Fotografie: verschil film

ten opzichte van digitale fotografie

Film of digitaal?

De nadelen van een digitale sensor in het kort:

het beperkt dynamisch bereik waardoor een foto snel overbelicht wordt,
de digitale artefakten veroorzaakt door de sensormatrix en
de overgevoeligheid voor infra-rood, waardoor je in sommige gevallen slechte beelden bekom bij zonlicht.

Een extra minpunt van digitale sensoren is dat de ruis (dark current noise) afhankelijk is van de sluitertijd, waardoor sluitertijden van meer dan 30 seconden niet realiseerbaar zijn zonder speciale maatregelen. Digitale sensoren die in principe een hogere ISO-waarde bezitten dan film zijn dus minder geschikt voor astronomie en alle fenomenen waarbij zeer lange sluitertijden nodig zijn.

Bij film kon je (indien je de ontwikkeling zelf deed) het Sabatier-effekt gebruiken om speciale effekten te bekomen (tijdens de ontwikkeling de negatief kortstondig belichten om een speciaal reversal effekt te bekomen). Zelfs duo-tone kon je met zwart/wit film bereiken door verschillende ontwikkelbaden te gebruiken vòòr en na de tweede belichting. Het Sabatier-effekt mag je niet verwarren met solarisatie (effekt dat optreed bij extreme overbelichting).

Beperkt dynamisch bereik

Het voordeel van pellicule (en vooral van negatieffilm) is dat het een groter dynamisch bereik (belichtingslatitude) heeft: pellicule kan donkere en heldere gedeelten beter weergeven zonder overbelast te worden. Een sensor wordt gemakkelijk overstuurd (overflow), terwijl de donkere delen in de digitale ruis verdwijnen. Bij negatieffilm of diapositief zijn alle helderheidswaarden natuurgetrouw aanwezig. Bij het inscannen van het negatief kan er gekozen worden de heldere of de donkere delen te benadrukken. Zowel een afdruk op papier of een computerscan van de filmstrook hebben een lager dynamisch bereik dan negatieffilm (men gebruikt het woorg "gamut" om het bereik aan te geven, vooral met betrekking tot de kleurweergave).

Het hoger dynamisch bereik wordt bereikt door de logarithmische gevoeligheidscurve van film (ten overstaan van digitaal, dat een meer lineair verloop heeft). Het logarithmisch karakter is "natuurlijker", bijvoorbeeld de dB-schaal dat in de audio-branche gebruikt wordt is een logarithmische schaal. Onze ogen hebben ook een logarithmische gevoeligheid: twee lampen van 50W zijn niet dubbel zo helder als één lamp van 50W.

Het logarithmisch verloop ontstaat door de werking van de gevoelige film zelf en is het grootst bij trage (weinig gevoelige) films. Deze trage films geven ook de beste foto's!
De gevoelige laag bestaat uit kleine kristallen. Hoe gevoeliger de film, hoe groter de kristallen (grote kristallen vangen meer licht op, maar geven aanleiding tot de korrel op de foto). De logarithmische curve kan best uitgelegd worden door kwantummechanika, ik zal mij dus beperken tot een zeer summiere samenvatting. Als een kristal getroffen is geweest door een foton (een "druppel licht"), dan wordt het kristal minder gevoelig voor de volgende foton (omdat een molecule slechts éénmaal geaktiveerd kan worden). Als 50% van de moleculen geaktiveerd zijn is de gevoeligheid van het kristal tot 50% gereduceerd.
Bij digitale fotografie zijn het electronen die uit de halfgeleider weggeslagen worden. Elektronen zijn beweeglijker, zodat de vrijgekomen plaats ingenomen kan worden door een ander elektron, zodat de halfgeleider opnieuw "gevoelig" is op die plaats. Er is geen logarithmisch effekt. Ik heb wel geleerd te werken met een digitaal toestel (met zijn lineair verloop) en weet uit ervaring hoe ik een geslaagde foto moet nemen.

In de praktijk betekent dit dat je de foto's best in de schaduw neemt als je kort na de middag fotografeert, of je zorgt ervoor dat het gezicht van het model in de schaduw staat (en je gebruikt de flitser om het gezicht extra te belichten). Ook met een lichtreflektor kan je de contrast verminderen.

Digitale artefakten

Bij een digitaal fototoestel is de gevoelige laag opgedeeld in sensoren die een matrix vormen. Een dergelijke construktie zorgt voor moiré- en staircase-effekten. Deze storingen kunnen verminderd worden door een blurfilter of anti aliasing filter te plaatsen juist voor de sensor (een andere benaming is low pass filter). De blurfilter is eigenlijk een stuk matglas, dat even dik is als een pixel groot is (dus eigenlijk heel dun!). Bij een videocamera (480.000 pixels) waarbij de moiré-effekten het meest zichtbaar zijn is de low pass filter dan ook dikker dan bij een digitale camera met 12.000.000 pixels. Door de blurfilter wordt het beeld minder scherp. Naderhand moet het effekt van de filter ongedaan gemaakt worden. In een compact-toestel wordt dit in het toestel zelf gedaan (juist voor de opslag op geheugenkaart), bij een reflextoestel is er geen sharpening en moet je de beeldscherpte achteraf wat verhogen.
De anti-aliasing filter is hier heel kort uitgelegd, maar in feite zit er een hele complexe theorie achter dat stukje matglas (Nyquist flank, signaalbandbreedte,... de filterparameters zijn zelfs verschillend naargelang je te maken hebt met een klassieke sensor met Bayer filter of een Foveon sensor).

De gevoelige laag van een film is opgebouwd uit korrels met een onregelmatige struktuur, zodat er geen artefakten optreden. Als de film goed behandeld wordt kan het scherpere beelden leveren dan een digitaal beeld —voor zover dat de filmontwikkeling perfekt verlopen is: een paar seconden te lang in een bad en de film verliest duidelijk aan scherpte!

Overgevoeligheid voor infra-rood

De sensoren die in digitale fototoestellen zijn uitert gevoelig voor infra-rood licht. Een ingebouwde filter houdt deze stralen tegen, maar in sommige gevallen is dit niet voldoende. De foto dat genomen wordt vertoont een speciale fout, dat enkel in dit geval optreed. Dit fenomeen wordt in detail besproken op de pagina infra-rood effekt bij fotografie en kan nadien (in zeer beperkte mate!!!) ongedaan gemaakt worden door het gebruik van filters in Photoshop.

Oplossingen

Live histogram op het LCD scherm van een Sony DSC-F828

Histogram

Een histogram van je foto kan je bekomen in je fotobewerkingsprogramma, maar de betere compact-fototoestellen tonen een live histogram, waarbij je de invloed van de instellingen direkt kan ervaren. Met de histogram kan je direkt zien of een foto correct belicht is; de weergave via LCD is zodanig beperkt, dat je onmogelijk kan bepalen of je foto juist belicht is (zeker als je naar het schermpje moet kijken in volle zon).

De meeste SLR-toestellen zijn niet in staat een live histogram te tonen, maar je hebt natuurlijk wel een playback-funktie, waarbij je dan het histogram kan opvragen.

Zebra - White reversal

Omdat overbelichte delen zo storend zijn, werd er gezocht naar een systeem om de overbelichte delen in een foto direkt te beklemtonen: de white reversal of zebra is een funktie dat overbelichte delen van de foto extra laat opvallen door een zebra-patroon op die plaats te tonen (meestal te vinden op professionele videorecorders) of door het overbelichte deel afwisselend wit en zwart te maken. Deze funktie is misschien wel nuttig, maar omdat het niet naar de afzondelijke kanalen kijkt, is het niet in staat kanaaloverbelichtingsfouten te detecteren.

Gamut

De gamut is het helderheids- en kleurspectrum dat weergegeven kan worden door een bepaalde medium (fotopapier, computerscherm).
Bij een afdruk op papier speelt de beperkte gamut een rol: kleuren worden weergegeven volgens het subtractief kleurmodel (CMYK) (pixels houden het licht tegen: hoe meer inktpuntjes op het papier, hoe donkerder het beeld) en dit model is niet in staat alle kleuren en helderheden correct weer te geven.
De gamut van het subtractief model is veel kleiner dan dat van het additief of RGB model (computerscherm), waarbij meer stroom door de electrode meer licht betekend.

Mijn foto (links) is genomen met een Sony DSC-F828, Denis (foto rechts) gebruik nog de traditionele negatieffilm (pellicule). Het resultaat is dat mijn toestel een volledige andere gamma-kurve heeft dan pellicule: door het lineair verloop zijn de mid-tones donkerder. De donkere en heldere gedeelten zijn evenveel belicht (daarvoor zorgt de belichtingsmeter, Denis gebruikt spot-meting, ik center-weighted (vanwege het belang van de omgeving)).
Op de histogram links (Sony) zijn de maximale waarden meer naar links verschoven (donkerder). Op de histogram rechts heb je eveneens kleine pieken links en rechts: dit is de zwarte kader en de witte (onzichtbare) achtergrond.

Histogram van de foto hierboven, DSC-F828	Histogram van de foto hierboven, negatieffilm

Op het eerste zicht zou je denken dat de Sony beter is (de histogram is mooi gecentreerd), maar dit is eigenlijk schijn: onze ogen werken niet lineair zoals het plaatje ons zou willen doen geloven. In sommige gevallen is dit zelfs zo erg dat de beelden van de Sony bijgewerkt moeten worden om ze "natuurlijk" te doen lijken.
Het probleem is dat ieder digitaal fototoestel een bijna lineaire gevoeligheid heeft, terwijl de logarithmische gevoeligheid van film meer natuurlijk is. Om het probleem van lineair verloop (en de bijhorende risico op overbelichting) te beperken zijn de foto's van de meeste digitale fototoestellen chronisch onderbelicht, en dat merk je goed op de foto hierboven.
Het is wel opmerkelijk dat bij goedkope toestelletjes de belichting wel evenwichtiger lijkt (de foto's zijn levendiger), maar met als minpunt dat er meer kans is op overbelichting van delen van de foto.