Hier stelle ich ein Smartphone vor, das zum Ende der Kompaktdigitalkamera-Klasse beigetragen hat. Es war von Herbst 2018 bis Ende 2019 erhältlich, erlebte also das Ende dieser Kamera-Art quasi live mit. Zusätzlich sorgte es nicht zuletzt dank Bildverbesserungen mittels künstlicher Intelligenz für sinkende Verkaufszahlen der Einsteiger-Systemkameras.

Spezifikationen:

• Das im September 2018 vorgestellte Apple iPhone XS ist 144 x 71 x 8 mm groß und wiegt 177 g. Parallel erschien eine größere Variante XS Max und eine technisch „abgespeckte“ Version, das iPhone XR (mit nur einem Kameramodul).
• Die rückseitig belichteten CMOS-Sensoren lösen maximal 4032 x 3024 Pixel  = 12,2 Megapixel auf. Automatisch werden 16 bis 2500 ASA eingestellt. FullHD-Videos sind mit bis zu 1920x1080 Pixeln möglich. Bilder werden als JPEG im internen Flash-Speicher abgelegt, ab iOS 12 können die Fotos auch als HEIC abgespeichert werden. Außerdem können die Fotos als RAW-Datei im DNG-Format aufgenommen werden.
• Das Weitwinkel-Objektiv ist eine Festbrennweite mit fester Blende 1:1,8/4,25 mm (6 Elemente), die kb-äquivalente Brennweite beträgt 26 mm
• Das Tele-Objektiv ist eine Festbrennweite mit fester Blende 1:2,4/6 mm (6 Elemente), die kb-äquivalente Brennweite beträgt 52 mm
• Das Motiv wird über einen 5,8“ Monitor mit  2436 x 1125 Pixeln und Multitouch-Funktion ausgewählt.
• Autofokus durch Kontrasterkennung auf dem Bildsensor
• Belichtungssteuerung durch Zeitautomatik mit ISO-Automatik, Belichtungszeiten ca. 1/15s bis 1/12000 sek., Selbstauslöser mit einstellbarer Vorlaufzeit
• mehrere im Gehäuse integrierte superhelle LEDs als Blitzersatz (mit zwei unterschiedlichen Farbtemperaturen)
• Weißabgleich automatisch
• optische Bildstabilisierung der beiden Kameramodule
• Energieversorgung durch fest eingebauten Lithium-Akku

Besonderheiten

Apple ist ein Hersteller von Computern, Smartphones, Tabletts und elektronischen Gadgets (z. B. iPod oder HomePod). 2007 stellte der damalige CEO Steve Jobs das erste iPhone vor, das erste ernstzunehmende Smartphone mit Touch-Bedienung auf dem Display und ohne „richtige“ Tastatur, sondern mit eingeblendeter Bildschirmtastatur. Eine 2-Megapixel-Kamera war eingebaut, diese konnte mit den damaligen Kompaktkameras aber nicht mithalten.

Beim iPhone XS sieht das ganz anders aus, zwar sind die 12 Megapixel weniger als bei den damals erhältlichen System-Kameras und zoomen kann das Handy nur digital bzw. zwischen beiden Kameramodulen umschalten. Aber: Es ist immer in Reichweite, egal wo sich sein Besitzer gerade hinbegibt. Die Kameratasche muß extra eingepackt werden und ist auch nicht so handlich wie das Smartphone. Und wenn man deren Bilder versenden möchte, müssen sie erst umständlich aus der Kamera ins Handy transferiert werden.

Somit sorgte das iPhone XS (sowie die Android-Handys anderer Hersteller) weiterhin für rückläufige Umsatzzahlen der Systemkameraklasse, nachdem seine Vorgänger bereits das Ende der Kompaktkameras „besiegelten“.

Die Bildqualität ist trotz der sehr kleinen Sensor-“Größe“ relativ beeindruckend, nicht zuletzt aufgrund der rückseitig belichteten CMOS-Sensors und weil die Bildsensoren im Vergleich zum Vorgängermodell iPhone X etwas vergrößert wurden. Und weil die Auswerteelektronik auf der „anderen“ Seite der lichtempfindlichen Schicht sitzt, können die einzelnen Bildpunkte größer sein und somit mehr Photonen einfangen als klassische Sensoren, bei denen die Leiterbahnen zwischen den Bildpunkten liegen und diese somit kleiner sein müssen.

Für beide Objektiv gibt es eine optische Bildstabilisierung mittels Bewegung einer der eingebauten Linsen. Außerdem ist der Sechskern-Prozessor des iPhones mit maximal 2500 MHz getaktet, somit also erheblich leistungsfähiger als die in damaligen Systemkameras eingebauten Bildprozessoren. Zusätzlich werden zur Bildverbesserung auch die Kerne des Grafikprozessors und eine mehrkernige „Neural Engine“ mitbenutzt. Die Auswertesoftware kann tief in die „Trickkiste“ greifen, um das aufgenommene Bild zu verbessern. So gibt es z. B. einen Portraitmodus, bei dem der Hintergrund weichgezeichnet wird, während das Hauptmotiv scharf bleibt.

Da das iPhone XS einen eingebauten GPS-Empfänger hat, werden die Bilder automatisch mit Standortdaten versehen. Außerdem schreibt die Kamera-App viele weitere Daten in die EXIFs, darunter den kompletten Objektivnamen, die Brennweite, die Kleinbild-äquivalente Brennweite, die wahre Belichtungszeit (nicht auf übliche Werte gerundet), die Empfindlichkeit, die Belichtungsmeßmethode uvm, wobei der Umfang der eingebetteten EXIF-Daten von der genutzten App abhängt bzw. bei der Apple-Foto-App von der Betriebssystem-Version.

Als Auslöser dient entweder eine Schaltfläche auf dem Touchdisplay, eine der beiden mechanischen Lautstärketasten an der Schmalseite oder ein per Bluetooth gekoppelter Funk-Fernauslöser.

Das Display war im Vergleich zu denen in Kompakt-Kameras extrem scharf und hochauflösend, es löst feiner auf, als das menschliche Auge bei normalem Betrachtungsabstand zu erkennen vermag.

Die aufgenommen Fotos können entweder als JPEGs oder platzsparende HEIC-Bilder gespeichert werden. Letztere können beim Export der Bilder zu einem angeschlossenem Computer automatisch in JPEGs gewandelt werden. Videos können entweder als MP4-Dateien mit H.264-Codec oder als HEVC-Videos aufgenommen werden, auch hier ist die automatische Umwandlung beim Export einstellbar.

Das iPhone XS bietet die Möglichkeit, die Bilder auch als RAW-Datei aufzunehmen und die Bildaufbereitung am Computer vorzunehmen. Die Apple-Kamera-App bietet dieses Bildformat nicht, es muß eine Fremd-App benutzt werden. Das Aufnahmeformat im RAW-Modus ist das universelle Adobe DNG-Format, optional können DNGs und JPGs bzw. HEICs parallel aufgenommen werden oder ein hochaufgelöstes JPG direkt in das DNG eingebettet werden.

Die mitgelieferte Kamera-App von Apple hat recht wenige Einstellmöglichkeiten, es können Bilder im 4:3 bzw. im 1:1 - Format aufgenommen werden oder „live“ während der Aufnahme zusammengesetzte Schwenkpanoramas bzw. FullHD-Videos. Des Weiteren gibt es Zeitraffer/TimeLapse-Videos bzw. Zeitlupen-Videos und den Portrait-Modus. In der App kann die simulierte Blende zwischen 1,4 und 16 entsprechend bei Kleinbild eingestellt werden, je kleiner der Zahlenwert, desto unschärfer wird der Hintergrund abgebildet. Der ortrait-Modus bietet verschiedene simulierte Lichtarten, darunter natürliches Licht, Studiolicht, hartes Bühnenlicht (wie im Theater) und sogar einen Schwarz-Weiß-Modus.

Mittels Tippen auf eine Stelle auf dem Touchdisplay kann der Autofokus-Punkt festgelegt werden. Optional können automatisch mehrere Aufnahmen zu einem „HDR“-Bild zusammengerechnet werden. Eine weitere Option sind „Live-Fotos“, dabei wird zu jedem Standbild eine kurze Videosequenz aufgezeichnet und beim Abspielen zuerst gezeigt, um dann im hochaufgelöstem Standbild zu enden.

Mit einer Schaltfläche kann zwischen den beiden Kameramodulen umgeschaltet werden, im Display erfolgt kein abruptes Umschalten, sondern ein schnelles Zoomen zwischen den beiden Brennweiten. Durch längeren Druck auf die Schaltfläche kann der digitale Zoom aktiviert werden, er schaltet beim „Durchfahren“  der Einstellwerte selbsttätig zwischen beiden Kamerasensoren um, um möglichst wenig digital „zoomen“ zu müssen.

Erstmals bei einem Apple-Smartphone zeichnet das iPhone XS Filme mit Stereoton auf, alle Vorgänger nahmen nur eine Mono-Tonspur auf.

Kostenpflichtige Apps von Drittanbietern haben oftmals erheblich mehr Funktionen als die Apple-Kamera-App, bei den Apps diverser Anbieter kann z. B. teilweise die JPEG-Kompression eingestellt werden oder es können TIFF-Bilder gespeichert werden. Je nach verwendeter Kamera-App kann eine Wasserwaage für Neigung und Drehung eingeblendet werden, je nach App kann das Erreichen der waagrechten Ausrichtung durch Rückmeldungen der „Taptic Engine“-Einheit signalisiert werden, der Fotograf spürt dann, wenn das iPhone korrekt ausgerichtet ist. Manche Apps ermöglichen es auch, die in der Apple-Kamera-App verwendeten Bildverbesserungen der „Deep Fusion“ genannten KI (künstlichen Intelligenz) zu benutzen.

Die eigentlichen Kameraoptiken sitzt hinter glatten vergüteten und kratzfesten Schutzscheiben aus Saphirkristall. Da man das Handy dauernd in der Hand hält, faßt man allzuoft darauf. Das Problem läßt sich mit einer Schutzhülle elegant umgehen, außerdem schützt diese die recht kratzempfindliche Rückseite aus Glas. Außerdem liegt das iPhone XS mit einer Schutzhülle besser in der Hand, da die Aluminium- und Glasoberfläche recht rutschig ist, die Gehäusekanten abgerundet sind und das Smartphone deshalb allzuleicht aus der Hand gleitet.

Die Kameramodule stehen aus dem Gehäuse heraus, die Abdeckung der „Blitz“-LEDs ist bündig eingelassen. Die über den eigentlichen Optiken montierten Schutzscheiben fangen Gegenlicht bzw. die Sonne besonders gut ein, da es keine Streulichtblende gibt. Manche Handyhülle ist relativ dick und dient als Mini-Streulichtblende.

Die Objektive haben keine verstellbare Blende, es wird immer mit der Offenblende aufgenommen. Ein mechanischer Verschluss ist ebenfalls nicht vorhanden, die Verschlußzeiten werden rein elektronisch gebildet, „Rolling-Shutter“-Effekte sind leider die Folge. Die Kamerasteuerung nutzt als Belichtungssteuerung eine Kombination aus Zeit- und ISO-Automatik, die Belichtungsmessung kann entweder eine Mehrfeld-Matrixmessung oder eine an die AF-Fokusstelle gekoppelte Spotmessung sein.

Es ist kein echter Blitz eingebaut, zur Aufhellung dunkler Szenen dienen mehrere verschiedenfarbige „weiße“ superhelle LEDs, die auch als Taschenlampe genutzt werden können. Im Blitzmodus werden sie kurzzeitig mit erhöhter Spannung versorgt und leuchten etwas heller als im Dauerlichtmodus. Da die LEDs leicht unterschiedliche Färbungen aufweisen (Kaltweiß und Warmweiß), kann das „Blitzlicht“ der Farbtemperatur des Umgebungslichtes angeglichen werden. Apple nennt diese Technologie „True Tone“-Blitz.

Es gibt einen Digitalzoom, der dank der künstlichen Intelligenz der Bildverbesserungsprozessoren im Vergleich zu den Vorgänger-iPhones bessere Bildergebnisse erzeugt. Jedoch dürfen keine Wunder erwartet werden, bei 100%-Ansicht am Computerbildschirm erkennt man, daß es eine ein „Dazuerfinden“ der Bildpunkte gibt. Heutige Computer-Softwaretools wie „Super Resize“, Topas Sharpen AI oder ähnliche ergeben meist bessere Ergebnisse beim Vergrößern als das iPhone XS.

Für „Selfies“ bzw. Videokonferenzen ist auf der Displayseite eine zweite Kamera eingebaut, diese kann HD-Videos sowie 7-Megapixel-Fotos aufnehmen. Außerdem ist ein 3D-IR-Punktasterprojektor und eine IR-Auswertekamera verbaut, diese Kombination dient zum einen zum Entsperren des Smartphones mit „Face ID“, zum anderen werden die Tiefeninformationen bei Portrait-Selfies zur genaueren Freistellung des Hintergrunds durch KI-berechnete Unschärfe verwendet. Im Display ist oben dazu eine „Notch“ eingelassen, d. h., der obere Bildschirmrand ist nicht gerade, sondern in der Mitte fehlt oben etwas Anzeigefläche, in der die Technik verbaut ist. Links und rechts der „Kerbe“ werden die Uhrzeit, der Batteriezustand, die WLAN- bzw. die Mobilfunk-Qualität und einige weitere Symbole des Betriebszustands angezeigt, so daß der Platz unterhalb der Kerbe für die Apps freibleibt.

Die Apple-Kamera-App erzeugt beeindruckende Schwenkpanoramas, während der Aufnahme erscheint das zusammengerechnete Bild simultan als kleine Einblendung im Display, die „Mittellinie“ des Panoramas wird ebenfalls angezeigt und ein Pfeil, dessen Position oberhalb oder unterhalb der Mittellinie anzeigt, ob man das Gerät nach vorn oder hinten neigen muß. Bei zu schneller oder zu langsamer Schwenkbewegung erfolgt ein Hinweis, die Geschwindigkeit anzupassen.

Sofern sich nicht bewegte Objekte im Bild befanden und die Schwenkbewegung in der richtigen Geschwindigkeit erfolgte, werden die Panoramas recht gut zusammengefügt, „Stitch-Fehler“, also fehlerhafte Verbindungsstellen der Einzelaufnahmen kommen nur selten vor. Die Bildhöhe wird automatisch beschnitten, so daß schwarze Bildteile ohne Inhalt nur selten vorkommen.

Das iPhone wird bei den Panoramaaufnahmen im Hochformat benutzt, deshalb beträgt die Bildhöhe meist mehr als 3000 Pixel, die Bildbreite weit über 20.000 Pixel.

Der von früheren iPhones her bekannte „Home“-Button mit Fingerabdrucksensor zum Entsperren des Gerätes ist seit dem iPhone X entfallen, statt dessen kann auf die Rückseite des Handys getippt werden, wobei für zwei und drei Tipper jeweils eine Funktion ausgewählt werden kann. Des weiteren gibt es eine Standby-Taste, zwei Lautstärketasten und einen „Lautlos“-Schalter. Die gesamte weitere Bedienung erfolgt über das Touch-Display. Die Rückmeldung erfolgt durch die Taptic Engine, ein bewegliches und federgelagertes Metallstück, das durch Elektromagneten in Bewegung versetzt werden kann und sowohl den „Tastenklick“ simulieren kann als auch mit komplexen Bewegungsmuster z. B. in Spielen genutzt wird.

Es ist nur eine einzige elektrische Schnittstelle eingebaut, die Lightning iPod-/iPhone-Schnittstelle mit USB, digitalem Ton-Ein- und -Ausgang sowie Akku-Lademöglichkeit. Die 3,5mm-Kopfhörerbuchse gibt es seit dem iPhone 7 nicht mehr, Kopfhörer mit Klinkenstecker erfordern einen Adapter von Lightning auf Klinke, bei dessen Benutzung sich das iPhone aber nicht laden läßt, da der Adapter keine Lightningbuchse hat. Jedoch gibt es Adapter von Fremdherstellern mit Lightning- und Klinkenbuchse. Alternativ können Audiogeräte und Kopfhörer auch kabellos über Bluetooth gekoppelt werden.

Das Akkuladen kann entweder über die Lightning-Buchse erfolgen oder drahtlos mittels Ladeschalen, die dem „Qi“-Standard entsprechen, erfolgen. Aufgrund der induktiven Übertragung durch im Ladegerät und in der Smartphone-Rückseite eingebauten Spulen ist der Wirkungsgrad allerdings erheblich schlechter als das kabelgebundene Laden über die Buchse.

Das iPhone XS ist nach IP68 zertifiziert worden, kann also eigentlich mindestens 30 Minuten unter Wasser ohne Beschädigungen „überleben“. Apple gab aber keine Garantie auf dieses Feature und nach jedem Öffnen des Gehäuses durch nicht von Apple zertifizierte Reparaturwerkstätten ist dieser Schutz nicht mehr gegeben, da die Dichtungen vor jedem Zusammenbau komplett getauscht werden müssen, um die Dichtigkeit wieder herstellen zu können. Deshalb weisen Anbieter von „Refurbished“-Geräten oder „wiederaufgearbeiteten“ iPhones daran hin, daß ihre Smartphones nicht wasserdicht sind.

Der Akku ist fest eingebaut und läßt sich vom Benutzer nicht auswechseln. Somit ist für längere Touren keine Mitnahme eines geladenen Zweitakkus möglich, sondern es muß eine USB-Powerbank mitgenommen werden, über die der Handy-Akku unterwegs wieder aufgeladen werden kann.

Der UVP des Apple iPhone XS betrug 1149 bzw. 1549 Euro (mit 64 bzw. 512 GB internem Speicher). Im Gegensatz zu anderen Modellen, die mehrere Jahre lang verkauft wurden, nahm es Apple vom Markt, als der Nachfolger iPhone 11 im Folgejahr erschien.

Alle Aufnahmen entstanden bei ASA- und Zeit-Automatik und mit Hilfe der Apple Kamera-App von iOS15, gespeichert als JPEG, bearbeitet mit Photoshop CS4. Die Größe ist bikubisch verkleinert. Schärfe, Verzeichnung, Vignettierung, Gradationskurve usw. wurde nicht korrigiert, es sind also fast unveränderte Bilder „Out of the Phone“.

Alle Aufnahmen entstanden bei ASA- und Zeit-Automatik und mit Hilfe einer Kauf-Kamera-App (mit manueller Fokuspunktwahl und Spotbelichtungsmessung) bzw. der Apple-Kamera-App von iOS 15, gespeichert als JPEG, bearbeitet mit Photoshop CS4. Die Größe ist bikubisch verkleinert. Schärfe, Verzeichnung, Vignettierung, Gradationskurve usw. wurde nicht korrigiert, es sind also fast unveränderte Bilder „Out of the Cam“. Belichtungszeiten- und Blenden-Angaben sowie 100%-Ausschnitte sind in die Bilder eingefügt.

Das Gehäuse des iPhone XS ist eine Kombination aus einem Edelstahl-Rahmen und gläserner Front- und Rückseite. Das Glas ist versiegelt und recht kratzunempfindlich, Stürze hält es allerdings nicht immer gut aus und zerspringt dann wie „normales“ Glas. Die Rückseite ist ebenfalls aus Glas, damit die drahtlose Ladetechnik „Qi“ funktioniert, der Strom wird dabei durch Magnetfelder übertragen, diese könnten Edelstahl nicht durchdringen.

Das Handy war neben dem gezeigten Schwarz auch in anderen Farben erhältlich, darunter Silber, Gold und Rot. Mit 177 Gramm ist es überraschend schwer.

Der Hersteller bestand darauf, daß das „X“ der Typenbezeichnung nicht als „Icks“ ausgesprochen wird, sondern als „Ten“ bzw. „Zehn“, weil das Vorgängermodell iPhone X 10 Jahre nach der Vorstellung des Urmodells erschien.

Die Kameramodule gehören zur Klasse der in Smartphones eingebauten Bildaufnahmegeräte, sie wurden teilweise auch in anderen Apple-Geräten eingesetzt. Bei der Verwendung der Deep-Fusion-KI werden die Bilder erheblich verbessert, sowohl High-ISO-Aufnahmen als auch Bilder mit hohem Kontrastumfang sind im DNG sichtlich schlechter als bei den von der KI verbesserten JPEGs. Bei niedrigem Umgebungslicht werden außerdem mehrere Aufnahmen in kurzem Abstand hintereinander gemacht mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten / Belichtungszeiten gemacht und zusammengerechnet, wodurch der Kontrastumfang steigt und das Bildrauschen abnimmt.

Die Bilder im Portrait-Modus sind teilweise beeindruckend, teilweise erkennt man jedoch deutlich, daß der unscharfe Hintergrund lediglich berechnet erzeugt wurde und nicht durch eine „echte“ hochgeöffnete Blende bei der Aufnahme entstanden ist. Die entsprechenden Aufnahmen der Front-Selfiekamera sind meist besser, da die Infrarot-Tiefeninformationen der Face-ID-Technik mitbenutzt werden und die KI somit genau zwischen Vordergrundmotiv und entferntem Hintergrund unterscheiden kann, was bei den beiden Hauptkameramodulen der Rückseite nur durch Vergleich der gleichzeitig aufgenommenen Fotos beider Brennweiten und „Raten“ erfolgen kann. Glücklicherweise legt die Apple-Kamera-App das unbearbeitete Original und die Variante mit künstlich erzeugte Hintergrund-Unschärfe parallel ab.

Ohne KI sind die Bilder sind schon bei niedrigen ISO-Zahlen mit leichtem Farbrauschen überlagert, bei höheren ASA-Werten rauscht das Bild deutlich sichtbar. Bei Betrachtung auf dem Smartphone-Display oder ausgedruckt und mit dem üblichen Betrachtungsabstand angesehen sind die Fotos hingegen ansehnlich. Mit Deep Fusion werden die Bilder deutlich verbessert, das Bildrauschen ist erheblich vermindert, der Kontrastumfang sichtlich vergrößert. Allerdings ist die Technologie noch nicht ganz perfekt, die höhere Rechenleistung der Nachfolge-Smartphones ermöglicht bei den Exemplaren der Serien iPhone 11, 12 und 13 erheblich bessere Bilder, Die Aufnahmen des iPhone XS wirken bei 100%-Ansicht immer sichtbar „weichgebügelt“ und erinnern ein wenig an die Ergebnisse von Malfiltern diverser Bildbearbeitungsprogramme.

Die Schärfe ist abhängig von der verwendeten Kamera-App, die mitgelieferte komprimiert recht stark und schärft auch deutlich nach, Fremd-Apps bieten meist das bessere Bildergebnis, müssen aber die Apple-Ki-Techniken unterstützen, da ihre Aufnahmen ansonsten gegenüber der Apple-App stark abfallen. Ich nutze vorwiegend eine Fremd-App mit Deep-Fusion-Unterstützung, die Apple-Kamera-App nehme ich fast ausschließlich zum Anfertigen der Schwenkpanoramas bzw. der Portraits mit freigestelltem Hintergrund.

Beide Objektive haben entweder nur geringe Verzeichnung oder diese wird durch den Prozessor „weggerechnet“, die Aufnahmen sind fast perfekt, es bleibt nur eine geringe Rest-Verzeichnung sichtbar.

Fazit: ein digitalkamerahistorisch eher unwichtiges Smartphone (weil eines von vielen), heutzutage zum Bildermachen für viele Zwecke bestens geeignet.

Christian Zahn, Herbst 2022