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.
Gevoeligheidscurve van negatieffilm
Bij het ontwikkelen van negatieffilm wordt de emulsie min of meer zwart. Men spreekt over de densiteit (D) van de emulsie.- Iedere film heeft een basisdensiteit, dat is de densiteit van de drager zelf (aangeduid als "a" op de grafiek).
- Bij de ontwikkeling komt er een minimale sluier op de film, zelfs op plaatsen die niet belicht worden (zones buiten het kader), aangeduid als "b" op de grafiek.
Het begin van de bruikbare belichting is bij een waarde die 0.1D boven het minimaal niveau "b" zit. De bruikbare belichting is de groene zone. Bij het maken van een afdruk is het gedeelte aan de linkerkant van de curve het meest optimaal. Omdat er weinig zwarting is zijn de zilverkorrels kleiner en is het beeld scherper. daarom dat men voor filmfotografie speerkt ove "expose for shadows, process for highlights". De schaduwen moeten correct belicht worden, de hooglichten kan men achteraf corrigeren bij de ontwikkeling.
Bij een beeld met weinig contrast zal men dus beter weinig belichten (roze strook) dan teveel belichten (rode strook).
Film heeft de eigenschap dat de gevoeligheid vermindert als de emulsie meer belicht is geweest. De emulsie bestaat immers uit miscroscopische zilverkristallen die eenmaal dat ze belicht zijn geweest geen tweede keer belicht kunnen worden. Hoe sterker dat de film belicht wordt, hoe minder en gevoelige kristallen overblijven. Dit verklaart dat een emulsie overbelicht kan worden en tocht een bruikbaar beeld kan leveren.
Door een sterkere ontwikkeling (hogere temperatuur of langere ontwikkeling) gaat men de roze strook uitrekken en naar rechts verschuiven, maar de delen die te weinig belicht zijn geweest blijven onzichtbaar, want de sluier wordt ook sterker. Dit toont nog eens aan het belang van een minimale belichting.
Gevoeligheidscurve van een digitale sensor
Een digitale sensor werkt op een andere manier, die heeft een lineaire gevoeligheid (orthofotische gevoeligheid). Een photon veroorzaakt altijd eenzelfde spanning op de fotosite (in µV).Aan de ene kant het dynamisch bereik wordt beperkt door de ruis. Ruis is aanwezig bij heel veel analoge processen en is onvermijdelijk, zeker bij fotografie. Bij het verhogen van de belichting komt het beeld gaandeweg uit de ruis.
Aan de andere kant hebben we de maximale gevoeligheid van de sensor. Dit is een harde clipping die ook bij veel systemen voorkomt (het"clippen" van een overstuurde audio versterker). Overbelichte beeldelementen kunnen niet meer gered worden, daarom dat men het heeft bij digitale fotografie over "ETTR (expose to the right)": zo sterk mogelijk belichten om zoveel mogelijk delen uit de ruiszone te houden, maar zonder dat de sensor op bepaalde plaatsen overstuurd wordt.
Het fototoestel gebruikt bij de omzetting van het analoog beeld naar een digitaal beeld bijvoorbeeld 14 of 16 bits (het jpeg formaat heeft slechts een bereik van 8 bits). Het 14 of 16 bits signaal is het RAW beeld, dat uiteindelijk omgezet moet worden naar 8 bits om effectief gebruikt te kunnen worden.
In het toestel wordt het digitaal beeld van 14 bits omgezet naar een 8 bits signaal. Men gaat hier meer bits voorzien voor de midtonen, die dan contrastrijk worden weergegeven, en minder bits voor de schaduwen en de hooglichten. Daardoor wordt het ruis in de schaduwen zichtbaar verminderd en worden de hooglichten (die weinig informatie bevatten) gecomprimeerd. De transfer functie wordt hieronder getoont.
Door de omzetting van 14 bits naar 8 bits kan men de gewenste gevoeligheidscurve van film nabootsen, maar het probleem van de overbelichting blijft natuurlijk behouden, vandaar het belang van "ETTR".
Photosite
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. |
|---|
Het is mogelijk deze transfer funktie zelf aan te passen, waarbij het fototoestel enkel 8 bits gebruikt (verhoging van het contrast), of een gelijke waarde geeft aan alle 14 bits (minder contrast)
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.
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 (en dus niet zo snel overstuurd geraken), of
- door te werken met twee detectoren per pixel: een relatief grote die zeer lichtgevoelig gemaakt wordt en een tweede minder gevoelige. De kleinere sensor is in staat informatie te halen uit delen van het beeld die bij een traditionele sensor overbelicht zouden zijn.
Transfertcurve van negatieffilm
Gevoeligheid van een sensor
De EV of exposure value (belichtingswaarde) wordt hier besproken.
Highlight Priority wordt op een aparte pagina besproken.
De Fuji sensor
