Digitaliseren

Het electrisch signaal van de fotosites moet omgezet worden naar digitale waarden om opgeslagen te kunnen worden op de geheugenkaart.

Het dynamisch bereik

Het dynamisch bereik van een fototoestel komt overeen met de dynamiek van een CD speler of versterker. De constructie van de sensor bepaalt uiteindelijk zijn dynamisch bereik die aan één kant beperkt wordt door de ruis (bij lage helderheidswaarden) en aan de andere kant door de clipping van de sensor (oversturing).

Het digitaliseren van de sensordata

Hier wordt het electrisch signaal afkomstig van de fotosites omgezet naar digitale waarden. Vanaf hier zal het beeld enkel nog in digitale vorm bestaan. Dit heeft als groot voordeel dat er geen kwaliteitsverlies is bij de copie (cfr. de copie van een geluidsbandje).

Het RAW formaat

Bij het raw formaat ondergaat het gedigitaliseerd signaal afkomstig van de sensor geen behandeling; men kan daardoor de verminkingen veroorzaakt door het JPEG formaat opvangen.

ISO-waarde, ruis en dynamisch bereik

Als men de ISO-waarde verhoogt, dan heeft men meer ruis in het beeld: het is vergelijkbaar met het open draaien van de volumeknop als men naar een zwakke zender luitert. Maar het verhogen van de versterking veroorzaakt ook een vermindering van de beschikbare dynamiek.

Bitdiepte en dynamiek

A/D omzetting #bits #stappen 1 2 2 4 4 16 8 256 10 1024 12 4096 14 16384 16 65536 De omzetter in het voorbeeld (3 bits) zet het signaal om in 8 discrete niveaus.

De bitdiepte geeft het aantal bits weer waarover het systeem beschikt om een afbeelding te coderen, en dus over het aantal discrete stappen dat het digitaal signaal kan aannemen.

Bij het opslaan van een afbeelding op een geheugenkaart wordt het analoog beeld (rechtsboven) omgezet in een digitaal signaal. Een kenmerk ervan is dat het signaal discontinu geworden is, het bestaat uit kleine trapjes.

De bitdiepte bepaalt het aantal trapjes dat het signaal kan aannemen tussen absoluut zwart en wit. In de meeste formaten zoals JPEG worden er 8 bits voorzien (dus 256 stapjes). Voor de meeste toepassingen zijn deze 8 bits voldoende.

Men kan de stapjes zeer klein maken, waardoor de gradaties zeer nauwkeurig worden, maar waarbij de dynamiek relatief laag is. Of men kan de stapjes groter maken, waardoor het verschil tussen twee opeenvolgende trappen groter wordt, maar waarbij ook de dynamiek groter wordt.

Dit is wat er gebeurt met de twee voorstellingen van het JPEG formaat: in sRGB (normaal) of aRGB (hogere dynamiek). Deze kleurruimtes worden hier verder uitgelegd.

Maar je kan ook de trapjes aanpassen aan hoe we een beeld waarnemen: dus kleinere trapjes bij de lichtsterkte waarbij onze ogen meer gevoelig zijn en grotere trapjes als onze ogen minder gevoelig zijn: dit is de gamma correctie die bij televisie én bij het JPEG formaat toegepast wordt.

De dynamiek van een beeld wordt eerst beperkt door de constructie van de sensor (nog voor dat het beeld gedigitaliseerd wordt). Heldere beeldelementen sturen de fotosite in saturatie (de fotosite wordt verblind door het licht) terwijl dondere beeldelementen ruis vertonen. De dynamiek van een sensor is ongeveer 10 stops, die is groter bij de grote sensoren die in full frame spiegelreflexen gebruikt wordt en kleiner bij compact fototoestellen.

Bij het digitaliseren van het beeld wordt er een omzetter van bijvoorbeeld 14 bits gebruikt. De onderste bits stellen eigenlijk enkel ruis voor en de hogere bitwaarden worden veroorzaakt door een gesatureerde sensor.

Natuurlijk wordt de A/D omzetter aangepast aan het signaal dat de sensor levert, zodat het maximaal signaal dat de sensor kan leveren voor de oversturing overeenkomt met de hoogste bitwaarde. Zo gaat er geen dynamiek verloren bij de digitalisering.

Bij het omzetten van digitaal signaal naar het gangbare JPEG formaat worden daarom de helderste en de donkerste bits gecomprimeerd, terwijl er relatief meer bits voorzien voor de midtones. Dit is de bekende transfertcurve in S-vorm.

-