Sterne scharfstellen mit dem Smartphone: warum der Autofokus scheitert

Vierhundert Aufnahmen, drei Stunden in der Kälte, die Powerbank schon vor Mitternacht leer. Zu Hause dann, auf dem großen Monitor, sind die Sterne kleine Wattebäusche: rund, weich, alle gleich. Es sind keine Striche, es hat also nichts gewackelt. Der Fokus saß um einen Bruchteil eines Millimeters daneben, und die Nacht ist hin. Das passiert jedem, der ein Handy an den Himmel hält, und es gibt genau einen Trost: Es ist der Fehler, den man am leichtesten für immer loswird, sofern man ihn der Kamera nicht länger überlässt.

Nachts findet der Autofokus keinen Halt

Handys stellen auf zwei Arten scharf, und unter dem Sternenhimmel versagen beide. Die Kontrastmessung fährt das Objektiv vor und zurück und sucht die Position, an der Kanten am knackigsten wirken; ein schwarzer Himmel liefert erbärmlich wenige Kanten zum Vergleichen. Die Phasenerkennung nutzt eigens dafür vorgesehene Fotodioden, die zwei leicht versetzte Ansichten derselben Szene gegeneinander halten, und dafür braucht sie Licht. Ein Stern ist auf einem fingernagelgroßen Sensor eine Handvoll Photonen vor einem Hintergrund aus nichts. Den Rest kennen Sie: Das Objektiv pumpt zwei Sekunden lang, gibt auf und parkt irgendwo. Manchmal parkt es hervorragend. Sich darauf zu verlassen, ist etwas anderes.

Auch der Nachtmodus hat eigene Ansichten. Er ist auf dämmrige Stadtszenen abgestimmt, in denen immer irgendetwas beleuchtet ist, und vor einem tiefen Himmel trifft er Entscheidungen, um die ihn niemand gebeten hat, den Fokus eingeschlossen. Viele Apps schalten ihn von selbst wieder ein, sobald das Licht unter eine bestimmte Schwelle fällt. Wenn Ihre das tut, deaktivieren Sie ihn von Hand, bevor es losgeht.

Unendlich ist keine Markierung auf dem Regler

Auf dem Papier dürfte das Problem gar nicht existieren. Die Weitwinkelkamera eines Handys hat eine reale Brennweite von wenigen Millimetern und eine üppige Schärfentiefe: Jenseits der hyperfokalen Distanz, die bei solchen Optiken nahe liegt, gilt alles als scharf. Die Frage ist, was «scharf» bedeutet. Bei einer Landschaft heißt es, dass sich die Blätter des Baums auf dem Kamm unterscheiden lassen. Bei einem Stern heißt es etwas weit Gnadenloseres, denn eine punktförmige Lichtquelle ist die härteste Prüfung für ein Objektiv: Sie hat keine Details zu verlieren, nur einen Durchmesser, und der schwillt an, sobald man den exakten Fokus verlässt. Beim Teleobjektiv mit längerer Brennweite und deutlich fernerer Hyperfokaldistanz wird die Toleranz noch enger.

Dazu kommt ein Punkt, über den die Android-Dokumentation ungewöhnlich offen spricht. Jede Kamera gibt eine Kalibrierungsstufe für die Fokusdistanz an. Auf Geräten, die als nicht kalibriert gelten, entspricht der Wert, den eine App an das Objektiv schickt, überhaupt keiner physikalischen Einheit: Null bedeutet weiterhin «so weit wie es geht», aber zweimal dieselbe Position anzufordern kann zu zwei verschiedenen realen Schärfeebenen führen, weil Gerätetemperatur, Ausrichtung und die Alterung des Fokusmechanismus mitreden. Auf kalibrierten Geräten liegt die Skala in Dioptrien und Null ist echte Unendlichkeit. Herauszufinden, in welcher der beiden Welten Ihr Gerät lebt, ist mühsam. Sich zu verhalten, als wäre es die erste, kostet nichts.

Die Methode: ein heller Stern, peinlich stark vergrößert

Sie brauchen eine App mit manueller Schärfe, und davon gibt es viele, auch kostenlose. Dann geht es so. Suchen Sie das hellste verfügbare Objekt: einen Stern erster Größe, einen Planeten, und wenn der Mond am Himmel steht, hören Sie auf zu suchen, er ist das perfekte Ziel, weil er groß und kontrastreich ist und praktisch im Unendlichen liegt. Setzen Sie ihn so nah wie möglich an die Bildmitte. Ziehen Sie die Vorschau mit den Fingern maximal auf, im Bewusstsein, dass Sie das Bild auf dem Display vergrößern und nicht die Optik wechseln (in etlichen Apps schaltet ein bestimmter Zoomwert auf die nächste physische Kamera um, und der eben gefundene Fokus ist wertlos).

Jetzt bewegen Sie den Schärferegler langsam, vom fernen Ende her nach innen. Der Stern zieht sich zusammen, wird zu einem harten Punkt, dann läuft er wieder auseinander. Fahren Sie absichtlich über den besten Punkt hinaus, kehren Sie um, engen Sie das Intervall ein: Dieses Einkreisen dauert dreißig Sekunden und bringt Sie näher an den echten Fokus als jede Unendlich-Markierung. Bietet die App ein Focus Peaking, geben die hervorgehobenen Konturen eine grobe Bestätigung, brauchbar zur Orientierung und viel zu ungenau, um sich allein darauf zu stützen.

Gar keine manuelle Schärfe? Dann bleibt der irdische Behelf: eine Straßenlaterne, ein Antennenmast, ein beleuchtetes Fenster, mindestens ein paar hundert Meter entfernt, besser einen Kilometer. Tippen Sie darauf, halten Sie den Finger, bis die Fokus- und Belichtungssperre erscheint, und schwenken Sie das Handy dann zum Himmel, ohne noch irgendetwas anzufassen. Am Weitwinkel funktioniert das ordentlich. Am Tele muss der Bezugspunkt viel weiter weg liegen, sonst schlägt der Restfehler in jedem Bild durch.

Sperren, und danach nichts mehr anfassen

Ist der Fokus gefunden, muss er eingefroren werden. Die AE/AF-Sperre existiert genau dafür und gehört jedes Mal benutzt, denn die meisten Kameras starten den Autofokus neu, sobald man auslöst oder sich die Szene ändert, und in einer Nachtserie ändert sich die Szene laufend. Von da an ist die Liste der verbotenen Handgriffe kurz und streng: keine Zoomstufe wechseln, nicht zwischen Objektiven springen, die App nicht verlassen und neu öffnen, kein versehentlicher Finger auf dem Display.

Ernst wird die Sache beim Stapeln. Eine Serie aus Hunderten Bildern lebt von perfekter Deckung, und wandert der Fokus auf halber Strecke, mischt die Mittelung knackige und aufgeblähte Sterne zu einem matschigen Himmel, den keine Bearbeitung mehr rettet: Live Stacking addiert, was man ihm gibt, mit derselben brutalen Ehrlichkeit, mit der es Rauschen addiert. AstroStackerPro zeigt das Bild genau deshalb Aufnahme für Aufnahme wachsen, und weiche Schärfe verrät sich auf dem Display schon nach einer Handvoll Bildern, solange noch Zeit zum Nachbessern bleibt.

Der Fokus wandert, auch wenn Sie stillstehen

Dieselben Größen, die die Fokusskala unzuverlässig machen, arbeiten die ganze Nacht weiter. Zwischen neun und zwei fällt die Temperatur um zehn Grad, Materialien ziehen sich zusammen, und der Motor, der die Linse hält, kämpft je nach Neigung des Geräts anders gegen die Schwerkraft. Von einem Objekt tief über dem Horizont zum Zenit zu wechseln, kippt die gesamte Optik. Prüfen Sie den Fokus nach der ersten Stunde nach, und jedes Mal, wenn Sie in eine deutlich andere Himmelsregion schwenken. Dreißig Sekunden Kontrolle gegen das Risiko, eine Stunde Aufnahmen wegzuwerfen.

Ein Verdacht gehört immer zuerst ausgeräumt: Tau. Beschlägt die Linse, quellen die Sterne auf und verblassen genau wie bei verrutschtem Fokus, doch das Heilmittel ist ein anderes. Leuchten Sie mit der Handytaschenlampe flach über die Linse, und wenn Sie den Film sehen, wischen und abschirmen, am besten mit einem billigen Heizband. Auf einer feuchten Linse neu scharfzustellen, ist doppelt verlorene Zeit.

Unschärfe erkennen, bevor Sie einpacken

Das Vorschaubild lügt. Es ist klein, es hat die Rauschunterdrückung bereits hinter sich, und im Dunkeln wirkt es immer aufgelöster, als es ist. Die echte Kontrolle heißt: die eben belichtete Datei öffnen und in der Bildmitte auf hundert Prozent vergrößern. Schauen Sie in die Mitte und vergessen Sie die Ecken. Handyoptiken verschmieren Randsterne konstruktionsbedingt zu Kommas und Strichen, und wer der Eckenschärfe hinterherjagt, zieht die Bildmitte aus dem Fokus.

Die Fehler haben unterschiedliche Handschriften, und sie auseinanderzuhalten lohnt sich. Ein unscharfer Stern ist ein gleichmäßiges Scheibchen, oft mit härterem Rand. Ein nachgezogener Stern ist ein gerichtetes Segment, und alle Striche im Bild zeigen in dieselbe Richtung. Vibration verschmiert alles, auch die Lichter des Dorfs unten im Tal. Rauschen tanzt von Bild zu Bild und verschwindet beim Stapeln. Vier Diagnosen, vier Gegenmittel, und die Fehler der ersten Nächte häufen sich vor allem dann, wenn man sie verwechselt.

Rauschen, Farbe, Kontrast, selbst ein schiefer Bildausschnitt: Fast alles lässt sich hinterher regeln, mit genug Aufnahmen und genug Geduld. Die Schärfe nicht. Sie ist die einzige Entscheidung der Nacht, die man genau einmal trifft, im Dunkeln, mit klammen Fingern, und sie ist jede der dreißig Sekunden wert, die man ihr schenkt.