Digitaliseren


Fotografie » TechTalk » Fysica » Index digitaliseren » de verschillende stappen

Een fotosensor levert een electrisch signaal dat omgezet moet worden naar een digitaal signaal. Maar de at te leggen weg is (zeer) lang, tussen de millivolts van de fotosite tot de bits in het JPEG formaat!

Van sensordata naar digitale foto

Dit zijn de stappen die het signaal ondergaat:
  1. Dark current correction
    Pixelvariaties worden opgevangen door de black current af te trekken (er wordt een tweede foto genomen met gesloten sluiter). Vooral CMOS sensoren vertonen grote signaalvariaties tussen pixels onderling. Dit proces verschilt van toestel tot toestel en is enkel mogelijk met fototoestellen die een mechanische sluiter hebben (spiegelreflex). Bij andere toestellen zitten de correctiewaarden ingebakken in een tabel (zie pixel mapping).

  2. Digitalisering
    Ieder gecorrigeerd pixelsignaal wordt omgezet in een binair getal, van 8 bits voor consumer-toestellen tot 14 bits of meer voor high end reflextoestellen. Het aantal bits is eerder een commercieel argument: de dynamiek van een aantal sensoren is te beperkt en de laagste bits bevatten enkel ruis.

  3. Pixel mapping
    Het schrappen van de dode pixels of pixels die manifest een verkeerde informatie afleveren. Omdat vòòr de sensor een zogenaamde optische low pass filter geplaatst wordt zijn scherpe signaalovergangen onmogelijk: het signaal kan niet van 1.5V naar 4.5V en dan terug naar 1.5V springen: de middelste pixel is duidelijk defekt. Sommige CMOS sensoren hebben een correctietabel die na de fabrikage ingevuld wordt.

    Dit signaal vormt nu het raw formaat, dat na eventuele compressie (lossless: meestal een vorm van TIFF-compressie) op het geheugenkaartje geschreven wordt.

  4. Verwijderen van de mozaiek
    Het signaal van ieder pixel is onbruikbaar zonder het signaal van naburige elementen, want ieder pixel geeft maar één kleur. De ontbrekende kleuren worden geïnterpoleerd uit de naburige pixels. Er wordt een sharpening toegepast om het effekt van de blurfilter tegen te gaan.


    De sensorconstructie bepaalt het RAW formaat

  5. Beeldcorrecties
    Dit zijn de bewerkingen die toegepast worden om het opgenomen beeld (reeel beeld) om te zetten naar een gevoelsmatig beeld: namelijk wat wij verwachten. De eerste stap is de witbalans: onze ogen passen zich automatisch aan, maar een fototoestel of videocamera niet. Er moet correctie gebeuren. Dit kan echter volkomen automatisch gebeuren.

    Dan volgt de gamma correctie: de sensor geeft een lineair signaal maar onze ogen hebben geen lineaire gevoeligheid. Het beeld ziet er te helder uit, omdat de monitor automatisch een correctie uitvoert (de monitor verwacht een gamma-gecorrigeerd beeld)

    Een belangrijke aanpassing is de tranfert-funktie: namelijk het slim comprimeren van de beeldinhoud. Er worden meer pixels gebruikt voor de lichte schaduwen en middentonen, terwijl de schaduwen en hooglichten gecomprimeerd worden. Hier gaat nauwelijks informatie verloren, want de donkere delen van het beeld zitten vaak vol ruis en onze ogen zijn weinig gevoelig voor kleine helderheidsverschillen in heldere beeldelementen (en de meeste beeldschermen kunnen die subtiele verschillen trouwens niet weergeven).

    High end fototoestellen kunnen een lenscorrectie uitvoeren aan de hand van de lensparameters: opening, brandpuntsafstand (zoomstand) en afstand tot het onderwerp. Daarmee worden de voornaamste lensfouten weggewerkt: vervorming (kussen of tonvervorming), vignetering (donkere hoeken) en dispersie (kleurfranjes). Deze correctie kan natuurlijk achteraf gebeuren op de computer, maar het vergt een extra stap in de nabehandeling.

  6. Omzetting naar extern formaat
    Het JPEG formaat is gestandardiseerd en afbeeldingen in dit formaat kunnen uitgeprint en weergegeven worden op alle toestellen. Vroeger konden digitale fototoestellen ook exporteren in TIFF, maar dit formaat (dat vergelijkbaar is met JPEG, maar zonder kwaliteitsverlies) wordt blijkbaar niet meer ondersteund door de fabrikanten (terwijl het formaat ook 16 bit onder steunt).

Van sensordata naar foto
Stap 4, 5 en eventueel 6 worden specifiek het “ontwikkelen” van de foto genoemd als die op een externe computer gebeuren.

Onze ogen hebben een logaritmische gevoeligheidscurve. Door het beeld ook logaritmisch op te nemen zorgen we ervoor dat we geen bits "verspillen" aan details die onze ogen toch niet zouden zien.

Dit is de gamma-correctie. Deze kan (een heel klein beetje) vergeleken worden met het dolby ruisonderdrukkingssysteem waarbij men een signaal met hoge dynamiek via een kanaal met lage dynamiek (radio of cassette) sturen. De lage dynamiek is bij fotografie het beperkte aantal bits die beschikbaar zijn om de helderheid aan te geven.

Origineel
Dit is de RAW foto die van 14 bits lineair omgezet werd in 8 bits om weergave mogelijk te maken. Het beeld is flets te te helder.
Gamma correctie
Dit is opnieuw de RAW foto die gamma-gecorrigeerd werd en omgezet werd in 8 bits. Het beeld is nog altijd te flets
Gamma en transfertfunktie
De uiteindelijke foto, zoals het fototoestel een jpeg foto aflevert.

Paginas die volgens Google je zouden kunnen interesseren