Heb je je al afgevraagd hoe het komt dat bepaalde smartphones zulke goede foto's kunnen nemen bij weinig licht? De Huawei P30pro slaat daar zeer goed in. Maar hoe doet het toestel dat? Bij de foto rechts was het zo donker in de zaal dat de smartphoneschermen helder oplichten.
Image stacking is het toverwoord. Om foto's bij weinig licht te nemen heeft men een zeer lange sluitertijd nodig. Maar gebruikt men een lange sluitertijd, dan is de foto onscherp en onbruikbaar.
Het toestel gaat een groot aantal foto's na elkaar nemen met een normale sluitertijd. Dat merk je: het toestel is "bezig" gedurende een 10-tal seconden. Deze foto's zijn veel te donker en bevatten overwegend ruis, in feite zijn die afzonderlijke foto's totaal onbruikbaar.
Maar het toestel heeft een sterke processor aan boord, waarmee de verschillende foto's tot één foto samengevoegd kunnen worden. De software zoekt heldere punten in het beeld, deze zullen gebruikt worden als ankerpunt om de verschillede foto's over elkaar te leggen. De software kan de individuele foto's verschuiven en roteren.
Uiteindelijk komt er een scherpe foto tevoorschijn, helder genoeg en zonder teveel ruis. Ruis is namelijk volledig random en heft zichzelf op van de ene foto op de andere. Beelelementen daartegenover zijn altijd aanwezig in de opeenvolgende beelden en versterken elkaar.
Door de kleine bewegingen die het toestel ondergaat worden zelfs de sensorfouten onderdrukt (dark current noise). Dark current noise is een soort ruis die ontstaat door fabricagetoleranties, bepaalde pixels lichten een beetje meer op dan andere. Bij een normale belichting valt dit niet op. Hier blijft de dark current noise vast in beeld (het zijn altijd dezelfde pixels die storen), terwijl de beeldinhoud lichtjes verschuift omdat het toestel onmogelijk perfect stabiel gehouden kan worden. Daardoor is de software ook in staat de dark current noise te elimineren.
HDR is ook image stacking
Image stacking is niet nieuw: het werd vroeger al gebruikt bij het maken van HDR foto's, waarbij er bijvoorbeeld drie foto's snel achter elkaar genomen worden, één met een normale belichting, één onderbelicht en één overbelicht. Daardoor kunnen de beperkingen van de sensor, namelijk de beperkte belichtingslattitude, verminderd worden. De drie foto's worden dan gecombineerd tot één foto, waarbij de software de donkere elementen van de overbelichte foto en de heldere elementen van de onderbelichte foto combineert met de normaal belichte foto.
| Links |
|---|
| High Dynamic Range |
| Panorama |
Panorama modus
Bij panorama wordt er ook aan image stacking gedaan: dit is goed te zien op de tweede foto rechts. De panorama-modus is trouwens geen nieuwe funktie, het bestaat al sinds de jaren 2010. Het volledig panorama bestaat uit een opeenstapeling van individuele foto's. Als er iemand in beeld beweegt, dan zie je goed hoe het beeld opgebouwd wordt (hetzelfd eeffekt is trouwens ook te zien als er mensen bewegen op een HDR foto). Klik op de foto voor meer uitleg over de panorama-modus.
Focus stacking
Het systeem dat waarschijnlijk het meest gekend is, is focus stacking. Dit wordt vooral gedaan bij macrofotografie om een onderwerp volledig scherp in beeld te krijken. Bij macrofotografie is de scherptediepte zeer beperkt, zelfs met een relatief kleine opening.Bij manuele focus stacking worden er verschillende foto's gemaakt, waarbij er bij iedere foto een heel klein beetje verder gefocust wordt. Omdat dit moeilijk te realiseren valt met de focus ring wordt het toestel op een statef geplaatst en met een micrometerschroef een tiende van een millimeter verschoven tussen de foto's.
Er bestaat tegenwoordig software om de foto's automatisch samen te voegen zoals er ook software bestaat om panorama foto's te combineren (voor mensen die nog niet fotograferen met een smartphone maar een dure spiegelreflex bezitten (zonder panoramafunktie)).
Bepaalde Panasonic en Olympus digitale fototoestellen hebben een ingebouwde focus stacking mode. Canon biedt deze mogelijkheid op zijn mirrorless toestellen. In feite is het niet complexer dan een panoramafoto te nemen en het is best mogelijk dat andere merken deze mogelijkheid ook gaan aanbieden via een software update.
Een andere benaming voor focus stacking is Z-stacking. Een beeld heeft drie dimensies, breedte (X), hoogte (Y) en diepte (Z), op een foto weergegeven door de scherptediepte.
ƒ-stacking
Minder bekend is het samenvoegen van foto's die met verschillende lensopeningen genomen zijn. Dit is het equivalent van focus stacking, maar dan voor landschappen. Gebruikt men een grote lensopening, dan is de scherptediepte soms te beperkt. Gebruikt men een kleine lensopening, dan heeft men voldoende scherptediepte, maar is het volledig beeld een beetje onscherp ten gevolge van diffractie.Door foto's genomen met een verschillende lensopening te combineren bekomt men een beeld met een scherptediepte die meer geledelijk verloopt. Het beeld oogt heel natuurlijk, het beeld is zeer scherp op de ingestelde afstand en wordt dan beperkt minder scherp, niet zoals een lens die op maximale opening gebruikt wordt.
Een dergelijke procedure wordt voornamelijk gebruikt door beroepsfotografen die landschappen fotograferen om een meer natuurlijke uitstraling aan de foto's te geven.
Pixel shift
Een aantal fototoestellen beschikken over deze mogelijkheid, die gebruik maakt van de body beeldstabilisator. Zoals bij alle image stacking systemen werkt de pixel shift enkel goed bij stilstaande beelden aangezien de totale 'sluitertijd' wordt verlengd.
Apollo stacking
Wegens het ontbreken van een betere naam heb ik de procedure dan maar Apollo stacking genoemd. Tijdens de Apollo-vluchten in de jaren 1970 werden er opnames met een 16mm camera genomen. De opgenomen beelden zijn 10 × 7.5mm groot en vertonen dus een duidelijke korrel (ook veroorzaakt door het weinige licht in de ruimtecapsule).Naast het wegwerken van de ruis is de bedoeling hier ook om de uiteindelijke beeldresolutie te verhogen. Kleine details verdwijnen immers in de ruis. Als men de individuele beeldjes in een hoge resolutie inscant en bewerkt, dan komen er details tevoorschijn die anders niet zichtbaar zouden zijn. Het is alsof de filmemulsie veel groter is geworden. Je ziet details die kleiner zijn dan de filmkorrel. Deze vorm van bewerking komt overeen met de pixel shift mode van Olympus, waarbij snel een aantal foto's na elkaar genomen worden met een beeldverschuiving van een halve pixel in beide richtingen. Daardoor kan het fototoestel (in theorie) een foto nemen met een viervoudige resolutie.
De foto's zijn afkomstig van de Appolo XIII missie, de missie die onderbroken moest worden ten gevolge van een ontplofte zuurstoftank. De eerste foto is een panorama, waarbij een groot aantal foto's zijn samengevoegd om de ruis te verminderen, maar ook om een volledig beeld te geven van de ruimtecapsule.
De schade aan de service module is goed zichtbaar op de foto, die eveneens gerealiseerd is op basis van verschillende beelden. De module werd afgestoten juist voor het opnieuw binnendringen in de dampkring.
P - p - pa - ppp - pah - panorama
Focus stacking of Z stacking
