DIGITALISERING AV BILDER

Hvordan oppstår et fotografi
For å danne et bilde trengs et objektiv, et linsesystem. Lyset som reflekteres fra motivet brytes i linsesystemet, og et gjenspeiling av motivet oppstår i objektivets brennpunkt. Når lyset som danner dette bildet registreres, oppstår et fotografi.
Lys er elektromagnetisk stråling, og opptrer som partikler eller bølger. Stråling med bølgelengde mellom fire og syv titusendels millimeter oppfattes for øyet som synlig lys, langbølget lys ser vi som rødt og kortbølget som blått og fiolett.

Figuren under viser det synlige spekteret fra langbølget rødt til kortbølget blåfiolett lys.

Figur 1: Det synlige spekteret fra 400 til 700 Nanometer

Analog og digital registrering
Lyset som danner bildet i objektivets fokus registreres ved hjelp av et lysfølsomt medium, enten fotografisk film eller en elektronisk bildebrikke. I den fotografiske filmen registreres lyset ved hjelp av sølvkorn, og i bildebrikken ved hjelp av millioner av små lysfølsomme sensorer som til sammen utgjør et rutenett eller en bitmap.

Lysets energi er kontinuerlig, uten noen trinn mellom de ulike bølgelengdene. På film registreres lyset analogt, dvs. med en glidende overgang mellom variasjoner i lysstyrker og fargetoner. Også bildebrikkene i digitale kameraer registrerer lyset analogt, men lysintensitet og farger omregnes til tallverdier i bestemte tonetrinn før de lagres på et digitalt medium, f.eks. kameraets minnekort. Dette utføres ved hjelp av en AD-konverter (analog til digital). Det er viktig at denne konverteren kan gjengi signalene med stor tonedybde, f.eks. med tolv eller fjorten bits tonedybde. Det er disse tallverdiene som utgjør det digitale bildet, og kvaliteten på dataene er avgjørende for hvor godt eller realistisk kameraet er i stand til å gjengi et motiv.

Bildets tonedybde, se side 64 i boken Digital fotografi i praksis.

For at et digitalt bilde skal kunne gjengis, må tallverdiene omdannes til den opprinnelige formen igjen, f.eks. på en skjerm eller en utskrift på papir. Dette skjer ved at tonene og fargene som tallverdiene representerer gjenskapes.

Det usynlige kan bli synlig
Med elektroniske bildebrikker kan også bølgeområder utenfor det synlige spekteret registreres, f.eks. røntgenstråler, radarbølger, radiobølger og ultrafiolett lys. Teknikken med digitalisering av elektroniske signaler ble først benyttet innen astronomien, f.eks. ved å benytte radarsignaler for å danne seg et bilde av Venus' overflate som vedvarende er skjult under planetens tette skydekke. Ved å gjengi signalene som bilder med falske farger, kunne man betrakte planetens overflate som om den var fotografert i synlig lys.

Med digital fotografi slik det interesserer oss, er hensikten å gjengi motivet mest mulig naturtro. Det synlige spekteret registreres i samsvar med hvordan øyet oppfatter toner og fargenyanser.

Bildebrikker
Det benyttes i prinsippet to typer bildebrikker i digitale kameraer, CCD-brikker (Charge Coupled Device) og CMOS-brikker (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Tidligere ga CCD-brikker best resultat, særlig ved svakt lys. Nå er forskjellene i ytelse visket ut.

CCD-brikker benyttes i størst utstrekning, men CMOS-brikker er en stek utfordrer, fordi disse er enklere og billigere å framstille, og bildebrikker av denne typen bruker også betydelig mindre strøm for å registrere det innfallende lyset.

Hvordan registreres farger?
Bildebrikker registrerer i prinsippet lyset som svarthvitt-toner. For at farger skal kunne gjengis, benyttes et rutenett med fargefiltre over bildepunktene, vanligvis i fargene rødt, grønt og blått. Filtre i andre primærfarger kan også benyttes, eventuelt med tillegg av farger ut over primærfargene, for å gjengi motivets farger best mulig i samsvar med hvordan vi (øyet og hjernen) oppfatter dem. Takket være dette rutenettet med filtre kan riktig farge beregnes for hvert enkelt bildepunkt ved hjelp av databehandling i kameraet.

Figur 2: Typisk filter for bildebrikke for å registrere farger.

En type sensor fra Foveon, basert på CMOS-teknologi, registrerer rødt, grønt og blått lys for hvert enkelt bildepunkt. Ved hjelp av disse tre fargene kan hvilken som helst fargenyanse beskrives for hvert bildepunkt.

Denne løsningen er mulig fordi lys med ulik bølgelengde trenger ned i forskjellig dybde i materialet som bildebrikken er laget av. Resultatet er meget høy oppløsning, og bildebrikker fra Foveon gir i praksis omtrent dobbelt så høy detaljoppløsning som løsningen med et rutenett med fargefiltre. Foreløpig benyttes bildebrikker fra Foveon bare i Sigma SD9 og SD10 digitale speilreflekskameraer.

Digitale farger, se side 65 og 114 i boken Digital fotografi i praksis.