Hundert Millisekunden garantiert: wo die Langzeitbelichtung am Handy endet

Sie öffnen eine manuelle Kamera-App, greifen nach der Belichtungszeit, und der Regler bleibt stehen. Bei Ihnen bei einer halben Sekunde. Beim Bekannten, der Ihnen das Stativ eingeredet hat, bei dreißig Sekunden, und beim dritten Gerät ist die Einstellung schlicht ausgegraut. Diese Zahl liegt weit unterhalb der App, in einer Eigenschaft, die das Betriebssystem aus der Hardware ausliest und jedem herausgibt, der danach fragt. Die beiden Plattformen erzählen davon unterschiedlich genug, dass sich eine halbe Stunde Dokumentation lohnt.

Eine Zehntelsekunde, mehr ist nicht zugesagt

Bei Android heißt der Wert SENSOR_INFO_EXPOSURE_TIME_RANGE, und die Camera2-Dokumentation stellt ihn vor als «den Bereich der Bildbelichtungszeiten für android.sensor.exposureTime, die von diesem Kameragerät unterstützt werden». Einheit: Nanosekunden. Bis hierhin reine Verwaltung. Dann folgt die Zeile über die gültigen Werte, und die liest man besser zweimal: «Die minimale Belichtungszeit wird unter 100 us liegen. Bei Geräten mit FULL-Fähigkeit (android.info.supportedHardwareLevel == FULL) wird die maximale Belichtungszeit größer als 100 ms sein.»

Eine Zehntelsekunde. Mehr garantiert die Plattform nicht, und selbst das gilt nur für Kameras, die den Hardwarelevel FULL melden. Alles, was Sie darüber hinaus haben, die zwei Sekunden, die zehn, die dreißig, schenkt Ihnen der Hersteller des Telefons, nicht der Standard. Der Schlüssel trägt obendrein die Kennzeichnung «Optional», mit dem Zusatz, dass «der Wert für diesen Schlüssel auf manchen Geräten null sein kann». Wo er null ist, hört die Belichtungszeit auf, eine Frage zu sein, die man stellen darf.

Wer überhaupt fragen darf, entscheidet die Fähigkeit MANUAL_SENSOR, die laut Dokumentation die «manuelle Belichtungssteuerung» garantiert, dazu Empfindlichkeit und Bilddauer. FULL-Geräte melden sie immer. LIMITED-Geräte können sie melden oder auch nicht, und bei LEGACY-Hardware ist die Sache erledigt, bevor sie beginnt, denn «ein LEGACY-Gerät unterstützt keine Steuerung pro Bild, keine manuelle Sensorsteuerung, keine manuelle Nachbearbeitung». Google hängt einen Trost mit Datum daran: «Geräte, die ursprünglich mit Android Q oder neuer ausgeliefert wurden, werden keine Geräte der Stufe LEGACY enthalten.» Das Problem ist nur zur Seite gerückt. Hauptkamera und Nebenkameras sind im Telefon getrennte Geräte, jedes mit eigenem gemeldetem Level und eigenem Zeitbereich, und ob das Ultraweitwinkel so weit kommt wie die Hauptkamera, prüft man besser zu Hause. Am besten gleich zusammen mit der anderen Objektivfrage, der danach, welches Objektiv nachts wirklich arbeitet.

Bei iOS gehört die Obergrenze zum Format

AVFoundation legt dieselbe Grenze an anderer Stelle im Baum ab. Sie hängt nicht am Gerät: sie steckt in jedem einzelnen AVCaptureDevice.Format, jenem Objekt, das eine Kombination aus Auflösung, Bildrate und Sensorbetriebsart beschreibt. Die Eigenschaften heißen minExposureDuration und maxExposureDuration, und Apple definiert sie in je einer Zeile: «ein Zeitwert, der die maximal unterstützte Belichtungsdauer angibt», spiegelbildlich für das Minimum. Ein iPhone bietet Dutzende Formate an. Jedes bringt seine eigene Obergrenze mit.

Die Folge merkt man im Feld sofort. Wer die Auflösung wechselt, wechselt womöglich auch die längste mögliche Belichtungszeit. Wenn Ihre App die Wahl zwischen gebinntem Format und voller Auflösung lässt, bringt die Entscheidung, die man nachts ohnehin in eine bestimmte Richtung trifft, unter Umständen auch eine andere Zeitenreihe mit. Launenhaft ist daran nichts. Ein Format ist eine Auslesebetriebsart des Sensors, und verschiedene Betriebsarten haben verschiedene Zeiten.

Dann gibt es noch activeMaxExposureDuration, die regelmäßig für die eigentliche Obergrenze gehalten wird und etwas ganz anderes beschreibt. Apple nennt sie «die maximale Belichtungsdauer in Sekunden, definiert im Autobelichtungsalgorithmus»: Bei automatischer Belichtung wählt das System «eine voreingestellte maximale Belichtungsdauer, die auf die aktuelle Konfiguration abgestimmt ist und Bildqualität bei wenig Licht gegen Bewegungswiedergabe abwägt». Sie dürfen sie bis zum maxExposureDuration des Formats anheben. Nur macht sie sich selbst wieder rückgängig, denn «wenn sich das activeFormat des Geräts oder das sessionPreset der Aufnahmesitzung ändert, wird diese Eigenschaft auf die voreingestellte maximale Belichtungsdauer für das neue Format oder Preset zurückgesetzt». Obergrenze anheben, dann an der Auflösung drehen, und Sie stehen wieder am Anfang, ohne Hinweis.

Die gewählte Zeit kann Ihnen mitten im Bild entzogen werden

Der nützlichste Absatz beider Dokumentationen steht unter setExposureModeCustom, jener Methode, mit der eine App Zeit und ISO auf feste Werte legt. Apples Warnung: «Bei Verwendung von AVCapturePhotoOutput zur Fotoaufnahme steht die Eigenschaft photoQualityPrioritization von AVCapturePhotoSettings standardmäßig auf balanced, wodurch die Fotoaufnahme die Belichtungsdauer und den ISO-Wert des Aufnahmegeräts vorübergehend überschreiben darf, wenn die Szene dunkel genug ist, um zur Qualitätsverbesserung die Fusion mehrerer Bilder zu erfordern.»

Lesen Sie das noch einmal mit sich selbst darin, draußen, das Stativ steht schon. Sie haben acht Sekunden bei einer bewusst gewählten Verstärkung eingestellt, und die Szene ist per Definition dunkel, also ist die Bedingung, die das System zum Übergehen Ihrer Werte berechtigt, bei jedem einzelnen Bild erfüllt. Das Gegenmittel steht im nächsten Satz und es ist das einzige: Damit das System Belichtungsdauer und ISO im Modus custom oder locked einhält, muss die App die Qualitätspriorität auf speed setzen. Eine App für Astrofotografie tut das. Eine allgemeine Kamera-App, der man einen manuellen Modus angebaut hat, tut es womöglich nicht, und dann bringen Sie eine Serie nach Hause, in der die Einzelbilder nicht mehr gleich viel wiegen. Leiser lässt sich ein Stack kaum ruinieren.

Der Nachtmodus gehört nicht in dieses Gespräch

Der naheliegende Einwand lautet, dass die Werkskamera im Nachtmodus zehn Sekunden offen hält, ohne jemanden um Erlaubnis zu fragen. Das ist eine andere Maschine. Android sortiert sie unter die Erweiterungen, einen von der Sensorsteuerung getrennten Zweig der API, und EXTENSION_NIGHT ist definiert als «gerätespezifische Erweiterungsimplementierung, die darauf abzielt, Rauschen zu unterdrücken und die Gesamtbildqualität bei schlechten Lichtverhältnissen zu verbessern». Achten Sie darauf, was in diesem Satz fehlt. Eine Zeit. Die Erweiterung verspricht ein Ergebnis und behält das Verfahren für sich, und dieses Verfahren kann eine gestapelte Serie sein oder eine einzelne lange Aufnahme, und es kann sich zwischen zwei Firmware-Ständen ändern, ohne dass es Ihnen jemand mitteilt.

Bei iOS heißt der nächstgelegene öffentliche Hebel photoQualityPrioritization und wägt Qualität gegen Liefergeschwindigkeit ab. Die Dokumentation zählt die beteiligten Verfahren auf, «Rauschen reduzieren, Details bei wenig Licht erhalten, Bewegung einfrieren», und verspricht kein einziges Mal eine Zeit. Entwickler dürfen Qualität anfordern. Wie lange der Verschluss offen war, erfahren sie hinterher.

Zehn Minuten für die eigene Obergrenze

Der Test ist banal und geht im Wohnzimmer bei eingeschaltetem Licht. Öffnen Sie die manuelle App, die Sie tatsächlich benutzen, notieren Sie, wo der Zeitenregler endet, und wiederholen Sie das für jedes Objektiv und jede wählbare Auflösung. Am Ende halten Sie eine Tabelle mit vier oder fünf Zahlen in der Hand, die Ihr Telefon besser beschreibt als jedes Datenblatt.

Prüfen Sie anschließend, ob diese Zahlen auch eingehalten werden. Zehn Aufnahmen bei der längsten Zeit, dann die EXIF-Daten aller zehn öffnen und das Belichtungsfeld vergleichen. Weichen die Werte voneinander ab, entscheidet weiter oben jemand für Sie, und Sie wissen jetzt, wer.

Warum die Obergrenze weniger weh tut, als sie klingt

Es gibt einen Grund, warum die Sache milder ausfällt, als sie sich liest, und er liegt in einer anderen, niedrigeren Grenze, die Sie ohnehin mit sich herumtragen. Der Himmel wandert, und an einem Kleinbildäquivalent von 24 mm bleiben Ihnen ein paar Sekunden, bevor aus Sternen Kommas werden: wie viele genau, hängt von Brennweite und Deklination des Ziels ab. Endet Ihr Telefon bei dreißig Sekunden, werden Sie die API-Grenze nie berühren. Endet es bei zwei, sitzen Sie im Käfig, und der ist aus Silizium.

Dazwischen liegt der Bereich, in dem die Frage wirklich zählt, und zugleich der Grund, warum am Telefon das Sammeln von Aufnahmen mehr bringt als deren Verlängerung. Man bleibt am besten dicht an der Obergrenze, die das eigene Gerät wirklich hergibt, statt einer Zahl nachzujagen, die die App anzeigt und der Sensor nie einlöst. Den Rest erledigt die Summe, und dazu hat Live Stacking bereits alles Nötige gesagt. Wer sein Maximum auswendig kennt, hat draußen in der Kälte eine Entscheidung weniger zu treffen, und Entscheidungen in der Kälte fallen selten gut aus.