Vi förklarar dynamiskt omfång

Men vad är då det som kallas för dynamiskt omfång? Kort sagt kan det förklaras som skillnaden eller spannet mellan det ljusaste och det mörkaste som registrerats i bilden. Och vad det är som blir ljusast och mörkast i bilden beror i sin tur på hur mycket ljus som reflekteras från objekten in i din kamera.

Om du fotograferar en grupp människor utomhus där några står i skugga och andra i direkt solljus kan du råka ut för problemet att behöva välja vilken av dem som ska bli korrekt exponerad, alternativt att kameran gör ett automatiskt val åt dig. Personerna i skuggan bli alldeles svarta, och de andra korrekt exponerade –eller tvärtom –personerna i solskenet blir helt vita och de andra korrekt exponerade. Det beror på att din kameras dynamiska omfång inte klarar av att registrera både de ljusaste och de mörkaste delarna av de objekt du fotograferar.

Ögonen ser mer

Men tittar du på personerna så verkar det som om du själv kan se deras ansikten rätt så bra. Anledningen är att ögonen är otroligt effektiva på att anpassa sig till det vi tittar på. Näthinnan har nämligen möjlighet att vid ett och samma tillfälle se skillnader i ljus mellan 6-8 EV-steg* – på en och samma gång. Men eftersom ögat också justerar sig i realtid efter det vi tittar på, kan vi utöka detta omfång till ett totalt dynamiskt omfång som är över 20 EV-steg.

Och dessa 20 ev-steg är egentligen rätt imponerande om vi tittar på hur vår omvärld ser ut. Innebörden av detta är att du – till skillnad från din kamera – kan se både fina slätter, vackra berg och en ljusstark himmel, men samtidigt också se månen lysa upp din omgivning i ett mycket svagt gulvitt ljus. Och skillnaden mellan den ljusaste solen och den mörkaste skuggan i månskenet är rätt stor.

Analog fotografering

Överför vi resonemanget till ett framkallat fotografi får vi ett annat resultat. Den första och största skillnaden med ett foto jämfört med ögonen är att det är ett statiskt fångat ögonblick från en viss tidpunkt. Med detta menas att du i efterhand inte kan ändra det dynamiska omfång som bilden ska ha, det är redan bestämt och spikat vid framkallningen. Och som du läste i stycket innan så är det precis detta spann som ögonen kan ändra.

Därför är vi fast vid det dynamiska omfång som en papperskopia kan visa, vilket är runt 5 EV-steg. Totalt sett är detta också mindre än det omfång som faktiskt kan fastna på själva filmrullen. Ett färgfilms-negativ har ett dynamiskt omfång på runt 8-10 steg, medan en diafilm har ett mindre dynamiskt omfång på runt 5-7 steg. Det är också därför som det är så mycket viktigare att du exponerar rätt med en diafilm än negativfilm, eftersom du har ett mycket mindre spelrum att exponera omkring. Underexponerar du för mycket på diafilmen försvinner detaljerna i svärtan, och överexponerar du för mycket så försvinner detaljerna ut i det ljusa.

Med en negativfilm har du en större frihet att över- eller under-exponera – det dynamiska omfånget gör att ljusskillnaden får plats.

Digital fotografering

Med den digitala fotograferingen har det dynamiska omfånget ökat ytterligare. En sensor i en digital systemkamera kan i dag registrera ett dynamiskt omfång på runt tolv ev-steg, alltså dubbelt så mycket som hos en diafilm. Det här är så klart positivt, eftersom vi kan få ett större spann mellan det ljusaste och det mörkaste i en digital bild.

Men om vi skulle titta på en sådan 12-bitarsbild så skulle den se platt och kontrastlös ut, eftersom den har ett mycket större omfång än våra ögon. Människans syn är inte linjär, vilket innebär att vi måste trycka ihop det stora området av dynamiskt omfång med en tonkurva för att kunna se bilden på ett behagligt och naturligt sätt. Det är också detta som automatiskt sker i kameran när vi fotograferar i jpeg – den förändrar vilka punkter som är de mörkaste och ljusaste i bilden, och lägger på kontrast som stämmer mer överens med ögats omfång.

Men processen är helt matematisk och rätt så övergripande för alla bilder vid jpeg-fotografering, vilket lätt innebär att information klipps bort från bilden. Om du därför i stället fotograferar i råformat så kan du själv välja hur bilden ska framkallas. Genom denna kontroll kan du göra justeringar för att få med mycket mer information i bilden innan du till slut trycker ihop det dynamiska omfånget och sparar det som jpeg. På så vis kan en jpeg-bild direkt ur kameran skilja sig rätt så mycket från en genomtänkt framkallning från en råfil – medan båda filerna i slutändan är sparade i jpeg.

Viktigt att förstå är dock att jpeg-filernas möjliga dynamiska omfång är detsamma, medan vägen dit och de bilddata man tagit med sig på vägen är det som skiljer. Antingen klipper man bort det, eller så komprimerar man ihop det.

Pixlarnas storlek bestämmer

På en digitalkamera är storleken på sensorns pixlar någonting som i stor mån bestämmer hur stort dynamiskt omfång den har. Vi vet att det dynamiska omfånget är skillnaden mellan den ljusaste och mörkaste delen i en bild, vilket innebär att vi kan tänka ungefär så här:

Låt en liten hink representera en liten pixel som samlar in ljusets fotoner, fotoner som här representeras av golfbollar. När du lägger i en golfboll i hinken så representerar detta den mörkaste möjliga pixel som har någon information (en golfboll). Ju fler bollar du lägger i desto mer fylld blir hinken, vilket på en bild gör att pixeln blir ljusare då den fångar in fler fotoner. När hinken är helt fylld har du lagt i tio bollar, vilket representerar den ljusast möjliga pixel som går att få, fler golfbollar får inte plats. Omfånget blir alltså 10 golfbollar, eller fotoner om du så vill.

Men om vi i stället låter en dubbelt så stor hink representera en stor pixel, kan du med en sådan i stället fånga in 20 golfbollar. Omfånget blir alltså 20 golfbollar – dubbelt så stort som för en liten hink. Precis samma sak gäller för en digital sensor, vilket innebär att en stor sensoryta med få pixlar har ett större dynamiskt omfång än en liten sensoryta med många pixlar.'

HDR härmar ögat

Som tidigare beskrivits har ögat möjlighet att justera sitt dynamiska omfång för att se riktigt mörka nyanser, men även riktigt ljusa nyanser, även om den inte kan se hela detta område på exakt samma gång. Den möjligheten finns faktiskt även inom digital fotografering, genom en teknik som kallas för hdr (high dynamic range), eller bilder med högt dynamiskt omfång (hdri).

Tekniken fungerar genom att man tar flera bilder med olika exponeringar för att på så vis kunna fånga hela skillnaden mellan det ljusaste och mörkaste i exempelvis ett landskap. På så vis täcker man in hela det dynamiska omfånget i flera bilder.

Resultatet blir en bild som har mycket högre dynamiskt omfång än vad både skärmen kan visa och vad vi kan se med ögonen. Men genom att trycka ihop tonomfånget, precis som med råfilen som vi diskuterade ovan, kan vi få olika områden med olika ljusstyrka i bilden att hamna inom samma omfång. Tekniken kallas för »tonmappning«, och låter dig anpassa det dynamiska omfånget så att det passar det medium du ska presentera din bild på. Detta innebär att du egentligen inte ökar det dynamiska omfånget när du skapar en hdr-bild, utan det du gör är att du försöker utnyttja det omfång som redan finns på ett effektivare sätt, genom att »framkalla« olika områden i bilden olika.

Det är också en extrem användning av denna teknik som gör att bilderna ser tecknade, ritade eller överdrivna ut.