Het bereik dat een fototoestel kan opnemen
Belichtingslatitude of -speelruimte
Dynamisch bereik
Fotografie » TechTalk » Fysica » Dynamiek
Bij een fototoestel is het dynamisch bereik het verschil tussen de helderste en donkerste delen van één foto. Het dynamisch bereik kan je nog het best vergelijken met de dynamiek bij muziek.

Door het veranderen van de belichting (sluitertijd, lensopening, gebruik van ND-filters) kan de gevoeligheid veranderd worden. Met een lange sluitertijd kan men donkere scènes toch correct opnemen en met een kleine opening kan men fotograferen bij fel zonlicht. Het bereik is “dynamisch” (past zich aan de omstandigheden) maar is beperkt (verschillen tussen helder en donker op één foto). Het dynamisch bereik wordt vaak belichtingslatitude of belichtingsspeelruimte genoemd: tussen deze twee limieten kan het fototoestel het beeld (min of meer) natuurgetrouw opnemen.

Exposure Value

De EV of exposure value (belichtingswaarde) wordt hier besproken.

Dynamisch bereik

Dit is een schematische voorstelling van een photosite (het gevoelig deel van iedere pixel). Een sensor bestaat uit miljoenen dergelijke 'vergaarbakken' voor fotonen.

De minimale belichting (gevoeligheid) wordt beperkt door de ruis
De maximale belichting wordt bepaald door de capaciteit van de photosite (het “vermogen” van de sensor)
Een kleinere photosite dat sneller overstuurd geraakt heeft een kleiner dynamisch bereik.
Hieruit valt duidelijk op dat een grotere sensor (zoals toegepast in reflexcamera's) een groter dynamisch bereik heeft. De grotere pixels van dergelijke sensoren vangen niet alleeen meer licht op, maar raken ook niet zo snel verzadigd. De trend naar meer en meer pixels resulteert niet in betere foto's, als die niet gepaard gaat met technologische evoluties om de dynamiek op peil te houden. Daarom zien foto's van een oude 2.1 megapixel camera er vaak veel beter uit dan de foto's van een recente 10 megapixel compact cameratje.

De afbeelding hierboven geeft het bereik weer van een moderne digitale spiegelreflex (Canon 50D). Het fototoestel heeft een dynamisch bereik dat loopt van -4.5EV tot +4.5EV, een bereik van 9EV. De opname-curve (omzetting van lichtwaarde in bitwaarde) gebeurt echter niet lineair, en dit voor talrijke redenen:

  • De donkere delen van het beeld bevatten relatief veel ruis en kunnen gecomprimeerd worden (daardoor lijkt het alsof het beeld minder ruis bevat). Alle niveau's beneden -3EV worden omgezet naar 16 bitwaarden (16 treden).

  • de heldere delen van het beeld kunnen vreemde kleurfenomenen vertonen (omdat iedere kleur bij een ander belichtingsniveau gesatureerd geraakt). Vanaf +3EV worden er slechts 16 bitwaarden gebruikt (rode curve).

  • Om het contrast te verbeteren zodat de foto's er minder flets uitzien worden de middentonen meer versterkt (steilere curve). Voor de middentonen beschikt het fototoestel over meer dan 200 bitwaarden zodat kleinere helderheidsverschillen opgenomen kunnen worden (minder banding). De omzettingscurve is het meest steil tussen 0EV en +1EV (50 waarden), want het is in dit gebied dat onze ogen het grootste onderscheidingsvermogen hebben.
En zo zie je dat met een beetje compressie, de originele foto met een bereik van 9EV mooi past in het JPEG-bereik van 8 bits (8EV).

Highlight priority

In de heldere delen van een foto zit er vaak informatie naargelang het soort fotografie: textuur van de huid bij portfolio, wolken bij landschapsfotografie, kledij bij mode,... Het zou interessant zijn dat deze informatie niet verloren gaat. Bij de betere spiegelreflextoestellen zijn de “emmertjes” die de electrische lading opvangen voldoende groot om niet te snel overstuurd te worden. Door de omzettingscurve aan te passen kan men het dynamisch bereik uitbreiden met bijna één stop. Deze funktie is voorzien in de meest recente digitale reflextoestellen. In plaats dat er slechts 16 bitwaarden (niveaus) voorzien worden voor de helderste beeldelementen worden er 32 bitwaarden voorzien. Met deze funktie proberen de fabrikanten de werking van film na te bootsen: film heeft een grote belichtingslatitude en zal niet zo gemakkelijk overstuurd worden.

Goedkopere fototoestellen hebben deze funktie niet, want er treed plots saturatie op (overflow): de foto is overbelicht en kan onmogelijk gered worden.

Fuji sensor


De Fuji sensor

Fuji gebruikt de naam Super CCD voor zijn sensoren. Deze sensor is gebaseerd op de Bayer-mosaiek voor de kleurdetectie. Door een andere vorm te gebruiken (octogonaal in plaats van vierkantig) zijn de makers in staat een betere "vulfaktor" te bereiken: meer licht valt op de sensor. Microlenzen worden al geruime tijd gebruikt bij verschillende fabrikanten, maar de octogonale vorm van de sensor zorgt ervoor dat er meer licht op het aktieve deel van iedere sensor valt.

De plaatsing van de sensoren onder een hoek van 45° laat toe extra beeldinformatie te bekomen door interpolatie. Het resulterend beeld (jpeg) is opgebouwd uit pixels die "normaal" geplaatst zijn (horizontale en vertikale elementen).

Men kan de sensordynamiek op twee manieren verhogen: door gebruik te maken van grotere sensoren die meer fotonen kunnen detecteren (te vergelijken met grotere speakers in de hifi-wereld), of door te werken met twee detectoren per pixel: een relatief grote die zeer lichtgevoelig gemaakt wordt en een tweede minder gevoelige (te vergelijken met de baskast in de audio-wereld).

In de laatste generatie toestellen gebruikt men twee sensoren per photosite; een grote en gevoelige sensor, en een tweede, kleinere en minder gevoelige sensor. Deze kleinere sensor is in staat informatie te halen uit delen van het beeld die bij een traditionele sensor overbelicht zouden zijn.