Dynamikumfang wie menschliches Auge – Apple-Patent weckt Hoffnung auf deutlich bessere iPhone-Kameras
Bei Foto- und Videoaufnahmen stellen starke Helligkeitsunterschiede stets ein Problem dar. Eine goldene Regel beim Fotografieren lautet, dass Fotografen immer die Sonne (oder das Fenster) im Rücken halten sollen, damit die Gesichtszüge der abgelichteten Person zu erkennen sind. Wer mit dem iPhone aufnimmt, kennt diese Regel vielleicht nicht, will aber trotzdem schöne Aufnahmen erzielen. Aktuell gleichen Apples HDR-Funktionen dieses Manko dadurch aus, dass mehrere Bilder mit unterschiedlichen Belichtungseinstellungen zu einem Bild zusammengerechnet wird. Ein Patent
12342091, welches Apple jüngst zugesprochen wurde, will das Problem direkt im Sensor lösen. Dafür kommt ein veränderter Aufbau der einzelnen Pixelsensoren zur Anwendung.
Das Patent beschreibt eine Methodik, die von einem vereinfachten Aufbau der einzelnen CMOS-Sensoren ausgeht. Üblicherweise verwenden aktuelle Smartphone-Kameras eine Struktur mit vier Transistoren (4T): Transfer Gate, Reset Gate, Selection Gate und Source-Follower Readout Transistor. Der einfachere Aufbau (3T) verzichtet auf das Transfer Gate; dies führt üblicherweise zu höherem Bildrauschen. Zwei neue Komponenten gleichen dieses Manko aus: ein Lateral Overflow Integration Capacitor (LOFIC) sowie ein Speicherschaltkreis. Letzterer dient dazu, das aktuelle Rauschniveau zu bestimmen. Auf diese Weise kann ein einzelner Punktsensor laut Patent Licht in einem Dynamikumfang von 120 Dezibel wahrnehmen.
20 Belichtungsstufen anstatt 10 bis 13Einem Kameranutzer tritt der Dynamikumfang in Form von Blendenstufen (F-Stops) in Erscheinung. Das menschliche Auge ist in der Lage, Unterschiede im Rahmen von 20 bis 30 Blendenstufen wahrzunehmen. Gebräuchliche CMOS-Sensoren in Smartphones und Digitalkameras decken meist einen Bereich von zehn oder mehr Blendenstufen ab. Eine für Kinoqualität optimierte Kamera wie Arri Alexa 35 fängt einen Dynamikumfang von 17 Blendenstufen ein. Mit einem solchen verbesserten Kamerasensor entstehen mit einem iPhone Fotos und Videos, die mit Aufnahmen aus modernem Hollywood-Equipment mithalten, ja dieses sogar übertreffen können.
Weitere Patente rund um iPhone-KameraDas Patent wurde vom Branchenportal Y.M. Cinema Magazine
entdeckt; dieses bringt es mit weiteren Innovationen in Zusammenhang: Ein optimiertes
Kühlsystem und Patent
20250208484 zu einer variablen Blende aus einem weichen Membranmaterial. In Kombination würden diese drei Innovationen die Fähigkeiten der iPhone-Kamera im Bereich der professionellen Videoaufzeichnung deutlich steigern.