Digitalkamera

Nikon D80 Digital SLR

Exilim

En digitalkamera är en kamera där bilden exponeras på en digital bildsensor istället för på en fotografisk film. Bilderna lagras sedan i ett elektroniskt minne. Vanligen har digitalkameror en inbyggd skärm på vilken man omedelbart kan se hur bilden blev. Framkallning behövs inte i vanlig mening, utan bilden skrivs ut direkt på en fotoskrivare eller skickas iväg för utskrift på ett professionellt fotolabb. Det är även vanligt att helt avstå från papperskopior, utan istället direkt visa bilderna på dator eller tv.

Digitala bilder och upplösning

Bildupplösning

Upplösningen av en bild från en digitalkamera begränsas ofta av kamerans sensor (vanligen en CCD- eller CMOS-sensor) som omvandlar ljus till elektriska signaler, och som ersätter filmens roll i traditionell fotografering. De elektriska laddningar leds ut till ett signalbehandlingssystem och sparas på någon typ av minne.

Sensorn består av ett antal pixlar eller ljuskänsliga punkter som i huvudsak räknar fotonerna som träffar sensorn. Antalet pixlar i bildens bredd och höjd bestämmer bildens pixelantal. Till exempel en bild med 640 x 480 pixlar innehåller 307 200 pixlar, eller cirka 307 kilopixel; en bild med 3872 x 2592 pixlar har 10 036 224 pixlar, eller cirka 10 megapixel.

Utformningen av färgpixlarna i en sensor, enligt Bryce E. Bayer, Eastman Kodak, ett så kallat bayerfilter

Antalet pixlar antas allmänt ange bildupplösningen hos en kamera, men det är en missuppfattning. Det finns flera andra faktorer som påverkar en sensors upplösning. Några av dessa faktorer är storleken på sensorn, objektivets kvalitet och hur pixlarna är organiserade (till exempel har en svartvit kamera utan bayerfiltermosaik högre upplösning än en typisk färgkamera). Många digitala kompaktkameror har kritiserats för att ha onödigt många pixlar, i och med att pixlarna (bildpunkterna) kan vara så små att en sensorns upplösning är större än vad objektivet kan leverera.

Nedan följer en tabell över vanligt förekommande sensorstorlekar i digitalkameror på marknaden. Bildsensorns storlek jämfört med analogkamerans standardformat 36 x 24 mm kan anges i ett mått som benämns crop factor (förlängningsfaktor).

Bredd	Höjd	Sidförhållande	Antal pixel	Megapixels	Exempel på kameror
320	240		76 800	0,1
640	480		307 200	0,3	Apple QuickTake 100 (1994)
832	608		505 856	0,5	Canon Powershot 600 (1996)
1024	768		786 432	0,8	Olympus D-300L (1996)
1280	960		1 228 800	1,2	Fujifilm DS-300 (1997)
1280	1024		1 310 720	1,3	Fujifilm MX-1700 (1999)
1600	1200		1 920 000	1,9	Nikon Coolpix 950
2012	1324		2 663 888	2,7	Nikon D1
2048	1536		3 145 728	3,1	Canon PowerShot A75
2272	1704		3 871 488	3,8	Canon Ixus 400
2464	1648		4 060 672	4,1	Canon 1D
2560	1920		4 915 200	4,9	Olympus E-1
2816	2112		5 947 392	5,9	Olympus Stylus 600 Digital
3008	2000		6 016 000	6,0	Nikon D40, D50, D70, D70s, Pentax K100D
3072	2048		6 291 456	6,3	Canon 300D, 10D
3072	2304		7 077 888	7,1	Olympus FE-210
3456	2304		7 962 624	8	Canon 350D
3264	2448		7 990 272	8	Olympus E-500, Olympus SP-350, Canon PowerShot A720 IS
3504	2336		8 185 344	8,2	Canon 30D, 1D II, 1D II N
3520	2344		8 250 880	8,3	Canon 20D
3648	2736		9 980 928	10	Olympus E-410, E-510, Panasonic FZ50
3872	2592		10 036 224	10	Nikon D40x, D200, D80, D60, D3000, Pentax K10D, Sony Alpha A100
3888	2592		10 077 696	10,1	Canon 400D, 40D, 1D III
4064	2704		10 989 056	11	Canon 1Ds
4000	3000		12 000 000	12	Canon Powershot G9
4256	2832		12 052 992	12,1	Nikon D3
4288	2848		12 212 224	12,2	Nikon D2Xs, D2X, D300, D300s, D700, D90, D5000
4368	2912		12 719 616	12,7	Canon 5D
4608	3072		14 155 776	14,2	Sigma SD14
4992	3328		16 613 376	16,6	Canon 1Ds II
5616	3744		21 026 304	21	Canon 1Ds III, 5D II
6048	4032		24 385 536	24,4	Nikon D3x
7212	5142		39 031 344	39	Hasselblad H3D-39
8176	6132		50 135 232	50,1	Hasselblad H3D-50

Ibland anges total sensorstorlek, ibland effektiv bildstorlek i kamerans specifikation.

Är megapixelvärde ett kvalitetsmått?

Medan antalet effektiva pixlar på en sensor definitionsmässigt är ett direkt mått på upplösningen i den slutliga bilden, ska den inte ses som ett exakt mått på detaljrikedomen och skärpeintrycket i den.

Kvalitén på den slutliga bilden påverkas, förutom det använda objektivets kvalitet, även av sensorns fysiska storlek (räknat i kvadratmillimeter). Tillverkarna har tävlat om att öka antal pixlar på sensorn, samtidigt som de minskar på sensorns fysiska storlek (för att minska kamerans totala storlek och därmed vikt). Särskilt gäller detta kompaktkameror. Trots en hög sensorupplösning, blir skärpeintrycket i bilden inte motsvarande.

Många proffskameror visar ett högst modest värde på sensorupplösning, även på sina nyare modeller, och även om samma tillverkare kan ha högre upplösning i sina billigare modeller. Däremot har dessa proffskameror typiskt ganska stora format på sina sensorer, 24 x 35 millimeter eller större, med några undantag, t ex Canon EOS 1D Mark IV från december 2009, som har en sensor av typ APS-H.

Att välja pixlar

Valet av upplösning på kamerans sensor bör göras utifrån brukarens behov och förväntningar. Eftersom flera faktorer spelar in, har antalet pixlar inte en avgörande betydelse men det sätter de teoretiska övre gränserna i format.

Tumregeln vid förstoring/utskrift på fotopapper är att det krävs cirka 300 pixlar/tum (ppi) eller 120 pixlar/cm för en god återgivning. När det gäller bild som skall tryckas kan man gå betydligt lägre, eftersom till exempel offsettryck ändå inte klarar att återge samma höga bildkvalitet som fotopapper. Tumregeln vid offsettryck är istället att man utgår från tryckets rastertäthet i linjer per tum (lpi). Den teoretiska formeln för lägsta upplösning vid offsettryck är:

$lpi \cdot \sqrt{2} = ppi$

Tryckerierna själva använder dock en enklare formel som ger ett resultat med lite marginal:

$lpi \cdot 2 = ppi$

Utifrån en digital bild från en 8 MP-sensor i den professionella klassen och ett optiskt väl presterande objektiv kan man således – med bibehållen bildkvalitet – grovt räknat göra förstoringar i hög fotokvalitet i format upp till cirka 30 x 20 cm så länge bilden inte beskärs. Ökad grad av förstoring ger sedan en successivt avtagande bildkvalitet. Samma bild kan användas i högkvalitativt offsettryck (150 lpi) i format upp till cirka 40 x 27 cm. I dagstidningstryck (85 lpi) och motsvarande förutsättningar går det bra att förstora bilden ända upp till cirka 60 x 40 cm och till och med större.

Vad som här sagts gäller för återgivning i hög kvalitet vid ett betraktningsavstånd som sträcker sig till normalt läsavstånd. Vid större betraktningsavstånd eller lägre krav på kvalitet i återgivningen kan man naturligtvis förstora betydligt mer. Man ska dock inte räkna med att man får ut 8 MP per kanal från digitalkameran, då det över sensorn ligger en filtermosaik bestående av ömsom rött, grönt och blått. Oftast används ett bayerfilter med dubbelt så många ccd-element infärgade med grönt, som med rött eller blått. Det betyder att den verkliga upplösningen på rådatan från den röda och blå kanalen endast innehåller 25 % av pixelinformationen från sensorn. Genom interpolation skapas sedan den slutliga bilden med 8 MP i varje kanal (rgb). Professionella studiokameror har ofta en funktion med flerskottexponering, med vars hjälp man uppnår full upplösning i varje kanal.

För bildskärmsåtergivning (Internet) räknar man med 72 ppi, vilket är ett bra medelvärde på standardbildskärmars upplösning.

Vanliga pixelvärden är:

•  640 x 480
• 1024 x 768
• 1600 x 1200
• 2048 x 1536

Lagring av digitala bilder i kameran

Minnet fungerar som digitalkamerans filmrulle. Det finns en rad olika tekniska lösningar för lagring, varav minneskort såsom Secure Digital- och CompactFlash-kort är de vanligaste. Dessa lagringsmedia finns med kapacitet från cirka 4 MB — 64 GB. Microdrive är en annan lösning med hög kapacitet – över 8 GB – och består av en liten hårddisk inbyggd i ett CompactFlash-kort.

Oftast medföljer ett mindre minneskort på mellan 8 och 16 MB vid köpet. Ytterligare en lagringsmöjlighet är andra digitala produkter som MP3-spelare och flyttbara hårddiskar.

Var bildfilerna ska lagras och hur de ska namnges på det använda minnesmediet framgår i den av ISO utgivna specifikationen DCF (Design rule for Camera File system) som används på de flesta digitalkameror. Denna specifikation, tillsammans med Exif-specifikationen som anger hur innehållet i bildfilen ser ut, utgör idag den dominerade utformningen av lagringsformat för digitalkameror.

Bildkomprimering

På de flesta digitalkameror komprimeras bilden vanligtvis till en JPG-fil. Det finns även modeller som klarar att spara bilden som till exempel TIFF eller RAW, vilket är att föredra om de tekniska kraven på bilden är höga.

Rörliga bilder kan idag hanteras av många digitalkameror dock med mycket varierande kvalitet och teknik. I de fall man vill använda sin digitalkamera som ersättare till sin videokamera bör kameran hantera MPEG-4- eller MPEG-2-format. MPEG-4 som är ett effektivt kompressionsformat ger möjlighet att vid en upplösning på 640 x 480 bildpunkter (motsvarar VHS) lagra över en timme videofilm med stereoljud per GB minnesutrymme.

Avbildningsfel

För avbildningsfel som är generella vid både digital och analog fotografi, se Objektiv : Objektivets brytningsfel.

Vissa typer av störningar i den färdiga bilden är typiska för digitala kameror.

Moiré

Moiré är en typ av interferens som inträffar när två mönster överlagras i en virtuell eller fysisk bild. I vårt fall är det ena mönstret pixelmatrisen som emanerar från bildsensorn, medan det andra kan vara ett mönster i det avbildade objektet – ett punkt- eller rutmönster, raka parallella linjer (staket) m.m.

Detta avbildningsfel kan avhjälpas med att man byter bildvinkel, avstånd eller zoomningsgrad i bilden. Det kan också mildras eller släckas ut i vissa bildhanteringsprogram vid efterbehandlingen.

Brus

Ökat brus syns som en avtagande skärpa i bilden – liknande felaktigt inställt avstånd. I extrema fall även som felaktigt färgade pixlar mitt i ett homogent färgat område. Om bilden är väldigt brokig i mönstret, kan detta sista fall ibland bli osynligt.

Den vanligaste anledningen till brus är att man gått utanför det känslighetsområde som sensorn är avsett för. Varje sensor har ett idealiskt ISO-värde där den tecknar som bäst, vanligen ligger den kring ISO 400. Om bilden är mörkare eller ljusare, måste bildsignalen förstärkas respektive dämpas innan den lagras i bildminnet. Framför allt om bildsignalen måste förstärkas extremt mycket, får bilden mycket brus. Ofta har kameran ett standardintervall inom vilket ISO-värdet kan varieras automatiskt. För mer avancerade kameror, kan man via menyn välja att gå utanför detta intervall, i vissa fall till över ISO 100 000. Att detta måste väljas via meny, beror på att man vill göra fotografen uppmärksam på att bruset kommer att bli högt, och att detta ska användas i extrema nödfall.

Efterbehandligsprogram kan reducera detta brus, men ett bra blixtaggregat är ofta att föredra.

Förlust av nyanser

Hur korrekt nyanser i ljushet och mättnad visas, beror mest på bitdjupet för respektive grundfärg. Teoretiskt är behovet oändligt, men praktiskt väljer man bitdjup på i bästa fall 12–14 bit per grundfärg (RGB) och lika mycket för key color (gråskala). Ju större bitdjup, desto större plats krävs vid lagring av bilden, men även större färgkontrast och gråskalekontrast, det vill säga "skarpare" bild.

Ett vanligt val är bitdjup på 8, vilket leder till att varje bildpunkt i råbilden tar 4 byte i lagring (före eventuell kompression).

Förvrängning vid kompression

För att spara lagringsutrymme, väljer man oftast att komprimera bilden före lagring. För detta används en mer eller mindre smart algoritm som ska bevara alla bilddetaljer så att de kan återskapas vid visning, tryck e.d.

Det vanligaste komprimerade formatet är JPEG (JPG). De enklaste kamerorna har enbart detta format. I vissa fall kan man välja grad av kompression, vanligen uttryckt i procent – ju högre kompression, desto större förvrängning. Vi hög kompression kan man t ex se att en himmel där ljuset avtar jämnt åt ett håll (typiskt vid vinjettering), i stället visas ha olika ljusa band som i en regnbåge, fast blå i färgen.

Detta kan åtgärdas med att välja ett format med mindre kompression, om kameran har sådant tillval.

Endast format helt utan kompression, saknar denna förvrängning. Sådana format är till exempel:

• olika typer av RAW-format (kräver oftast efterbehandling)
• vissa typer av TIFF (TIF)
• PNG
• BMP

Optisk kontra digital zoom

Två typer av zoom finns på digitalkameror: optisk och digital.

Den optiska zoomningen utförs i objektivet, precis som i en analog kamera, och ger en faktisk ökning av förstoringsgraden i bilden. Då man fotograferar på större avstånd och vill komma "nära" motivet, är optisk zoom av stor betydelse.

Den digitala zoomen, som endast innebär en beskärning av bilden direkt i kameran, används som ett tillägg till den optiska zoomen för att ytterligare förstora en del av bilden. I den slutliga bilden innebär detta lägre upplösning och lägre detaljrikedom. Motivet för att ändå beskära bilden redan i kameran kan vara att man vill spara utrymme på minneskortet eller att man saknar möjlighet till senare bildbehandling. Om möjligt bör dock eventuell beskärning helst göras i program för bildbehandling (som ofta levereras med kameran) där det ges bättre möjlighet till kontroll av resultatet. Om man har sådant program och har tillräckligt med lagringsutrymme på minneskortet, kan man glömma digital zoom.

Överföring av digitala bilder till en dator

Det finns många sätt att föra över bilderna från kameran till en persondator, och då är det bra om kameran har motsvarande anslutningar. Det vanligaste överföringssättet är via en kabel från kameran till en USB-port på datorn. Äldre digitalkameror använde ofta överföring via kabel till datorns serieport. Ett annat sätt att överföra bilder från kameror med ett löstagbart minneskort för bildlagring, är via en minneskortsläsare kopplad till datorn. Kameror som är inriktade på videofilmning är i vissa fall utrustade med en Firewire-anslutning. En del kameror kan även föra över bilderna trådlöst via en infraröd port, Wi-Fi eller Bluetooth.

När man ansluter kameran till datorn, visas den oftast som en ny lagringsenhet i operativsystemet. Därifrån kan man ganska lätt kopiera in bilderna manuellt från kameran (eller utnyttja minneskortet för att lagra andra saker än bilder). Oftast medföljer även en programvara från kameratillverkaren för att automatisera överföringen ytterligare.

Mer avancerad användning kan den fristående programvaran gPhoto möjliggöra. T.ex fjärrstyrd bildtagning, ändring av parametrar, diagnostik osv.

Se även

• Fotografi
• Portal:Fotografi
• Kategori:Digitalkameror
• Förlängningsfaktor
• Lista över flashminneskort

Noter och hänvisningar

Denna artikel är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, Digital camera, 14 september 2008.Avsnittet om bildupplösning

Externa länkar

• Kameror - Mer om Digitalkameror
• Digital Photo Review - oberoende recensent av som verkställer djupgående tester av digitalkameror. (engelska)
• Fotoguidens kameraguide - ger hjälp med att välja kamera.
• Förbättrade CMOS-chip till digitalkameror (engelska)