Bekijk ook: DFIP.nl Camera2go.nl
Uw account: Inloggen Registreren

Introductie: Beeldsensors

Fotocamera's zijn eigenlijk kleine zwarte kastjes waar je verschillende typen fotorolletjes in kunt stoppen. Als een filmrolletje teveel kleuren weergeeft, te korrelige foto's maakt, of teveel rood of blauw laat zien, dan kunt u simpelweg een ander type fotorolletje proberen. Deze vrijheid in keuze en voorkeur voor een bepaald merk fotorolletje ontbreekt helaas bij digitale camera's. Met de keuze voor een bepaalde digitale camera bent u min of meer gebonden aan "het digitale rolletje" in de camera. Bij een digitale camera is het niet het rolletje, maar de beeldsensor die bepaald welke kleuren overheersen, welke korreligheid en welke kleurdiepte de foto's hebben. De enige manier om erachter te komen of de camera de foto's maakt met de door u gewenste kleuren, kleurdiepte, lichtgevoeligheid en korreligheid is simpelweg door voorbeeld foto's van verschillende camera's met elkaar te vergelijken en meningen te vergelijken van verschillende camera gebruikers.

Beeld formaat

Tot op heden is de CCD chip (charge-coupled device) de meest gebruikte beeldsensor in digitale camera's. Ook worden deze chips veel gebruikt in ruimte telescopen, scanners en video camera's. Een nieuwe ontwikkeling op het gebied van beeldsensors is het gebruik van CMOS beeldsensors in digitale camera's. De verwachting is dat CMOS beeldsensors binnen enkele jaren de standaard beeldsensor in digitale camera's zullen zijn. Zowel CCD als CMOS beeldsensor maken gebruik van lichtgevoelige sensoren, ook wel pixels genoemd. Het verschil tussen beide chips is de wijze waarop zij vanuit de lichtgevoelige sensoren een beeld produceren. Ook is de wijze waarop beide chips gefabriceerd worden verschillend. CCD beeldsensoren
De CCD chip (charge-coupled device) heeft zijn naam te danken aan de wijze waarop deze chip wordt uitgelezen, nadat ere en foto is gemaakt. Op de CCD chips zitten miljoenen lichtgevoelige sensoren, ook wel pixels genoemd. Bij het maken van een foto worden deze pixels geladen, afhankelijk van de hoeveelheid licht die er op de pixel valt. Vervolgens wordt iedere rij van pixels in een apart stukje geheugen van de chip (het register) uitgelezen. Als de rij is uitgelezen en de hoeveelheid lading per pixel is bepaald en omgezet van een analoge naar een digitale waarde, wordt de rij van de chip gewist. Vervolgens wordt de volgende rij van pixels in het register uitgelezen. De naam "charge-coupled device" refereert dus aan "geladen" en in een rij "gekoppelde" gekoppelde pixels, vandaar de naam CCD.
CMOS beeldsensoren
Beeldsensoren worden gemaakt in fabrieken waar kleine electronische circuits in silicone chips worden geetst. Het grootste probleem bij de productie van CCD chips is dat er vanwege het relatief lage gebruik (slechts in camera's en camcorders) geen massaproductie mogelijk is. Het ontbreken van massaproductie zorgt voor relatief hoge ontwikkelings- en productiekosten per chip. Dit is een van de redenen waarom fabrieken die CMOS chips maken steeds populairder worden. De Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) chips worden namelijk ook gebruikt in computerprocessoren en computergeheugen. Deze chips zijn veelgevraagd vanwege hun toepassing in computers, GSM's, autoradio's en andere soorten consumenten electronica. Door de brede toepassingsmogelijkheid van CMOS chips is dus wel degelijk massaproductie en uiteindelijk een kostenreductie per geproduceerde chip te bereiken. De Pentium II processor heeft ongeveer 10 miljoen circuits en hoewel deze processor niet geschikt is als beeldsensor in een digitale camera is het productieproces vrijwel gelijk. Het gebruik van CMOS fabrieken voor de productie van beeldsensor chips leidt er toe dat de productie van een CMOS beeldsensor chips, een derde kost van de kosten die gemoeid zijn met de productie van een CCD chip. De nieuwste camera's maken nu reeds gebruik van een CMOS beeldsensor chip.

Resolutie van beeldsensors

Zoals reeds eerder genoemd, zegt de resolutie (de hoeveelheid pixels) iets over de scherpte van de foto en de hoeveelheid details die kunnen worden vastgelegd. De goedkope point-en-shoot camera's hebben meestal een resolutie van 3 a 4 miljoen pixels. De wat duurdere spiegelreflex (SLR)-achtige camera's hebben een resolutie tussen de 4 en 6 miljoen pixels. De professionele, digitale spiegelreflex camera's bieden ongeveer 12 miljoen (3000 x 4000) pixels. Logischerwijs neemt dit aantal in de loop der jaren gestaag toe. Dat lijkt veel, maar een traditionele spiegelreflex camera haalt ongeveer 20 miljoen pixels en uw oog maar liefst 120 miljoen pixels!

Twee werelden komen samen
De term resolutie is afkomstig uit de computerwereld en werd gebruikt om beeldschermen te beschrijven. De eerste computers hadden een beeldscherm met een zogenaamde CGA of VGA resolutie. Later is daar ook nog XGA bijgekomen om nog scherpere beeldschermen aan te duiden. Deze namen werden gebruikt om het aantal pixels dat het scherm aankon, te beschrijven. Een VGA scherm kan bijvoorbeeld 1024 pixels in de breedte en 768 pixels in hoogte aan. Met de introductie van digitale camera's wordt het gebruik van het woord resolutie een wijdverspreid begrip. In de camera wereld wordt met resolutie, de hoeveelheid lichtgevoelige puntjes op de beeldsensor chip bedoeld.

Hoe hoger de resolutie, hoe meer de camera kost. Niet alleen de prijs is een nadeel van een hogere resolutie. Met een toename in het aantal pixels in een foto, neemt ook de grootte van een afbeelding toe. Hiervoor heeft u dan weer een grote hardere schijf nodig. Ook zijn foto's met een hogere resolutie vanwege hun grootte ook moeilijker te versturen per email, te plaatsen op een website of te bewerken.
- Lagere resoluties, zoals bijvoorbeeld 640 pixels bij 480 pixels zijn meer geschikt om te emailen of op een website te plaatsen. Ook is het gemakkelijker om afbeeldingen van dit formaat te gebruiken in documenten of presentaties. Voor deze toepassingen is de kwaliteit van 640 bij 480 pixels bijna niet te onderscheiden van die van afbeeldingen met een hogere resolutie.
- ogere resoluties van 3 miljoen pixels of meer zijn beter geschikt voor het afdrukken van foto's en vegrotingen groter dan 12,5 cm bij 17,5 cm.
- Kodak geeft aan dat een camera met een resolutie van 1 miljoen pixels goed genoeg is om realistische foto's af te drukken van 12,5 bij 17,5 cm. Desondanks verkrijgt u meer details en heldere kleuren bij het gebruik van meer pixels. Voor afdrukken tot 20 cm bij 25 cm adviseert Kodak een camera met minimaal 3 miljoen pixels.

Resolutie - optisch en geinterpoleerd

Wees voorzichtig met de interpretatie van het aantal pixels (de resolutie) waarmee camera's en scanners worden aangeprijst. Er zijn twee soorten resoluties : optisch en geinterpoleerd. De optische resolutie is een absolute waarden, aangezien de fysieke beeldpuntjes (pixels) als het ware letterlijk geteld kunnen worden op de beeldsensor. In sommige gevallen kan deze optische resolutie vergroot worden met behulp van software. Dit proces wordt ook wel geinterpoleerde resolutie genoemd, waarbij er extra beeldpuntjes worden toegevoegd aan de originele afbeelding. Dit wordt gedaan door software die kijkt naar het soort (kleur, helderheid) pixels dat de originele pixel omringd. Door extra van deze pixels toe te voegen rondom de originele pixel, verkrijgt de afbeelding meer beeldpuntjes en dus een hogere resolutie. Het is dus belangrijk om te beseffen dat geinterpoleerde resolutie dus geen nieuwe informatie toevoegt aan de afbeelding. Er worden slechts extra pixels toegevoegd die de afbeelding groter in formaat maken. Hetzelfde proces kan uitgevoerd worden door een software pakket zoals Photoshop door de afbeelding uit te rekken. Wees echter op uw hoede voor fabrikanten die de nadruk leggen op hun geinterpoleerde (interpolated, ookwel enhanced) resolutie. Controleer altijd de optische (optical) resolutie van de camera.

Verhoudingen van afbeeldingen

Beeldsensoren produceren afbeeldingen met verschillende verhouding, ook wel aspect-ratio genoemd. De verhouding van een vierkant is 1 staat tot 1 (1:1, zelfde hoogte als breedte). De verhouding van een 35 mm film (klassieke filmrolletje) is 1,5 : 1 (1,5 keer breder dan hoog). Een veelgebruikt afdrukformaat is niet voor niets 10 hoog bij 15 breed. De meeste beeldsensoren van digitale camera's zitten produceren afbeeldingen die een verhouding hebben tussen de 1:1 en 1,5: 1. De verhouding, aspect-ratio van de beeldsensor is belangrijk, aangezien deze bepalend is voor de vorm en de proportie van de foto's die u maakt. Wanneer de aspect-ratio van uw foto afwijkt van die van bijvoorbeeld een printer, dan zult u de afbeelding moeten vervormen om ervoor te zorgen dat deze op bijvoorbeeld een A4-tje past. U kunt dit het beste vergelijken met het passend maken van een vierkant op een rechthoekig vel.

FotoBreedte x hoogteVerhouding (Aspect Ratio)
35 mm filmrolletje36 x 24 mm1,50
Beeldscherm1024 x 768 pixels1.33
Digitale camera1600 x 1200 pixels1.33
A429,70 x 21,00 cm1.41

Om de verhoudingen (aspect-ratio) van de foto's te berekenen van een digitale camera deelt u het hoogste getal in de resolutie, door het laagste getal. Een beeldsensor die een resolutie heeft van 3000 bij 2000 pixels heeft een aspect-ratio van 1,5 (3000 gedeeld 2000), dezelfde verhoudingen als die van een traditionele 35 mm camera.

Kleurdiepte

Als u het bovenstaande verhaal heeft gelezen, lijkt het alsof resolutie de enige factor is die de kwaliteit van uw foto's bepaald. De kleur(en) van de foto zijn hier bij echter net zo belangrijk. Met het blote oog kunt u miljoenen kleuren waarnemen. Digitale foto's kunnen deze hoeveelheid kleuren best evenaren, afhankelijk van het soort camera dat u aangeschaft heeft. De hoeveelheid kleuren in een foto wordt ook wel kleurdiepte, pixeldiepte of bitdiepte genoemd. Oude pc's hebben vaak 16 of 256 kleuren. De nieuwste pc's worden echter geleverd met 24-bit true color, ware kleuren. De term ware kleuren wordt gebruikt, omdat deze pc's in staat zijn om 16 miljoenen kleuren af te beelden, ongeveer het aantal kleuren dat met het menselijke oog waar te nemen is. Twee werelden komen samen.
TIP: Check Uw PC
U dient uw PC zelf in te stellen, zodat deze ware kleuren afbeeldt op uw monitor. Ga hiervoor op uw bureaublad staan, klik met de rechtermuisknop en klik op Eigenschappen. Klik vervolgens op het tabblad Instellingen en selecteer de maximale resolutie.
Wat is het verband tussen 24-bits kleuren en 16 miljoen kleuren? Dit is een simpele rekensom. Als u het getal 2 verheft tot het aantal bits, dan verkrijgt u de totale hoeveelheid kleuren. Bijvoorbeeld, 8-bits kleuren geven 28=256 kleuren. Hieronder vindt u een tabel met daarin verschillende bit-waarden met hun corresponderend aantal kleuren. Sommige digitale camera's en scanners kunnen zelfs 30-bits kleuren per pixel of meer kleuren aan. Professionele toepassingen gebruiken vaak 36-bits kleurendiepte, maar hier heeft u wel een professionele, digitale spiegelreflex camera voor nodig. Door met een hoge kleurdiepte te werken, ontstaat een scherpere, mooiere foto die u vervolgens weer kunt bewerken naar uw persoonlijke voorkeur.

Lichtgevoeligheid

De ISO waarde (International Organization for Standardization) van een filmrolletje geeft de lichtgevoeligheid van de film aan. Hoe hoger de ISO waarde, des te gevoeliger is het filmrolletje voor licht. Als u bijvoorbeeld binnenshuis wilt fotograferen met weinig licht, dan kunt u het beste een filmrolletje gebruiken met een ISO waarde van 400. Als u gewend bent om met een traditionele camera te werken, dan bent waarschijnlijk reeds bekend met ISO waardes, zoals 100, 200 en 400. Een verdubbeling in de ISO waarde is tevens een verdubbeling in lichtgevoeligheid van de film. Beeldsensoren maken ook gebruik van de ISO normering. Net als met het normale filmrolletje, heeft een beeldsensor met een lage ISO waarde meer licht nodig voor een goede foto dan een camera met een beeldsensor met een hoge ISO waarde. Om meer licht te verkrijgen kunt u de sluitertijd verhogen, waardoor de lens langer open blijft. Het nadeel hiervan is dat het risico verhoogt wordt op een bewogen foto. Het is dus aan te raden om een camera aan te schaffen met een hoge ISO waarde, omdat u hiermee stilstaande foto's kunt maken in omstandigheden met weinig licht. ISO waardes kunnen varieren van 100 tot 3200. Sommige camera's kunnen meerdere ISO waardes aan. In omstandigheden met weinig licht kunt u vaak de ISO waarde van de beeldsensor verhogen en de meeste camera's doen dit automatisch. Het enige nadeel van een hogere ISO waarde is dat hiermee de hoeveelheid "ruis" (ook wel noise of grain genoemd) vergroot wordt, waardoor de afbeelding minder scherp wordt.

Fotokwaliteit

De grootte van een afbeelding is voor een groot deel afhankelijk van de gebruikte resolutie. Hoe hoger de resolutie, des te meer pixels moeten er opgeslagen worden, des te groter is de afbeelding. Teneinde foto's met een hoge resolutie kleiner te maken, slaan de meeste camera's de afbeelding in een formaat op dat JPEG genomed wordt. Dit formaat is ontwikkeld door de Joint Photographic Experts Group (JPEG afgekort) en wordt uitgesproken als jee-peg. Met dit beeldformaat kunt u niet alleen de foto's met een kleinere grootte opslaan (compressed, met compressie), u kunt ook opgeven hoe klein u de foto's wilt opslaan. U kunt zich voorstellen dat naarmate u de foto meer verkleind (compressed, met meer compressie) opslaat, dit ten koste gaat van de fotokwaliteit. Er is dus een verband tussen afbeeldingsgrootte en de kwaliteit van de foto. Minder compressie geeft een hogere fotokwaliteit, maar kost meer ruimte. Meer compressie bespaart ruimte en maakt het gemakkelijker de foto's te versturen per email. De foto's hebben echter wel een lagere kwaliteit. Voor meer informatie over compressie kunt u hoofdstuk 8 lezen : " Beeldcompressie en Bestandsformaten" Een manier om de grootte van uw afbeelding zonder compressie aan te passen, is door het gebruik van een lagere resolutie. Logischerwijs kunnen er op een camera meer afbeeldingen in een formaat van 640 bij 480 pixels worden opgeslagen, dan in een resolutie van 1024 bij 768 pixels. Ook hier maakt u weer een afweging tussen fotogrootte en de kwaliteit van de afbeelding.

Fotosnelheid

Henri Cartier-Bresson is een fotograaf die beroemd is geworden, vanwege zijn vermogen om foto's op het "juiste moment" te nemen. Zijn oog-hand coordinatie was legendarisch en hij kreeg bijna altijd de resultaten die hij wilde met zijn camera, omdat hij altijd "klaar was" voor een foto. Hij hoefde zich nooit druk te maken om de instellingen van de camera, waardoor hij geen moment miste. De meeste digitale camera's hebben een automatische belichting en scherpstelling, die u veel werk en tijd uit handen kunnen nemen. Desalniettemin is het ook met digitale camera's moeilijk om precies het moment vast te leggen dat u wilt fotograferen. Dit wordt veroorzaakt door een aantal vertragingen die er zitten tussen het moment waarop u de foto wilt maken en het moment waarop de foto daadwerkelijk gemaakt wordt.
De eerste vertraging zit tussen het moment waarop u de fotoknop indrukt en de camera gereed is om de foto te nemen. Deze vertraging wordt ook wel refresh rate genoemd. De vertraging wordt veroorzaakt doordat de camera de beeldsensor wist, de witbalans, sluitertijd en belichting instelt en scherpstelt. Als laatste kan dan nog de flits geactiveerd worden, indien dit nodig is. De tweede vertraging, ook wel recycle time genoemd zit tussen het moment waarop de afbeelding op de beeldsensor valt en verwerkt wordt tot een foto. Deze vertraging kan oplopen van een paar seconden tot een halve minuut. Beide soorten vertragingen, refresh rate en recycle time zijn bepalend voor de snelheid waarmee u achter elkaar foto's kunt nemen. Dit noemt men ook wel de frame rate, shot-to-shot rate of click-to-click rate. Als de vertragingen te lang zijn, is het fotomoment verloren. Om snel foto's achter elkaar te kunnen maken, hebben camera's een burst, continue of sequentiele mode, waarmee u foto na foto kunt nemen, zolang u de fotoknop ingedrukt houdt. Om dit mogelijk te maken, slaan deze camera's de foto's op een apart, snel stuk geheugen op (ook wel buffer genoemd). De hoeveelheid foto's die u achter elkaar kunt nemen, hangt af van de grootte van de foto's en de grootte van de buffer.

Doe ook mee aan de fotowedstrijd! Klik hier