ook de hoeveelheid beeldruis toe. En dat betekent hoe hoger de spanning, des te hoger het negatieve effect zal zijn.
Afgezien van de kleinere sensor hebben smartphonecamera’s ook met kleinere behuizingen te kampen. Er worden bijzonder veel eisen gesteld aan de lenzen voor de sensor, want hoe hoger het aantal megapixel dat op de sensor valt, des te kleiner zijn de afzonderlijke pixels. Om een met camerasensoren vergelijkbare prestatie te leveren, moet een smartphone-objectief een overeenkomstig grotere resolutie hebben om de afzonderlijke pixels doelgericht te kunnen belichten.
Ter vergelijking: op de 1/2,5 inch grote sensoroppervlakte van de Samsung Galaxy S9 passen in totaal 12 miljoen pixels. Omgerekend naar de oppervlakte van een kleinbeeldchip komt deze pixeldichtheid op een resolutie van ongeveer 400 megapixel. Grootformaatcamera’s met zo’n hoge resolutie zijn enerzijds veel te duur om te produceren en anderzijds meer dan een fotograaf nodig heeft. Toch investeren smartphonefabrikanten nog altijd in de ontwikkeling van krachtigere combinaties, om in elke situatie de perfecte foto mogelijk te maken. Wat bij daglicht of in goed belichte situaties nog goed werkt, wordt steeds moeilijker wanneer er minder licht beschikbaar is. Dus wanneer het om lange belichtingstijden of nachtfotografie gaat, zijn kleinere beeldchips al snel te beperkt. Hoewel deze grens met behulp van algoritmes en softwarematige trucjes verschoven kan worden, kan hij niet worden verhoogd.
Niet alleen
Marius Eschweiler, hoofd Imaging Services bij Leica, is betrokken bij de ontwikkeling van de nieuwste smartphone-generatie. Hij vergelijkt de functiemodellen met muziekinstrumenten: zo ziet hij een dslm of dslr als een viool, en een smartphone eerder als een synthesizer. De resultaten zijn vergelijkbaar, ook al zijn de ontstaansprocessen deels heel verschillend.
Wanneer je regelmatig foto’s afdrukt, weet je dat steeds hogere resoluties in de praktijk niet alles zeggen. Je hebt niet meer dan negen megapixel nodig om een foto van 300 ppi op een A4’tje te printen. Wanneer je de verdere technische aanpak buiten beschouwing laat, hebben smartphones en digitale camera’s een aantal overeenkomsten en bieden ze synergie-effecten waar je alleen maar van kunt profiteren.
Een smartphone-foto zonder zoom benadert een foto met vaste brandpuntsafstand die je maakt met een dslr of dslm. Met de smartphone word je gedwongen om vooraf na te denken over de compositie. En om de beelduitsnede passend te maken, moet je de doelgericht op zoek naar de juiste standplaats – iets wat je kan helpen om je eigen fotografievaardigheden verder te ontwikkelen.
Maar wat gebeurt er daarna? Bij fotodiensten zoals Instagram, Pinterest en Flickr is het niet alleen mogelijk om foto’s snel vanaf je smartphone te uploaden, maar ook om in contact te komen met vergelijkbare fotografen. Zo krijg je direct feedback op je foto’s en kun je het effect van verschillende opnametechnieken uitproberen.
Je kunt je smartphone ook gebruiken om onderweg ideeën op te doen voor nieuwe foto’s. Dankzij de gps-coördinaten die automatisch worden opgeslagen, kun je mooie foto-onderwerpen weer gemakkelijk terugvinden. Voor wanneer de lichtomstandigheden beter zijn, of voor wanneer je de grote camera bij je hebt. In plaats van je dslm of dslr te vervangen, kun je beter de voordelen van de smartphonecamera gebruiken, als aanvulling op je grote camera.
“Wanneer je de pixeldichtheid van een Samsung Galaxy S9 omrekent naar de grootte van een kleinbeeldchip, kom je op een resolutie van 400 megapixel.”