Wat is het dynamisch bereik van een RAW bestand

Het dynamisch bereik van een oog is groot (circa 12 stops). We zien op een zonnige dag niet alleen details in het landschap, maar tegelijkertijd ook wat er zich in de schaduw afspeelt.  Onze ogen overbruggen dus moeiteloos een enorm groot lichtverschil. Diafilm kan ongeveer 6 stops overbruggen. Digitale camera’s en negatieffilms hebben, afhankelijk van merk, type en ISO instelling een bruikbaar dynamisch bereik tussen de 6 en 9 stops. Ben je qua dynamisch bereik beter af als je in RAW fotografeert?

Een skiër met een donker pak weerkaatst duizenden malen minder licht dan de sneeuw om hem heen. Toch is het menselijk oog in staat om in één oogopslag zowel de sneeuw als de skiër doortekend weer te geven. De meeste camera’s kunnen dat nog niet. Een camera met een laag dynamisch bereik maakt van de lichtste partijen een overbelichte witte vlek zonder details. Donkere partijen smelten samen tot een onderbelichte zwarte vlek zonder details. In Photoshop kan je met de functie Schaduw/Hooglichten (Shadow/Highlight) enorm veel corrigeren aan onderbelichte of overbelichte partijen in een foto. Met HDR is zelfs nog meer mogelijk. Maar als een pixel helemaal zwart (0,0,0) of helemaal wit (255, 255, 255) is, dan valt daar niets meer aan te verhelpen.

Een oog kan grotere lichtverschillen overbruggen dan een camera. En een beeldscherm, printer of afdrukcentrale hebben een nog kleiner dynamisch bereik dan een camera. Dit heeft tot gevolg dat een op een zonnige dag gemaakte opname tegenvalt, omdat je in de foto minder details terugvind dan je zelf zag toen je de foto maakte. In het geval van de skiër in de sneeuw wordt de fotograaf daarom tot een keuze gedwongen:

– of doortekening van de sneeuw, maar een onderbelicht, zwart silhouet zonder doortekening van de skiër,

– of uitgevreten, overbelichte sneeuw met een goede doortekening van de skiër

Totaal vs bruikbaar dynamisch bereik

Hoe groter het dynamisch bereik van een camera, des te groter wordt de keuzevrijheid van de fotograaf. Het risico op vervelende overbelichte of onderbelichte delen in een foto neemt af en je kan meer details zichtbaar maken in de schaduwen of hooglichten.
Bij het testen van camera’s maakt CameraStuffReview onderscheid tussen het totale dynamische bereik en het bruikbare dynamische bereik van een sensor (zie: Hoe we camera’s testen). Het totale dynamische bereik van camera’s ligt tegenwoordig al bijna net zo hoog als dat van een menselijk oog. Maar in de schaduwen heeft een moderne camera, zelfs bij lage ISO instellingen, nog te veel last van ruis om er een mooie foto van te kunnen maken als je die schaduw tijdens de fotobewerking lichter maakt. Het bruikbare dynamische bereik ligt daarom 4 tot 6 stops lager dan het totale dynamische bereik. In de praktijk is dus voor een fotograaf, zeker voor een HDR fotograaf, het bruikbare dynamische bereik belangrijker dan het totale dynamische bereik.

RAW of jpg?

Uit onze testen blijkt dat het mogelijk is om met RAW en jpg eenzelfde totaal dynamisch bereik te realiseren. Omdat we RAW bestanden testen zonder ruisonderdrukking, lijkt het alsof het bruikbare dynamisch bereik van RAW bestanden kleiner is dan van jpg bestanden. Maar dat is niet zo. Het bruikbare dynamische bereik van RAW bestanden is meestal beter, maar tenminste gelijk aan dat van jpg bestanden.
Dynamisch bereik is overigens iets anders dan bitdiepte / 8 bits en 16 bits dataopslag. Dynamisch bereik geeft aan hoe veel stops er zitten tussen zwart en wit. De bitdiepte geeft aan hoe veel gradaties er tussen zwart en wit worden onderscheiden door de camera. Een digitale camera met een dynamisch bereik van 6 stops kan een foto opslaan in 256 gradaties rood, groen en blauw (8 bits) of 16.384 gradaties rood, groen en blauw (14 bits). Aan het dynamisch bereik van de camera verandert niets als je overschakelt van 14 naar 8 bits; overbelicht blijft overbelicht en onderbelicht blijft onderbelicht. Maar het 14 bit Raw bestand geeft wel veel meer kleurgradaties. Zie ook RAW of jpg: posterisatie.

Sensor versus menselijk oog; lineair vs logaritmisch

De meeste CMOS sensoren gedragen zich lineair: dat houdt in dat ze twee keer zo veel signaal geven als er twee keer zo veel licht opvalt. Onze ogen gedragen zich heel anders: wij ervaren 10 keer zo veel licht alsof het 2 keer lichter is. Digitale camera’s bevatten 10, 12 of 14 bits CMOS sensoren. Daarmee kunnen respectievelijk 1024 niveaus (10 bit), 4096 niveaus (12 bits) of 16.384 niveaus (14 bits) geregistreerd worden door de sensor. In bovenstaande tabel zie je aan de hand van het zonesysteem geïllustreerd wat dit betekent. Het zonesysteem bevat uit 10 of 11 zones, waarbij iedere opeenvolgende zone 1 stop donkerder is. Dat komt overeen met halvering van de lichtsterkte. Het maximale signaal van een 10 bits sensor is 1024 (max van zone 1). Bij halvering van de lichtsterkte komt de sensor niet hoger dan 512 (max van zone 2). Een 10 bits sensor heeft in de donkere zones zo weinig signaal over, dat de signaal ruis verhouding zo slecht wordt, dat het geen bruikbare foto meer oplevert. Een camera met een 10 bits sensor komt dan ook niet verder dan een bruikbaar dynamisch bereik van circa 5 stops. Een 8 bits sensor houdt zo weinig stops over, dat het onwerkbaar wordt. Maar, hoor ik u denken, hoe is het dan mogelijk om een kwalitatief hoogwaardige foto op te slaan als jpg?. jpg bestanden zijn toch 8 bits? Hoe dat kan, wordt binnenkort uitgelegd.