RAW oder JPEG am Smartphone: was die Software wegwirft

Sie halten das Handy in Richtung Milchstraße, drücken ab, und ein, zwei Sekunden lang passiert nichts. Dann erscheint das Bild. Dieses Bild ist nicht das, was der Sensor gesehen hat: Es ist eine Rekonstruktion, eine Serie verrechneter Einzelbilder, das Rauschen geglättet, die Schatten angehoben, der Kontrast zurechtgerückt, alles entschieden von einer Software, die mit Gesichtern, Hunden und Sonnenuntergängen großgeworden ist. Bei Tageslicht leistet sie Hervorragendes. Nachts steht sie vor einer Handvoll zwei Pixel breiter Punkte auf schwarzem Grund und muss entscheiden, ob das Sterne sind oder Sensordefekte. Was auch immer sie entscheidet: Ihnen sagt sie es nicht.

Das Handy fotografiert nicht, es rekonstruiert

Der Auslöser löst seit Jahren keinen Verschluss mehr aus. Er startet eine Serie, die der Prozessor ausrichtet, mittelt, säubert, auf eine Tonwertkurve legt und als JPEG oder HEIF abliefert: eine fertig entwickelte Datei, bildschirmtauglich. Ein JPEG behält acht Bit pro Kanal, und acht Bit reichen dafür, dass ein Bild angenehm aussieht, nicht dafür, dass man damit arbeiten kann. Die Zwischenentscheidungen sind längst gefallen und in die Pixel eingebrannt: wie viel Rauschen weg soll, wo die Schatten hochkommen, welche Farbtemperatur ein Himmel bekommt, der alles andere als neutral ist. Ein JPEG nachträglich zu entwickeln heißt, an fremden Schlussfolgerungen herumzuretuschieren.

Die Software dazwischen ist glänzend geschrieben. Sie löst nur ein anderes Problem als Ihres.

Der Algorithmus, der auf helle Pünktchen Jagd macht

2019 hat Google ausführlich öffentlich gemacht, wie der Astrofotografie-Modus von Night Sight arbeitet, und eine Stelle davon lohnt sich auch für alle, die ein ganz anderes Telefon in der Tasche haben. Das Silizium jedes Sensors hat Fehlstellen: Manche Pixel sammeln im Dunkeln mehr Strom als ihre Nachbarn und tauchen im Bild als winzige helle Punkte auf. Um sie loszuwerden, vergleicht die Software den Wert jedes Pixels mit dem der umliegenden Pixel und mit demselben Pixel in den übrigen Bildern der Serie, sucht nach Ausreißern und ersetzt einen gefundenen Ausreißer durch den Mittelwert seiner Nachbarn.

Lesen Sie diese Beschreibung noch einmal und denken Sie dabei an einen schwachen Stern. Durch das Weitwinkel eines Handys ist ein schwacher Stern genau das: ein Pixel, viel heller als alles ringsum, allein im Schwarzen. Ein echter Unterschied zum defekten Pixel besteht durchaus, denn der Stern wandert durchs Bildfeld, während die Erde sich dreht und das Stativ um einen Zehntelmillimeter nachgibt, während der Defekt an denselben Koordinaten festgenagelt bleibt. Genau deshalb vergleicht Google auch entlang der Serie. Trotzdem bleibt es ein feiner Unterschied, abhängig davon, wie viel Himmel zwischen zwei Aufnahmen vorbeigezogen ist und wo jemand die Schwelle gesetzt hat. Jeder Hersteller hat seine eigene Pipeline, und veröffentlicht wird keine davon.

Dieselbe Kette kann noch mehr. Google erkennt, welcher Teil des Bildfelds Himmel ist, um dort eine eigens abgestimmte Rauschminderung anzuwenden und den Kontrast auf Wolken, Farbverläufen und Milchstraße gezielt anzuheben. Für das Foto, das Sie heute Abend teilen, ist das ein Geschenk. Für einen einzelnen Baustein in einem Stapel aus sechshundert Aufnahmen wird es zum Ärgernis: Jeder Baustein bringt eine andere Korrektur mit, berechnet auf einem leicht anderen Bildausschnitt, und der Mittelwert aus sechshundert verschiedenen Korrekturen ergibt nicht die mittlere Korrektur.

Dieselbe Seite steckt auch die Grenzen des Spielfelds ab: Eine einzelne Night-Sight-Aufnahme endet bei fünfzehn Einzelbildern von höchstens je sechzehn Sekunden, auf dem Pixel 4 also rund vier Minuten, und diese Obergrenze von sechzehn Sekunden gibt es, weil Sterne darüber hinaus aufhören, Punkte zu sein, und zu kurzen Strichen werden. Der ganze Daseinsgrund des Stackens steckt darin, und die lange Fassung davon haben wir im Text über Live Stacking erzählt.

Was das DNG zurückgibt

RAW am Handy heißt fast immer DNG, das offene Format von Adobe. Auf dem iPhone nennt es sich Apple ProRAW und muss von Hand aktiviert werden, unter Einstellungen, Kamera, Formate. Apple beschreibt es als DNG-Datei, die Rohdaten und einen Teil der computergestützten Verarbeitung zusammenhält: ein offen erklärter Mittelweg gegenüber dem nackten Bayer-Bild einer Systemkamera, der Ihnen aber Belichtung, Weißabgleich und Gradation zurückgibt. Die Kosten in Speicherplatz nennt Apple ebenfalls: rund 25 MB pro Aufnahme bei 12 Megapixeln, rund 75 MB bei 48.

Eine Fußnote betrifft uns unmittelbar. Die 48 Megapixel gelten nur für die Hauptkamera bei 1x, und Aufnahmen im Nachtmodus werden ohnehin mit 12 gesichert. Nachts existiert die große Datei nicht, was gut so ist: An einem schwachen Himmel bringen kleinere Pixel mehr Rauschen als Detail.

Unter Android läuft alles über die Kamera-Schnittstellen. Camera2 stellt das Schreiben von DNG-Dateien bereit, und CameraX erlaubt ab Version 1.5 die DNG-Aufnahme parallel zum JPEG, sodass Sie die fertige und die offene Datei zugleich nach Hause tragen. Praktisch heißt das: Es hängt vom Modell und von der App ab. Etliche Mittelklassegeräte legen den Rohdatenstrom gar nicht erst offen, und keine App kann ihn herbeizaubern.

Die Rechnung, die kaum jemand macht

Machen Sie zwei Multiplikationen, bevor Sie RAW zur immergültigen Antwort erklären. Sechshundert ProRAW-Aufnahmen zu 25 MB sind fünfzehn Gigabyte, für einen einzigen Abend, auf einem Telefon mit 256 Gigabyte, das halb voller Videos ist. Dazu kommt die Schreibzeit zwischen den Aufnahmen, die die Serie genau dann in die Länge zieht, wenn der Himmel weiterwandert, und die Tatsache, dass jemand diese fünfzehn Gigabyte anschließend ausrichten und integrieren muss. Für eine lange Nacht an einem schwachen Objekt führt der vernünftige Weg woandershin: eine App, die auf dem linearen Datenstrom aus dem Sensor arbeitet, laufend integriert und Ihnen das Ergebnis speichert statt sechshundert Negative. AstroStackerPro macht auf dem iPhone genau das, und deshalb verlangt es nie, dass Sie Ihren Speicher vollschreiben.

Die Faustregel in drei Zeilen

Eine einzelne Aufnahme oder ein Dutzend, Landschaft mit Himmel darüber: RAW, immer, ohne Diskussion. Eine lange Nacht an einem Nebel: den Datenstrom stacken, und RAW für den einen Bildausschnitt aufheben, den Sie von Hand entwickeln wollen. In beiden Fällen sperren Sie vorher den Weißabgleich manuell, denn eine Automatik, die zwischen Bild eins und Bild zweihundert um dreihundert Kelvin abdriftet, ruiniert einen Stapel so leise wie kaum etwas sonst, neben den klassischen Anfängerfehlern, die wir alle beim ersten Mal machen.

Und wer ein für alle Mal wissen will, wie viel der Prozessor abzieht, hat einen Test für fünf Minuten. Gleiches Feld, gleiche Belichtung, ein JPEG und ein DNG nacheinander, dann zu Hause nebeneinander öffnen und auf eine leere Himmelsstelle bis hundert Prozent hineinzoomen. Die hellen Sterne stehen in beiden Dateien. Die an der Rauschgrenze, jene, die aus einer Aufnahme einen Himmel machen, entscheiden selbst, auf welcher Seite sie stehen.

Was nach dem Auslösen auf dem Bildschirm erscheint, ist eine gut begründete Meinung. Das DNG ist das Protokoll.