Een digitale camera is een complex instrument. De beeldsensor is het hart van de camera. De sensor moet de voor het menselijk oog zichtbare licht ontleden in de drie primaire kleuren Rood, Groen en Blauw. Fotodiodes zetten licht om in een elektrische stroom. Door kleuren filters voor de fotodiodes kunnen we zorgen dat ze maar voor één van de primaire kleuren gevoelig zijn.
In de digitale fotografie is het begrip witbalans erg belangrijk. Gedurende de dag verandert de kleur van het zonlicht steeds en daarmee ook de verhouding tussen de drie primaire kleuren Rood, Groen en Blauw. Daarnaast fotograferen we ook nog vaak bij kunstlicht. De witbalans instelling vertelt de camera bij wat voor soort licht de opname gemaakt is. Bij het verwerken van de sensor data wordt met de witbalansinstelling rekening gehouden.
Wat gebeurt er in je camera als je een foto maakt? Als je het bestandsformaat hebt ingesteld op JPG worden de volgende stappen uitgevoerd: De sensor splitst met het Bayer filter het opgevangen licht in een R,G en B component. De door de fotosites opgevangen fotonen worden omgezet in een elektrische lading. Deze lading wordt geconverteerd naar een elektrische spanning en na A/D conversie als een digitaal getal in een vast patroon opgeslagen in het interne geheugen. De beeldprocessor start met een de-mosaicing bewerking en bepaalt de kleuren van de pixels aan de hand van de waarden van de omliggende pixels en van de ingestelde witbalans. Vervolgens wordt verzadiging en verscherping toegepast. Een miniatuur wordt aangemaakt die samen met de camera instellingen toegevoegd wordt aan het bestand. Het aldus ontstane plaatje wordt in het 8 bits JPG formaat als digitaal bestand opgeslagen op de geheugenkaart.
In de bewerking van de sensor informatie naar het JPG bestand wordt de-mosaicing toegepast. Dat is een complexe wiskundige bewerking waarbij steeds de waarden van de omliggende pixels in de berekening van de juiste kleur van de pixel worden betrokken. Na afloop van deze bewerking hebben we voor iedere pixel 3 bytes aan informatie, die de waarden R, G en B voor die pixel vertegenwoordigen. Deze info wordt op de geheugenkaart opgeslagen. Bij deze bewerking gaat men uit van de camera instellingen v.w.b. de witbalans, verzadiging en verscherping. Het proces is onomkeerbaar omdat na afloop de sensor data niet meer beschikbaar is.
Wat gebeurt er in je camera als je een foto maakt in RAW mode? De door de fotosites opgevangen elektrische lading wordt geconverteerd naar een spanning en vervolgens na A/D conversie als digitaal getal in een vast patroon opgeslagen in het interne geheugen. Een miniatuur afbeelding wordt aangemaakt, en dit miniatuur wordt tezamen met de camera instellingen en de verder onbewerkte 12 of 14 bits digitale waarden van de afbeelding opgeslagen op de geheugenkaart. Je geheugen kaart bevat nu dus twee soorten gegevens, een reeks digitale getallen meestal met een resolutie van 12 of 14 bits die de R,G en B waarden van de afbeelding vertegenwoordigen en een bestand met camera instellingen de EXIF data en een miniatuur in JPG formaat.
Bij het opslaan in het RAW formaat wordt alleen de-mosaicing voor het miniatuur bestand uitgevoerd. De sensor data blijft verder onaangetast. Na de analoog naar digitaal conversie wordt een miniatuur bestand gemaakt en samen met de geconverteerde sensor data en de camera instellingen opgeslagen op de geheugenkaart. Ondanks het feit dat er geen nadere bewerking plaats vindt duurt het opslaan van het veel grotere RAW bestand meestal langer dan dat van een JPG bestand..
Vereenvoudigde voorstelling van een beeldsensor.
De opbouw van een rode pixel.
Deel van een sensor volgens het Bayer systeem met hun kleurfilters.
1 1 2 2 33 44 55 6 6 87 7 8 1 2 1 3 2 4 3 5 4 6 7 5 6 8 7 8 Het uitlezen van de sensor gaat a.h.v.: rij selectie lijn 1 wordt geactiveerd. Daarna worden achtereenvolgens de kolomlijnen 1 tot en met 8 geactiveerd. De pixels waarvan de rijlijn en kolomlijn tegelijkertijd zijn geactiveerd geeft zijn data af aan de gezamenlijke uitgangslijn naar de A/D converter. Vervolgens wordt rij 2 geactiveerd en herhaald zich de procedure. Dit gaat door totdat alle rijen uitgelezen zijn.
De effectiviteit van de sensor om het opgevangen licht om te zetten in een elektrisch signaal hangt af van een drietal factoren: Het oppervlak van de fotodiode. De verhouding tussen de opgevangen fotonen en de daarmee gegenereerde elektronen. De conversie capaciteit van de well waarin de elektronen verzameld worden.
Een opname van wat bloemen zoals hij door het Bayer filter op de sensor valt. De afzonderlijke pixels zijn nog niet gecombineerd tot het beeld zoals wij in dat in het echt zien. Er moet nog demosaicing en beeldbewerking worden uitgevoerd.
De zelfde opname na bewerking door de beeldprocessor. De processor heeft demosaicing en kleur correcties uitgevoerd.
De-mosaicing is het betrekken van de waarde van de naastliggende pixels bij het bepalen van de pixelkleur.
Als je camera is ingesteld op het JPEG bestandsformaat, wordt de sensor informatie gedigitaliseerd en direct daarna vanuit het interne geheugen door de beeldprocessor bewerkt. Eerst wordt de demosaicing uitgevoerd, het combineren van de RGB pixels tot de juiste kleur in de ingestelde kleurruimte, srgb of Adobe RGB en een correctie die bepaald wordt door de witbalans instelling. Vervolgens worden contrast en helderheid en verzadiging aangepast en meestal ook wat verscherping. Tenslotte wordt het bewerkte bestand in het JPEG formaat opgeslagen op de geheugenkaart.
Het JPEG bestandsformaat is een 8 bits bestandsformaat. Dat wil zeggen dat de oorspronkelijke 12 of 14 bits informatie van de sensor wordt gereduceerd tot 8 bits. Dit resulteert in een kleurdiepte van 24 bits en ruim 16 miljoen kleur/helderheid nuances. Door de reductie gaat er wat van de nuancering verloren t.o.v. de oorspronkelijke 12 of 14 bits. Met name in de schaduwen en hooglichten blijkt dat het sterkst.
Het TIFF bestandsformaat gebruikt 16 bits voor elk van de primaire kleuren en heeft een kleurdiepte van 48 bits. Het TIFF bestandsformaat wordt gebruikt als een bewerkte RAW afbeelding aan hoge eisen moet voldoen. TIFF bestanden worden niet gecomprimeerd of er wordt een verliesvrije algoritme toegepast. En nadeel van het TIFF formaat zijn de enorm grote bestanden.
Een kleurdiepte van 48 bits is meestal veel te veel voor de media waarop we de foto willen weergeven. Het beeldscherm en het fotopapier zijn niet in staat het hele kleurenspectrum dat het menselijk oog kan waarnemen weer te geven. Dat geldt ook voor de camera sensor.
Het voor het menselijk oog zichtbare kleurenspectrum (gamut) met daarin de RGB driehoek van de camera sensor.
Hier is het verschil te zien tussen het door het menselijk oog waargenomen spectrum en het in CMYK bereikbare kleuren gamma.
Binaire getallen worden uitgedrukt in bits of bytes.
Wat is het verschil tussen 8, 12 en 14 bits in resolutie? En is dat zichtbaar in het beeld?
Analoog naar Digitaal conversie. 3 bits analoog naar digitaal conversie.
4 bits A/D converter. Referentie spanning 4 bits digitaal resultaat Sensor spanning Het principe van een A/D converter: de comparators vergelijken de sensorspanning met een stabiele referentie spanning. Alleen de comparators waarop de sensorspanning hoger is dan de referentiespanning activeren de priority encoder.
Waarom is het belangrijk om met een zo groot mogelijke dynamisch bereik en de bijbehorende digitale resolutie te fotograferen? Zie de effecten in de volgende sterk overdreven voorbeelden waarbij de kleurdiepte flink is verminderd. De beeldprocessor moet steeds meer afzonderlijke pixels tot één nieuw pixel met één helderheids/kleur waarde combineren.
Kleurdiepte gereduceerd.
Afbeelding gereduceerd tot 256 grijstinten.
Afbeelding gereduceerd tot 64 grijstinten.
Afbeelding gereduceerd tot 16 grijstinten.
De voordelen: De afbeelding wordt in 12 of 14 bits opgeslagen op de geheugenkaart. Er wordt geen of verliesvrije compressie toegepast. De camera voert geen bewerkingen uit op de pixeldata. Witbalans kan achteraf worden aangepast. De belichting kan binnen zekere grenzen woorden gecorrigeerd. Een RAW bestand heeft geen vastliggend kleurprofiel. De camera instellingen staan in een apart EXIF of XML bestand. Een JPEG miniatuur zit ingebed in het bestand.
De nadelen: De bestanden zijn tot 2,5 keer groter dan bij de beste JPEG kwaliteit. Er passen minder foto's op een geheugenkaart. In RAW mode is de camera trager door de grotere bestanden. Er moet altijd nabewerking (conversie) uitgevoerd worden. Je kunt geen foto's afdrukken direct van het geheugenkaartje. Veel verschillende RAW protocollen. Aanschaf van een RAW converter nodig.
Raw Converters. Raw converters zijn er in vele smaken. In de eerste plaats de converters van de camerafabrikant. Voorbeelden daarvan: Canon: RIC 2.0. Nikon: ViewNX2 en Capture NX2. Sony: Image Data Converter 4.0. Olympus: Olympus Viewer, Olympus Studio 2. Pentax: Digital Camera Utilty 4. Panasonic: levert Silky Pix mee.
RAW Converters. Niet camera gebonden raw converters: Adobe Lightroom. Apple Aperture, Raw Converter Pro. Adobe ARC onderdeel van PS CS X en PS Elements X. Phase One Capture One. SikyPix. Corel After Shot.
RAW Converters. Niet fabrieksgebonden freeware raw converters: RawTherapee Stepok Raw Converter. UFRaw Photivo XDepth
Hoe ziet de werkvolgorde er bij het bewerken van een RAW bestand uit? De volgorde van de bewerkingen zit meestal al ingebakken in de vormgeving van het gebruikte programma. Het begint meestal met de keuze om al of niet door te gaan met de bij het bestand opgeslagen camera instellingen. Als volgende komt de belichtingscompensatie. Dan de gebruikelijke instellingen Niveaus, Schaduw en Hooglichten. Verscherpen en ruisonderdrukking. Al deze instellingen worden met een resolutie van 12 of 14 bits gedaan. Om deze hoge resolutie te behouden opslaan in TIFF.
Met Nikon ViewNX2 zien we dat deze buitenopname abusievelijk gemaakt is met de witbalans instelling Gloeilamplicht.
De verkeerde witbalans instelling kunnen we achteraf in het tabblad Snelle aanpassing corrigeren door voor Direct zonlicht te kiezen.
Opname met de achteraf gecorrigeerde witbalans van Gloeilamplicht naar Direct zonlicht.
Camera Raw van Adobe geleverd bij Photshop Elements en Photoshop. De opname is wat onderbelicht.
Belichting gecorrigeerd met 1.6 stops.
Het is bij het aanpassen van foto's erg belangrijk dat het beeldscherm waarop je werkt is gekalibreerd. Het zou zo maar kunnen dat je beeldscherm te helder of te donker staat. Je corrigeert dan de belichting op basis van een verkeerde instelling. Hardware kalibrators zijn verkrijgbaar vanaf 85 tot 1500.
Raw Therapee is een bekende freeware rawconverter. Het programma kan worden gedownload van www.rawtherapee.com/downloads. Het programma kan raw bestanden van bijna alle bekende camera's aan. Bijna alle freeware en sommige commerciële converters werken met de de-mosaicing engine DCRAW van Dave Coffin. Zo ook RawTherapee.
RawTherapee freeware raw converter.
Witbalans correctie met RawTherapee.
Stepok RAW converter kan ook in batch mode werken.
Photivo Raw converter werkt met tabs.
De Xdepth RAW converter is een uitstekende converter om vrijblijvend Raw fotografie uit te proberen. Het programma kan gedownload worden van http://raw.xdepth.com/xdraw_download.php Het heeft een goede engelstalige User Guide.
Xdepth RAW converter foto weergegeven met camera instellingen
Witbalans gecorrigeerd door Daylight in te stellen.
Het resultaat kan in verschillende formaten worden opgeslagen.
Raw converters veranderen het raw bestand niet. Alle wijzigingen worden als bewerkingslijstje opgeslagen bij het raw bestand. Het originele raw bestand blijft ongewijzigd.
Vragen?