Digitale Fotografie

Japan, Arjen van Blokland; Verenigde Staten, Huub Schuurmans

Inhoudsopgave

Samenvatting
Inleiding
Technologie voor digitale camera's


Opslag van digitale opnamen
Overzicht van beschikbare digitale camera's
Printers
Overzicht van programmatuur
Tot slot
Grafische bestanden voor Internet toepassingen:
Helderheid en kleuren
Bijlagen

Samenvatting

Door de introductie van goedkopere en kwalitatief betere modellen begint de digitale camera interessant te worden voor de consument. Vooralsnog verdringt de digitale camera de conventionele nog niet van de markt hoewel de prijs/kwaliteitverhouding steeds beter wordt. De goedkopere digitale camera wordt nu met name gebruikt bij het produceren van elektronische documenten, voor Internettoepassingen, waaronder e-mail en waar snelle verificatie belangrijk is. Het hart van de camera is nog algemeen een CCD ('Charge Coupled Device'), maar de verwachtingen van geïntegreerde CMOS-chips zijn hooggespannen, zowel wat betreft kwaliteit, energieverbruik als prijs. De opnamen worden vastgelegd op geheugenkaartjes, waarvan drie verschillende typen bestaan.

Digitalisering van de fotografie geeft een hele reeks van nieuwe mogelijkheden tot bewerking, het samenstellen van documenten, albums enz. en het scheppen van virtuele omgevingen. Voor de fotohandel betekent het nieuwe producten en processen en nieuwe concurrenten.

Uit: "Techniek verlegt grenzen, als u begrijpt wat ik bedoel", copyright Marten Toonder en Stichting Toekomstbeeld der Techniek, 1997 (ISBN 90-9010917-X)

[inhoudsopgave]

Inleiding

Ruim 1 miljard fotorolletjes, 32 miljard afdrukken, 20 miljoen camera's en 120 miljoen wegwerpcamera's per jaar, dat is de schatting voor de omvang van de amateurfotografie in Japan en de Verenigde Staten (bron: Japan Camera Industry Association en de Photo Marketing Association in de V.S.). De rol van digitale fotografie is nog bescheiden (minder dan één procent van degenen die een foto- of videocamera bezitten, heeft een digitale fotocamera), maar de verwachtingen zijn hooggespannen (voor marktcijfers zie bijlage C1). Naar schatting zullen in 1997 zowel in Japan als de V.S. bijna één miljoen digitale fotocamera's worden verkocht. Volgens International Data Corporation (IDC) waren daarmee aan het eind van 1997 over de hele wereld ongeveer 3 miljoen digitale camera's in gebruik, waarvan 1,3 miljoen in de Verenigde Staten.

Gevestigde bedrijven in de fotografiemarkt worden plotseling geconfronteerd met spelers uit de consumentenelektronica en PC-branche, zoals Casio, Sony en Hewlett Packard, die hun kans ruiken. Kodak, Canon en Fuji Photo Film zoeken een nieuwe groeimarkt naast de stagnerende markt voor fotorolletjes, waar bovendien de concurrentie toeneemt en de prijzen onder druk staan. De bedrijven uit de PC-branche zien de digitale camera als 'randapparatuur' van de PC (zie Figuur 1). In die optiek kan met een eenvoudige camera worden volstaan waar nauwelijks enige digitale gegevensverwerking plaatsvindt (bijlage C2). Deze opzet mist echter een belangrijk voordeel van de meeste digitale camera's: de mogelijkheid om meteen op een LCD-schermpje de gemaakte foto te beoordelen en eventueel opnieuw te maken.

Figuur 1. Digitale camera als randapparaat voor de PC (bron: bijlage C2)

Het concept van de 'electronic still camera' is voor het eerst in 1970 beschreven in een octrooi van Texas Instruments, maar het duurde tot 1981 voor een dergelijke camera (de 'Mavica' van Sony) op de markt kwam. Deze analoge camera had echter een inferieure beeldkwaliteit. In 1988 lanceerde Fuji Photo Film de eerste digitale camera (DS-IP). De DS-IP was duur en de beeldkwaliteit die gelijk moest zijn aan die van een televisiebeeld liet nog te wensen over. De massamarkt voor digitale fotografie is in 1995 definitief opengebroken door Casio Computer en Epson met de introductie van relatief goedkope digitale fotocamera's voor de consumentenmarkt (verkoopprijs minder dan duizend gulden). Hoewel de kwaliteit van deze camera's (nog) achterblijft bij die van conventionele fototoestellen in dezelfde prijsklasse, biedt digitale fotografie voor een aantal toepassingen interessante voordelen. Digitalisering biedt nieuwe mogelijkheden zoals bewerking en afdrukken via de PC, verzending via e-mail en publicatie via het World Wide Web. Bovendien wordt het proces van opname tot afdruk of publicatie aanzienlijk versneld. Er is geen fotorolletje meer nodig en opgenomen beelden kunnen meteen worden bekeken en desgewenst gemakkelijk worden gewist. Dit is een groot voordeel voor de consument, want volgens Kodak mislukt ongeveer vijf procent van de foto's. Dat zijn er alleen al in de VS bijna één miljard per jaar. Ook uit milieu-oogpunt heeft digitale fotografie voordelen, niet alleen doordat minder opnamen mislukken, maar vooral door het ontbreken van de filmontwikkelstap (mits het batterijverbruik bij digitale camera's beperkt kan worden).

Door voortgang in technologie en groei van de markt wordt de kwaliteit voortdurend verbeterd en gaat de prijs steeds verder omlaag. In de elektronicawinkels van Tokyo zijn nu al lage-resolutie camera's te koop voor minder dan 200 gulden. In de Verenigde Staten kan men digitale camera's o.a. kopen via het Internet, voor prijzen vanaf ongeveer 400 gulden (http://www.digital-solution.com/digital-cameras/).

Zowel de professionele als de amateurfotograaf in Nederland is nog afwachtend. Vragen over de kwaliteit en prijs worden vaak gesteld. Op niet al te lange termijn zullen ingrijpende veranderingen voor met name de detailhandel plaatsvinden. In de Verenigde Staten zijn naast de traditionele foto-ontwikkelaars talrijke bedrijven ontstaan die foto's digitaliseren (scannen), afleveren op floppy of CD en desgewenst op het Internet publiceren (bron: MGI "Directory of over 1700 Photo Retailers to Put Photos on Your Computer", Volume 1, Winter 1997/1998).

In dit artikel wordt aandacht besteed aan de technologie en de toepassingen van digitale fotografie. Hierbij wordt vooral gekeken naar het marktsegment van camera's tot duizend dollar.

[inhoudsopgave]

Technologie voor digitale camera's

Opbouw van de camera

In Figuur 2 is een schematisch overzicht gegeven van een digitale camera. De camera bestaat uit: het optisch systeem met sensor, de analoog/digitaal omzetter (ADC), de besturings- en beeldverwerkingseenheid (ASIC/DSP = 'Application Specific Integrated Circuit/Digital Signal Processing'), het scherm voor weergave (LCD = 'Liquid Crystal Display'), het controlesysteem voor belichting en flits, het ingebouwd geheugen (RAM = 'Random Access Memory') en de opslageenheid ('flash' kaart).

Figuur 2. Schematisch overzicht van een digitale camera

Het optisch en foto-elektronisch systeem bestaat uit een lens, die het optisch beeld van het object projecteert op een beeldsensor, meestal een CCD ('Charge Coupled Device'). Verder is in deze unit besturingselektronica opgenomen voor het CCD. Er zijn ook enkele camera's met een CMOS chip ('Complementary Metal Oxide Semiconductor'), maar deze zijn (nog) van mindere kwaliteit. In de beeldsensor genereren de fotonen van het opvallende licht elektrische signalen die vervolgens gedigitaliseerd worden. De kwaliteit van de camera (oplossend vermogen, dynamisch bereik) wordt voor een belangrijk deel bepaald door de beeldsensor. Digitale camera's hebben enkele standaardfuncties die ook in conventionele camera's te vinden zijn, zoals in- en uitzoomen en instelling voor dichtbij ('macro-switching'). Met digitale camera's kan ook de grootte van het beeld en de beeldcompressieverhouding gekozen worden.

De methode van beeldverwerking in digitale camera's is bijna dezelfde als die van videocamera's. Achter de lens is een laag-doorlaat filter geplaatst, dat kleurenspleten ('color splits') verwijdert door componenten van beelden weg te snijden die kleiner zijn dan de grootte van twee of drie pixels van de beeldsensor. Bovendien wordt ook het infrarood licht weggefilterd. Het toegepaste interliniërings ('interlacing') systeem, dat gebruikt wordt in videocamera's, vereist een sluitersysteem dat de beeldsensor afschermt zodra het hele beeld in één keer is opgenomen. Recent zijn camera's ontwikkeld met een zeer snelle sluiter voor het iris-diafragma. In het beeldverwerkingssysteem zijn ook controle functies opgenomen voor het 'operating system', de automatische scherpstelling en het flitsen. Tevens kunnen de mate van digitale compressie en het bestandstype ingesteld worden.

Er zijn twee systemen voor het vastleggen van de opnamen in gebruik. Eén bestaat uit alleen een ingebouwd geheugen; hierbij worden de bestanden van opgenomen beelden verzonden naar een PC of printer met behulp van een communicatieprotocol. Het andere systeem heeft een verwisselbare geheugenkaart (meestal een 'Flash Memory Card') waarop de bestanden worden vastgelegd. Beide geheugens hebben een capaciteit die voldoende is voor enkele tientallen opnamen en zijn weer opnieuw te gebruiken (zie de paragraaf over opslag van digitale opnamen). Flash-memory wordt wel de 'digitale film' genoemd. Hierbij moet een belangrijke kanttekening geplaatst worden. De traditionele fotofilm legt niet alleen het beeld vast, maar de consument kan kiezen uit verschillende kwaliteiten en lichtgevoeligheden. Flash-memory is daarentegen uitsluitend een opslagmedium. Lichtgevoeligheid en beeldkwaliteit worden bepaald door de eigenschappen van de camera en liggen daarmee grotendeels vast (zie de paragraaf over lichtgevoeligheid en ISO-waarde verderop in dit artikel).

[inhoudsopgave]

Beeldsensor: CCD

De beeldsensor is het vitale deel van de camera waarmee het beeld wordt opgenomen. Twee-dimensionale beelden worden door de beeldsensor geconverteerd naar één-dimensionale signalen. Een kleurenbeeld wordt geproduceerd met behulp van kleurenfilters en aparte elektronische circuits waarmee de kleuren gescheiden worden in de primaire kleuren rood (R), groen (G) en blauw (B). De goedkope modellen hebben CCD's met 200,000 tot 600,000 pixels, de betere camera's meer dan 1 miljoen.

Een CCD-beeldsensor is opgebouwd uit twee halfgeleidende lagen. De eerste laag bestaat uit honderdduizenden lichtgevoelige elementen (fotodiodes) die in een rasterpatroon op een glazen oppervlak zijn aangebracht. De fotodiodes corresponderen met de pixels (beeldpunten) van het digitale beeld dat wordt opgebouwd. Deze pixels zijn vergelijkbaar met de korrel in conventionele film. De fotodiodes zijn geleidend verbonden met een tweede halfgeleidende laag die onderling in verticale lijnen met elkaar verbonden zijn (zie Figuur 3). Bij iedere nieuwe beeldopname wordt met behulp van een hoogfrequente spanning het ladingsbeeld overgezet naar de tweede laag. Vervolgens geven de cellen van de tweede laag hun lading één voor één af waardoor een één-dimensionaal elektrisch signaal ontstaat.

De pixels op een CCD hebben een vierkante of rechthoekige vorm. De vierkante vorm wordt echter steeds meer toegepast omdat dan bij de reproductie van de opgenomen beelden voor monitoren en printers geen conversie van de data nodig is. Bovendien kunnen beelden met vierkante pixels eenvoudiger geroteerd of getransformeerd worden.

Bij het uitlezen van het CCD wordt de zogenaamde 'progressive-scan interline tranfer' (PS-IT) het meest toegepast. Deze methode geeft een betere dynamische en verticale beeldresolutie dan bij de 'interlace-scan interline transfer' (IS-IT). Het PS-IT systeem is gebaseerd op de 'non-interlaced' methode die wordt gebruikt bij scanners. Alle pixels worden hierbij onafhankelijk uitgelezen zonder het gebruik van een mechanische sluiter. Met deze methode wordt de informatie tweemaal zo snel in één keer uitgelezen.

Een voorbeeld van een 2/3-inch (17 mm) CCD met 1.3 miljoen pixels is te zien in Figuur 3. De karakteristieken van deze CCD zijn gegeven in Tabel 1. Deze CCD heeft een pixelgrootte van 6.7 m2 en het aantal actieve pixels is 1280 x 1024 (het totaal aantal pixels is 1300 x 1300). Met behulp van een 3-fasen driver worden de verticale CCD registers uitgelezen (zonder interliniëring). Bij een beeldfrequentie van 12 Hz is de uitleesfrequentie dus 20.25 MHz.

Figuur 3. Opbouw van een 2/3-inch (17 mm) CCD met 1.3 miljoen pixels

Tabel 1. Specificaties van een 2/3-inch (17 mm) CCD met 1.3 miljoen pixels

Aantal actieve pixels1280 x 1024
Sampling frequentie20.25 MHz
KleurenfiltersGreen-checker-patterned red-green line sequence
Beeldfrequentie12 beelden per seconde
Beeldfrequentie, zwart-wit preview24 beelden per seconde
Gevoeligheid1.3 V (1x.s) (groene signaal)
2.4 V (1x.s) (zwart & wit)
Verzadigingsniveau400 mV
'Smear' (V/10 methode)-92 dB bij 12 beelden per seconde
Donkersignaal4 mV bij 12 beelden per seconde
Elektronische sluiter1/12 - 1/10000 seconde

[inhoudsopgave]

Beeldsensor: 'Active Pixel' CMOS

Hoewel op dit moment CCD's toonaangevend zijn, is er een goede kans, dat op niet al te lange termijn CMOS-beeldsensoren de markt zullen veroveren. Een voorwaarde hiervoor is dat de problemen met de beeldkwaliteit (t.g.v. ruis) en de lagere lichtgevoeligheid worden opgelost. CMOS-chips zijn inherent goedkoper te produceren in grote aantallen in standaard halfgeleiderfabrieken, verbruiken veel minder energie (tot een factor honderd) en bovendien kunnen in de chip andere functies, zoals analoog-digitaal omzetting, geïntegreerd worden. Een fundamenteel verschil met een CCD is dat elke pixel niet alleen een lichtgevoelig element bevat, maar ook een versterker en transistor circuit voor de pixel-gewijze uitlezing van het signaal (zie Figuur 4).

Figuur 4. Schematische opbouw van een Active Pixel CMOS (bron: Photobit)

Het belangrijkste probleem met CMOS was tot nu toe de ruis, waardoor de beeldkwaliteit inferieur was aan die van CCD's. Door een groep medewerkers van het NASA Jet Propulsion Lab te Pasadena werd in 1992 een methode ontdekt om deze ruis te onderdrukken, waardoor voor het menselijk oog de kwaliteit vergelijkbaar is geworden met die van een CCD. Ze startten op basis van een exclusieve licentie het bedrijf Photobit om deze vinding te commercialiseren onder de naam TNC ('Truebit Noise Cancellation'). Kodak en Motorola hebben recent aangekondigd, dat ze op basis van deze technologie de commerciële productie van CMOS beeldsensoren in de loop van 1998 zullen starten. Ook Toshiba is actief betrokken bij de ontwikkeling en toepassing van CMOS beeldsensoren in digitale camera's.

Een andere methode van ruisonderdrukking wordt toegepast in de Vision Active Pixel CMOS. De sensor wordt twee keer snel na elkaar uitgelezen zonder 'reset': een keer zonder belichting als referentie en een keer belicht. Vervolgens worden de beelden vergeleken en wordt de ruis 'afgetrokken'. Sound Vision brengt twee SVMini-camera's op de markt. Deze sensor is ook het hart van de ViviCam 3000 van Vivitar ($ 400) en de SharpSet 8000 van Umax.

De verwachting is dat de prijs van digitale camera's verder zal dalen door de vervanging van de dure CCD's (ongeveer $ 40 per stuk) door CMOS beeldsensoren (referentie: Electronic Business Today, augustus 1997, pag. 22). Het belangrijkste pluspunt is het veel lagere energieverbruik (digitale fotografie is op dit moment vooral 'big business' voor de batterijfabrikanten). Het energieverbruik van de Toshiba PDR-2 met CMOS beeldsensor is bijvoorbeeld slechts ééntiende van dat van een vergelijkbare CCD camera. Volgens de fabrikant gebruiken de SVMini's maar éénhonderdste van de 'normale' hoeveelheid energie. Door het gebruik van CMOS beeldsensoren zullen camera's veel kleiner kunnen worden (ter grootte van een suikerklontje). Daardoor worden mobiele toepassingen (bijvoorbeeld in elektronische agenda's (PDA's), mobiele telefoons en draagbare computers) en toepassingen op afgelegen locaties (bijvoorbeeld voor bewaking) mogelijk.

[inhoudsopgave]

Signaalverwerking

De elektronica die in digitale fotocamera's wordt toegepast voor het verwerken van het opgenomen beeld is bijna identiek aan die van videocamera's. Evenals in videocamera's wordt een halfgeleidersensor toegepast voor de opname van het beeld, dat bestaat uit de signalen voor lichtintensiteit en kleur. Verder is een digitale camera uitgerust met automatische functies als belichting ('auto exposure', AE), scherpstelling ('auto focus', AF) en kleurinstelling ('auto white balance', AWB). Voorts is er een verbinding naar de datacompressie-eenheid (DCT, 'Discrete Cosine Transform') en een reproductiemogelijkheid om het beeld te laten zien op een LCD-beeldschermpje.

Figuur 5. Schematisch overzicht van het elektronisch circuit in een goedkoop type camera. Bron: Techno Japan, januari 1997.

Figuur 6. Schematisch overzicht van het elektronisch circuit in een professioneel type camera. Bron: Techno Japan, januari 1997.

Een schematisch overzicht van de signaalverwerking en het elektronisch circuit bij een goedkoop en een professioneel model zijn gegeven in respectievelijk Figuur 5 en 6. De goedkope camera heeft een complementair CMYB (cyaan, magenta, yellow, black) kleurenfilter, terwijl in het duurdere model een primair RGB ( rood, groen, blauw) filter wordt gebruikt. Het analoge uitgangssignaal van het CCD passeert een complementair double sampling (CDS) circuit om de 'reset' en laagfrequente ruis van het CCD te reduceren. Vervolgens wordt het signaal boven een nominale waarde in een 'gamma' of 'nu' circuit tot de helft op niet-lineaire wijze gecomprimeerd. Op deze manier is een oplossend vermogen van 9 of 10 bits voldoende om data van zeer goed belichte beelden te verwerken. De gedigitaliseerde gegevens worden voor digitale signaal verwerking (DSP) doorgegeven aan de IPP (in Figuur 5) of de Y/C processor en de LSI (in Figuur 6). De belangrijkste functies van deze onderdelen zijn het scheiden van de kleuren van het CCD en het toevoegen van de lichtsterkte- en matrixsignalen nadat deze door het matrixcircuit zijn bewerkt.

[inhoudsopgave]

Lichtgevoeligheid (ISO-waarde)

Bij een fotografische opname hangt de belichting af van het gefotografeerde object (lichtsterke, kleur en reflectie) en de camera-instelling (sluitertijd, diafragma en eventuele filters). Voor een optimaal beeld moet de belichting in overeenstemming zijn met de lichtgevoeligheid van het opnamemedium (film of sensor). Om, in analogie met de lichtgevoeligheid ("snelheid") van fotografische film, de lichtgevoeligheid van digitale camera's vast te leggen is door ISO/TC42/WG18 ('International Organization for Standardization, Technical Committee 42, Working Group 18') een concept ISO-norm opgesteld (ISO12232, 10 oktober 1997). Het streven is de ISO-waarden op elkaar af te stemmen, zodat bij overeenkomende ISO-waarde dezelfde belichting gehanteerd kan worden. Een exacte overeenkomst is niet mogelijk. Digitale camera's hebben soms een instelbare versterking en bij gewone film beïnvloedt het ontwikkelproces de praktische lichtgevoeligheid. De gevolgen van een verkeerde belichting zijn ook verschillend. Bij gewone film resulteert onderbelichting in foute kleuren. Bij een digitale camera kan weliswaar bij een onderbelichte opname de mate van elektronische versterking worden aangepast, maar er ontstaat dan relatief veel ruis. Anderzijds resulteert overbelichting van een CCD in oversturing van de sensor wat zichtbaar wordt in het wegvallen van detailering in de lichtste gedeelten en eventueel overstraling naar nabijgelegen delen van het beeld.

Om rekening te houden met de mogelijkheid van een variabele elektronische versterking kan bij digitale camera's behalve de ISO-"snelheid" ('speed') ook de "bandbreedte" ('latitude') van die snelheid gedefinieerd worden. Als de verlichting ruim voldoende is zal de ISO-waarde gebaseerd op het voorkómen van oversturing gehanteerd worden, wat de beste resultaten oplevert. Onder andere omstandigheden (bijvoorbeeld om maximale scherptediepte te verkrijgen of korte sluitertijden) is de minimale, acceptabele belichting en dus de waarde, gebaseerd op de hoeveelheid ruis die nog juist acceptabele beelden geeft, relevant. De maximaal acceptabele signaal/ruis-verhouding volgens de ISO-standaard is 10. De ISO-waarden worden vermeld als "ISO xxx D" voor daglicht en "ISO xxx T" voor kunstlicht ('Tungsten').

[inhoudsopgave]

Opslag van digitale opnamen

Typen bestanden

Op dit moment bestaat er een veelvoud aan grafische bestandstypen. De ISO werkt aan de standaardisatie hiervan in het ISO/TC12/WG18 (Technical Committee on Photography, Working Group 18), vooral met het oog op de uitwisselbaarheid van geheugenkaarten. In essentie wordt van het opgenomen beeld de informatie van alle beeldpunten (pixels) vastgelegd in een 'bitmap'. Deze bestanden verschillen dus wezenlijk van de grafische vectorbestanden die door tekenprogramma's worden gegenereerd, waarbij de informatie over de beeldelementen en niet over de pixels wordt vastgelegd.

ISO schrijft drie grafische bestandstypen voor. SISRIF ('Still Image, Sound and Related Information Format'), EXIF ('Exchangeable File Format') en TIFF/EP ('Tagged Image File Format/Electronic Photography'). SISRIF is het oudste en wordt nog maar in enkele camera's toegepast. EXIF maakt gebruik van een vierkante pixelordening die goed uitwisselbaar is met de bestandstypen voor PC's. Om deze reden zijn verschillende modellen verkrijgbaar met dit format. EXIF is gebaseerd op TIFF, dat veel wordt toegepast als bestandstype voor niet-gecomprimeerde beelden en op JPEG (Joint Photographic Experts Group) voor gecomprimeerde beelden. Het TIFF/EP format is zo opgebouwd dat het geschikt is voor JPEG compressie waardoor niet-gecomprimeerde en gecomprimeerde bestanden niet separaat verwerkt hoeven te worden. TIFF/EP heeft zoveel gemeen met EXIF dat een integratie van beide typen in de nabije toekomst voor de hand ligt. De consument merkt niet welk bestandstype wordt gebruikt, omdat de bijgeleverde software voor de conversie zorgt.

Compressie van de beelden is echter noodzakelijk om niet minuten lang te hoeven wachten bij het overzenden van de foto's van de camera naar de computer. Ook voor Internettoepassingen is het gebruik van gecomprimeerde bestandstypen noodzakelijk: GIF (Graphic Interchange Format, maximaal 8 bits/pixel en dus maximaal 256 kleuren) en JPEG (24 bits/pixel en 'millions of colors'), zie kader. Een jaar geleden werd door een groep van toonaangevende Amerikaanse bedrijven een nieuwe grafische standaard voorgesteld, het FlashPix format, dat een aantal voordelen biedt (zie tekstblok). De digitale camera's die nu op de markt zijn gebruiken veelal JPEG.

[inhoudsopgave]

Opslagmedia

De meeste digitale foto camera's hebben naast een ingebouwd geheugen en de mogelijkheid om met behulp van een kabeltje de opnamen uit te lezen en over te brengen naar een PC, een uitwisselbare geheugenkaart. De nieuwste digitale camera's gebruiken 'flash-memory cards'. Dit zijn kleine plastic kaartjes met één of meer geheugenchips die uitgelezen en gewist kunnen worden. Flash memories genieten de voorkeur boven magnetische of optische media vanwege omvang, energieverbruik en betrouwbaarheid. Flash-memory houdt de gegevens vast zonder elektrische spanning ('non-volatile'). Voorheen werd flash-memory voornamelijk gebruikt als 'Read Only Memory' (ROM) in computers en niet voor massa-opslag. De reden hiervoor is dat flash-memory aanzienlijk duurder was dan andere opslagmedia. In Figuur 7 is de prijs per bit vergeleken van halfgeleider geheugens (flash memories en DRAMs) en magnetische geheugens. Omdat een geheugen van enkele megabytes (MB) voldoende is voor digitale camera's, kan het aandeel van een flash-memory card in de prijs binnen de perken worden gehouden.

Figuur 7. De prijs per Megabyte voor verschillende soorten opslagmedia.

(Bron: Techo Japan, januari 1997).

Er zijn twee typen in gebruik: bij het meest toegepaste type ("CompactFlash") is naast de geheugenchip(s) een controller-chip ingebouwd en wordt een disk drive nagebootst met een standaard ATA ('AT Attachment') aansluiting. Deze ATA-standaard werd door de PCMCIA ('Personal Computer Memory Card International Association') ontwikkeld voor geheugenschijven in draagbare computers. Omdat geen speciale software nodig is, zijn deze kaarten gemakkelijk uitwisselbaar met andere apparatuur. Een kaart van dit type kan direct in een gestandaardiseerde aansluiting gestoken worden of in een PCMCIA/ATA-aanpassingskaart en is daardoor niet alleen geschikt als "digitale film" maar ook voor mobiele telefoons, pagers, draagbare computers en - in de medische technologie - voor het vastleggen van patiëntgegevens. Er zijn ook speciale apparaatjes voor uitlezing via de parallele poort van een PC (deze kosten ongeveer $ 100, zie bijlage C3). Het andere type ('linear flash array') is vergelijkbaar met een EPROM ('Erasable and Programmable Read Only Memory') chip. De kaart bevat géén controller-chip en voor de interactie met de PC moet speciale FFS ('Flash File System') en FTL ('Flash Translation Layer') software toegepast worden. Het betekent dat deze kaarten minder gemakkelijk uitwisselbaar zijn.

Figuur 8. De 'digitale-film'soorten op een rijtje: de Compact Flash, SmartMedia en Miniature card

De strijd om standaardisatie is volop aan de gang en verschillende coalities zijn gevormd rond een aantal producten (zie Figuur 8):

De bovengenoemde kaarten zijn een stuk kleiner dan de bekende PCMCIA-kaarten (die zijn 86 x 54 mm), maar passen via een adapterkaart in dezelfde aansluiting. De CF kaarten hebben een martkaandeel van 80%, terwijl 20% van de camera's is uitgerust met de SSFDC. Toshiba en Sandisk hebben in augustus 1997 een 'cross-license' overeenkomst gesloten waardoor beide bedrijven wereldwijd gebruik kunnen maken van elkaars patenten voor ontwerp en productie van flash-memory-kaarten.

De schrijfsnelheid is 350 kB/s. Als de gecomprimeerde hoeveelheid data van een beeld 300 kB is, duurt het minder dan 1 seconde voor het is opgeslagen. Het aantal opnamen dat opgeslagen kan worden hangt af van het aantal pixels en de gekozen beeldkwaliteit (namelijk de mate van compressie). Op een 4 MB kaart kunnen bijvoorbeeld vier ('superkwaliteit') tot vijftig ('standaardkwaliteit') opnamen opgeslagen worden.

De kaarten zijn nog vrij prijzig (zie Tabel 2 voor een indicatie van de prijzen in de VS), maar door technologische verbetering en toenemende massaproductie daalt de prijs per MB jaarlijks met zo'n 25 % (zie Figuur 7). Eén van de ontwikkelingen is de 'double density' chip, waarbij met vier spanningsniveau's gewerkt wordt en twee bits per cel kunnen worden opgeslagen.

Tabel 2. Prijzen van SanDisk CompactFlash (ref. www.pcconnection.com, najaar 1997)

4 MB$ 80
6 MB$ 125
8 MB$ 150
10 MB$ 170
15 MB$ 190
20 MB$ 300
30 MB$ 460

Een andere mogelijkheid voor het opslaan van beelden maakt gebruik van floppies of MiniDisks. Bij het Mavica model van Sony wordt een floppy als opslagmedium gebruikt. Met de PC kan de floppy eenvoudig worden uitgelezen. In november 1997 heeft Iomega een zeer kleine 'spin disk' aangekondigd voor 1998. Deze "clik!"-disk is 5 x 5 cm, kost $ 10 en heeft een capaciteit van 40 MB. De 'drives' zouden ongeveer $ 200 gaan kosten. Het aantrekkelijke is natuurlijk de lage prijs, maar de mechanische betrouwbaarheid en het energieverbruik zijn punten van zorg met name bij de toepassing in digitale camera's.

[inhoudsopgave]

Verbindingen met andere apparatuur

Behalve het uitwisselen van opnamen via de geheugenkaartjes kunnen met de meeste camera's ook bestanden worden geëxporteerd naar een PC via een seriële (RS-232, 115 kbps) of parallele (IEEE) aansluiting en binnenkort via USB ('Universal Serial Bus', 12 Mbps). Hierbij haalt de PC de gegevens op (het 'pull'mechanisme). De opzet wordt omschreven in de standaard ISO15740-1, "Photograhpy - electronic still picture imaging - command language for digital imaging devices". Veel camera's hebben bovendien een 'video-out' kanaal voor aansluiting op een videorecorder of tv-toestel.

Daarnaast is een ontwikkeling gaande om directe aansluiting op een netwerk of op andere apparatuur zoals printers en opslagmedia mogelijk te maken, aangestuurd vanuit de camera ('push'). Hierbij neemt de camera de functies van de PC over (zoals de bewerking van het beeld, aanpassen van kleur, helderheid, contrast, afmetingen en uitsnijding en de aanpassing aan de eigenschappen van bijvoorbeeld de printer). Dit is dus een geheel andere opzet dan die in Figuur 1 waar de PC een centrale plaats inneemt. Het nadeel is, dat het niet eenvoudig lijkt rekening te houden met allerlei specifieke eigenschappen van de randapparatuur. In een variant op dit basis 'push'-model communiceert het aangesloten apparaat met de camera. De bediening gebeurt vanaf de camera. De standaard voor dit communicatieprotocol moet echter nog ontwikkeld worden.

[inhoudsopgave]

Overzicht van beschikbare digitale camera's

De belangrijke kwaliteitsfactoren van digitale camera's zijn het oplossend vermogen, het dynamisch bereik, de kleurenweergave en de lichtgevoeligheid. Het oplossend vermogen wordt niet alleen bepaald door het aantal pixels, maar ook door de combinatie van optisch systeem en CCD. Door de minieme afmetingen van het CCD worden hogere eisen gesteld aan de optiek dan bij een gewone camera, waar de kwaliteit van de film bepalend is voor het oplossend vermogen. Het dynamisch bereik (aantal grijstinten tussen wit en zwart) wordt bepaald door de grootte van de sensor, de elektronische ruis en het aantal bits per pixel. Digitale camera's kunnen niet beoordeeld worden op grond van technische specificaties alleen, praktijktesten zijn onontbeerlijk.

Een overzicht van commercieel beschikbare camera's is gegeven in Tabel 3 en 4. In de bijlagen T1 en C3 zijn brochures opgenomen van digitale camera's die beschikbaar waren in respectievelijk Japan en de V.S. in oktober 1997. De prijzen zijn exclusief de geheugenkaarten en andere accessoires zoals batterijen.

In oktober 1997 zijn zowel Olympus als Kodak op de markt gekomen met camera's onder de US $ 1000, waarmee foto's met meer dan 1 miljoen pixels gemaakt kunnen worden. De Camedia C-1400L is de eerste 'single-lens' reflexcamera met een CCD met 1.41 miljoen pixels (zie bijlage T1). Toshiba is op de markt gekomen met de PDR-2 Allegretto die is uitgerust met een CMOS-beeldsensor. Sharp en Sony hebben modellen waarin Minidisks gebruikt worden als opslagmedium met een capaciteit van 140 MB.

Tabel 3a. In Japan verkrijgbare digitale camera's voor de consumentenmarkt (najaar 1997)

MerkModel ResolutieGeheugen Prijs
CanonPowershot 350640 x 480 CF Card 2MB¥ 31,800
CanonPowershot 600832 x 600 CF Card 2MB
CasioQV-11320 x 240 Intern 16 MB
Casio QV-100640 x 480 Intern 32 MB
CasioQV-300640 x 480 Intern 32 MB
EpsonColario

CP-500

1024 x 768Intern 4MB

CF card 4-8 MB

¥ 62,800
FujifilmClip-it DS-10 640 x 480Smartmedia 4 MB ¥ 19,800
FujifilmClip-it DS-20 640 x 480Smartmedia 4 MB ¥ 29,800
Fuji XeroxXD-5301280 x 1000 PCMCIA 5-20 MB¥ 248,000
KonicaQ-min640 x 480 CF card 2MB¥ 28,800
MitsubishiDJ-1000504 x 376 CF card 2 MB
NikonCoolpix 100512 x 480 PC card

Intern 1 MB

¥ 46,800
OlympusC-420L640 x 480 Smartmedia 2-8 MB¥ 44,300
OlympusC-820L1024 x 768 Smartmedia 2-8 MB¥ 61,500
OlympusC-1000L1024 x 768 Smartmedia 2-8 MB¥ 75,900
OlympusC-1400L1280 x 1024 Smartmedia 2-8 MB¥ 98,000
PanasonicCoolshot II 640 x 480Intern 2 MB¥ 64,800
RicohDC-3640 x 480 Intern 4 MB¥ 36,000
SanyoDSC-V1640 x 480 Intern 4 MB¥ 38,000
SegaDigio320 x 480 Smartmedia 4 MB¥ 29,800
Sharp VE-LC1640 x 480 Intern 4 MB¥ 39,800
SharpVE-LS5720 x 480 Intern 4 MB¥ 29,800
SharpMD-PS1640 x 480 Minidisk 140 MB
SonyDSC-F2640 x 480 Intern 4 MB¥ 75,000
SonyDigital Mavica FD-7 640 x 480Floppy Disk 1.44 MB ¥ 66,500
ToshibaPDR-2 Smartmedia¥ 37,600
ToshibaAllegretto640 x 480 Smartmedia 4 MB¥ 37,600

(¥ 100 = fl. 1,65 / 5 december 1997)

[inhoudsopgave]

Tabel 3b. Homepages van diverse Japanse cameramakers (vaak is de informatie ook in het Engels)

Olympus www.olympus.co.jp

Toshiba www.toshiba.com

Ricoh www.ricoh.co.jp

Sanyo www.sanyo.co.jp

Sharp www.shrap.co.jp

Panasonic www.panasonic.com

Nikon www.klt.co.jp/Nikon/EID/Digital_Cameras/

Casio www.casio.co.jp/English/

FujiFilm home.fujifilm.com

SEGA www.sega.co.jp

Epson www.epson.co.jp

Chinon www.chinon.co.jp

Mitsubishi www.mitsubishi.com

Volgens een onderzoek van International Data Corp. (IDC) wordt in de V.S. drie-kwart van de digitale camera's gekocht door zakelijke gebruikers. Kodak is hier marktleider, gevolgd door Apple, Casio en Olympus en verder Canon en Epson. De sterkste groei in deze markt komt van de kleine, 'aangelijnde' camera's die direct aan de PC verbonden zijn.

Tabel 4a. Een aantal van de in de V.S. verkrijgbare digitale fotocamera's voor de consumentenmarkt (najaar 1997).

MerkModel ResolutieGeheugen Prijs indicatie
Bijlage C3
AgfaePhoto 307640x480 Intern$ 500
AppleQuicktake 150 640x480Intern$ 650
CanonPowershot 350640x480 CF card$ 580
x
CanonPowershot 600832x608 CF card$ 680
x
CasioQV-10A320x240 Intern$ 376
CasioQV-30320x240 Intern (16MB)$ 700
CasioQV-100640x480 Intern (16MB)$ 586
CasioQV-120640x480 Intern 2 MB$ 586
ChinonES- 1000 501x370 Proprietary/
Type II
$ 365
ChinonES-3000 640x480 Proprietary/
Type II
$ 859
Dycam4496x365 Intern$800
Dycam10-C640x480 - $ 1000
Eastman KodakDC-20493x373 Intern$ 200
Eastman KodakDC-25493x373 Intern 2 MB
Type II, CF
$ 300
Eastman KodakDC-40756x504 Intern?
Eastman KodakDC-50756x504 Type II$ 500
Eastman KodakDC-120 1280x960CF card$ 800
Eastman KodakDC-210 1152x864CF card$ 900
EpsonPhotoPC 640x480 Proprietary$ 300
EpsonPhotoPC 500640x480 Intern 2 MB$ 500
x
EpsonPhotoPC 6001024x768 Intern 2 MB, CF$ 800
x
FujifilmDX-5640x480 SmartMedia $ 300
x
FujifilmDX-7640x480 SmartMedia$ 500
x
HP Photosmart640x480 2 MB card$ 400
KonicaQ-mini640x480 CF card$ 600
MinoltaDimage V640x480 SmartMedia$ 350
MitsubishiDJ-1000320x240 CF card$ 250
NikonCoolPix 100512x480 1 MB intern$ 400
NikonCoolPix 300640x480 4 MB intern$ 700
x
OlympusD-220L540x480 SmartMedia$ 500
x
OlympusD-320L1024x768 SmartMedia$ 700
x
OlympusD-500L1024x768 SmartMedia $ 900
x
OlympusD-600L1280x1024 SmartMedia $ 1300
x
PhilipsESP2640x480 4 MB intern$ 400
x
PretecDC-300480x360 2 MB intern
x
PretecDC-500640x480 4 MB intern
x
PretecDC-600640x480 2 MB intern, CF
x
RicohRDC-2768x576 2 MB intern, PC card type I, II$ 600
x
RicohRDC-2E768x576 2 MB intern, PC card type I, II $ 500
x
RicohRDC-300640x480 4 MB intern $ 450
x
RizDCC 9500640x480 Proprietary$ 860
SharpVE-LC2 4 MB$ 500
x
SonyDSC-F1640x480 4 MB Intern$ 600
SonyMavica FD5640x480 3.5" floppy$ 500
SonyMavica FD7640x480 3.5" floppy$ 700
Sound VisionSvmini-2 1000x800 (CMOS)Flash card $ 400
x
Sound VisionSvmini-209 2000x1600 (CMOS)Flash card $ 480
x
ToshibaPDR-2 SmartMedia$ 500
UMAXPhotorun504x376 2MB CF card
x
UMAXMDX-80001000x800 2,5 MB en 2MB CF card$ 480
x
VivitarVivicam 2000 480x3200.5 MB
x
VivitarVivicam 2500 320x2402 MB
x
VivitarVivicam 3000 1000x800 (CMOS)4 MB Type I card
x
VivitarVivicam 3100 1920x1600 (CMOS)2MB card
x

(bron: onder andere http://www.mediaminds.com, http://www.pcconnection.com en HomePC october 1997; $ 1,00 = fl 2,00)

[inhoudsopgave]

Tabel 4b. In de V.S. verkrijgbare 'tethered' digitale camera's tot $ 1000 (najaar 1997)

N.B. deze camera's kunnen uitsluitend 'aangelijnd', gebruikt worden, dat wil zeggen: verbonden met een computer, maar zijn ook geschikt voor videoconferencing.

Vendor
Model
Resolutie Prijs
Bijlage C3
Star Dot TechnologiesWincam 640x480$ 200
ConnectixQuickcam VC 640x480 $ 90
x
Eastman KodakDVC300 640x480$ 180
PixeraPixera Personal 1260x960 $ 800
Vista ImagingVicam1280x960 $ 200
x
VivitarMPP-4352x288 (CMOS)
x
ComproD-Cam640 x 480

(bron: onder andere http://www.mediaminds.com, http://www.pcconnection.com en HomePC october 1997; $ 1,00 = fl 2,00)

[inhoudsopgave]

Printers

Bij een digitale fotocamera hoort natuurlijk ook de digitale donkere kamer. Er zijn speciale printers op de markt voor het afdrukken van kleurenfoto's, maar in veel gevallen kunnen ook de gewone kleurenprinters gebruikt worden. De kwaliteit van de beschikbare kleurenprinters is direct gerelateerd aan de prijs. De eenvoudige instapmodellen voor de prijs van zo'n honderd dollar hebben maar één printkop die voor overschakelen van zwart-wit op kleurenprinten telkens verwisseld moet worden. Het zwart van de kleurenkop geeft een modderkleur. De snelheid laat ook te wensen over. Drie tot vier pagina's voor zwart-wit printen, terwijl het printen van een kleurenpagina een paar minuten in beslag neemt.

De consument kan beter iets dieper in de buidel tasten. Vanaf $ 250 zijn printers beschikbaar die met twee koppen zijn uitgerust, een kleuren en een zwarte. Deze printers zijn sneller (4 - 6 pagina's per minuut). Canon, NEC, Epson en HP hebben in deze kwaliteitscategorie printers op de markt. Deze printers zijn echter nog niet speciaal gemaakt voor het afdrukken van foto's. De kwaliteit van de afdrukken benadert nog lang niet die van de foto-printshop. Canon heeft een printer op de markt met een 7-kleurenkop. De afdruk wordt beschermd door een doorzichtig plastic laagje dat het papier waterafstotend maakt.

De bovengenoemde oplossingen hebben als eigenschap dat de computer een centrale plaats inneemt. Dit najaar zijn een aantal printers op de markt gekomen waar geen computer meer aan te pas hoeft te komen. De gegevens worden draadloos door middel van infrarood of met een kabeltje naar de printer gestuurd. Bij enkele modellen is het ook mogelijk om de geheugenkaart met gegevens in de printer te steken. De afdruktechniek is gebaseerd op het 'sublimation thermal transfer system'. De kwaliteit van dit thermisch afdrukproces is zeer redelijk. De gangbare resolutie varieert van 200 tot 380 dpi. Het afdrukpapier bevindt zich in een tape cartridge. Op dit moment zijn alleen papierformaten kleiner dan A4 beschikbaar. Er zijn reeds digitale fotoprinters op de markt voor ¥ 20,000 en $ 150. In bijlage T1 is meer informatie opgenomen over de beschikbare printers in Japan.

Voor de consument in Japan die nog geen printer wil aanschaffen, zijn printers beschikbaar in de 'convenience stores' die op elke hoek van de straat te vinden zijn. Deze uitgebreide kruideniers die een winkeloppervlak van minder dan 60 m2 hebben, concurreren met het aanbieden van 'high-tech' diensten waar de Japanners dol op zijn. De Digipri is een digitale printer uitgevoerd als een verkoopautomaat. De afmetingen zijn 1120 x 600 x 600 mm (hxbxd). Verschillende media (Smartmedia, PCMCIA, Minidisk, floppydisk en DVD) kunnen door het apparaat worden uitgelezen. De gegevens kunnen ook rechtstreeks via een serieel kabeltje (RS-232) naar de automaat worden overgestuurd. Voor de meeste typen camera's is de Digipri reeds geschikt gemaakt. De foto's kunnen op twee manieren worden afgedrukt. De zogenaamde 'Quick Print' levert direct de afdruk. Hierbij wordt gebruikt gemaakt van de sublimatietechnologie waarbij over de afdruk een beschermende laag wordt aangebracht. Voor de '100 Year Print' worden de gegevens tijdelijk opgeslagen in de DigiPri en 's avonds per ISDN overgestuurd naar een centraal laboratorium waar de afdrukken van hogere kwaliteit worden gemaakt. Hierbij kunnen ook grotere formaten zoals A4 worden gekozen. De afgedrukte foto's worden dan verzonden naar de kruidenier waar de klant ze kan ophalen. Men verwacht binnen een jaar duizend printers te hebben geplaatst. Meer informatie over de Digipri is te vinden op http://www.digipri.co.jp/.

In de Verenigde Staten verwacht Kodak veel van een soortgelijk concept, dat "Kodak Image Magic Print Station" is gedoopt. Er is een exacte replica op Internet (http://www.kodak.com/US/en/consumer/imageMagic/printStation/demo/demoInfo2.shtml). Er kan niet alleen geprint worden tot maximaal 8 x 10 inch, maar er zijn ook mogelijkheden om de foto's aan te passen vóór het afdrukken.

[inhoudsopgave]

Overzicht van programmatuur

Eén van de aantrekkelijke kanten van digitale fotografie is de mogelijkheid tot het bewerken van foto's op de PC. Daarnaast zijn er legio mogelijkheden om foto's te archiveren, digitale fotoboeken te maken en foto's te versturen via e-mail of te publiceren op het World Wide Web. Een nieuwe ontwikkeling is het samenstellen van panorama's en virtuele omgevingen op basis van een serie digitale opnamen. Hieronder zullen we deze toepassingen nader bespreken.

Programma's voor het bewerken van foto's

Bij de productie van drukwerk-publicaties wordt al jaren gebruik gemaakt van programma's voor het bewerken van foto's. Adobe Photoshop is hier toonaangevend, maar vanwege de hoge prijs ($ 895 in de VS) is dit pakket niet aantrekkelijk voor de gemiddelde consument die bovendien de zeer uitgebreide mogelijkheden toch niet gebruikt en alleen het spoor bijster raakt. Er zijn een groot aantal vereenvoudigde alternatieven beschikbaar voor minder dan $ 100. Deze pakketten zijn veel eenvoudiger in het gebruik, maar bieden verrassend veel mogelijkheden als uitknippen ('cropping'), vergroten/verkleinen, aanpassen van contrast en helderheid, roteren, spiegelen, aanpassen van het kleurenpallet, toevoegen van tekst en tekeningen en samenvoegen van beelden. Omdat verschillende bestandstypen (GIF, JPEG, TIFF, PCX, FlashPix enz.) ondersteund worden, kunnen deze programma's ook gebruikt worden voor het converteren van bestanden. Ter illustratie noemen we enkele pakketten:

[inhoudsopgave]

Programma's voor het archiveren van foto's

Eén van de potentiële voordelen van digitale fotografie is het gemakkelijk archiveren van de opnamen en het samenstellen van digitale fotoboeken. Hiervoor zijn inmiddels verschillende software pakketten op de markt, enkele voorbeelden zijn:

[inhoudsopgave]

Panorama's en Virtuele Omgevingen samenstellen

Met behulp van bijvoorbeeld Apples 'QuickTime VR Authoring Studio' (november 1997, verkoopprijs ongeveer $ 400) kunnen afzonderlijke opnamen gemakkelijk worden samengesteld tot 360 graden wijde panorama's, virtuele objecten, zogenaamde IMob's (Image Based Objects, die van alle kanten kunnen worden bekeken) of virtuele omgevingen, zie http://qtvr.quicktime.apple.com/qtvr_authoring_studio/index.html. Het maken van een virtual reality omgeving van een huis of museum wordt hiermee een kwestie van het maken van een serie digitale opnamen en enkele uren bewerken achter de PC. De virtuele omgeving van het Oriental Institute museum, te Chicago werd bijvoorbeeld in twee dagen gemaakt ( http://www-oi.uchicago.edu/OI/MUS/QTVR96/QTVR96.html ). Deze panorama's of virtuele omgevingen kunnen ook gepubliceerd worden via het World Wide Web, zie voor diverse voorbeelden http://quicktimevr.apple.com/sam/sam.html .

Het programma 'PhotoVista' van LivePicture (in zowel een uitvoering voor Macintosh als voor Windows, ongeveer $ 100) werkt ook op basis van QuickTime VR en maakt 360-graden panorama's op basis van acht tot zestien overlappende digitale opnamen en afbeeldingen (JPEG, BMP of PICT-bestanden). Met behulp van de RealSpace Viewer (die ook als uitbreiding van webbrowsers beschikbaar is en gratis via het Internet verkrijgbaar is, zie http://www.livepicture.com ) kan de toeschouwer de panorama's bekijken en er zich in verplaatsen.

Voor Windows heeft Black Diamond de 'Surround Video' set van programma's op de markt gebracht met o.a. PhotoVista en een ActiveX 'viewer'. Ook hiermee kunnen panorama's en IMob's gemaakt worden op basis van digitale opnamen. In het beeld kunnen hyperlinks opgenomen worden naar andere opnamen of naar webpagina's.

Picture Works Technology brengt de programma's 'Spin Panorama' en 'Spin PhotoObject' op de markt voor respectievelijk het samenstellen van panorama's en IMob's, zowel voor Macintosh als Windows op basis van QuickTime VR.
[inhoudsopgave]

Tot slot

Op dit moment beperkt de toepassing van digitale fotografie zich nog voornamelijk tot de professionele markt, de 'polaroid' markt (instantcamera's) en gebruik op het Internet, maar deze situatie verandert snel. De belangrijkste impuls komt van de groei van het gebruik van het Internet en de behoefte om foto's digitaal te publiceren op het 'World Wide Web' of via 'e-mail' te versturen naar familieleden en bekenden.

De professionele markt met camera's van tienduizenden guldens is hier buiten beschouwing gebleven. Voor de professionals worden de kosten van apparatuur gecompenseerd door de aanzienlijke besparingen op materiaalgebruik (film) en de snelle publicatie en integratie met het opmaak- en drukproces als belangrijke factoren.

De goedkopere digitale camera's worden op dit moment onder andere gebruikt ter vervanging van de instantcamera's door speciale groepen zoals makelaars en verzekeringsmaatschappijen, waar kwaliteit minder een rol speelt en snelle verificatie en publicatie belangrijk zijn.

Voor Internettoepassingen is het verschil tussen digitale opnamen bedoeld voor afdrukken of bestemd voor gebruik op beeldschermen (PC's, Internet) belangrijk. Beeldschermen hebben over het algemeen een vrij lage resolutie van 72 dpi (dots per inch), terwijl voor afdrukken een resolutie van minimaal 300 tot 600 dpi vereist is. Bovendien zijn de meeste beeldschermen niet groter dan 800 x 600 pixels (SVGA) of 640 x 480 (VGA), zodat camera's met één miljoen of meer pixels voor dat soort toepassingen weinig zin hebben. Voor lage-resolutieopnamen kunnen overigens alternatieve routes aantrekkelijk zijn, zoals het gebruik van een videocamera en digitalisering van het videosignaal. Hiervoor zijn speciale PC-kaarten en apparaatjes als 'Snappy' ($ 100) en 'Zipshot' ($ 150) in de handel. Met een 'Snappy' of 'Zipshot' kan een digitaal beeld geknipt worden uit een videosignaal. Dit soort apparatuur is hier buiten beschouwing gebleven. Een andere mogelijkheid is het scannen van traditionele prints, wat iets omslachtiger is, maar op dit moment nog wel de beste kwaliteit tegen de laagste prijs oplevert voor beeldschermtoepassingen. Een flatbedscanner van goede kwaliteit is vanaf $ 200 te koop (zie onder andere http://www.scanshop.com). Storm Technology brengt al enige jaren het 'EasyPhoto'systeem op de markt bestaande uit een fotoscanner en programma's voor bewerken en archiveren (referentie: http://www.stormsoft.com). Wie zelf geen scanner wil aanschaffen kan in de V.S. bij één van de talrijke kopieerbedrijven terecht, zoals die van de Kinko-keten (http://www.kinkos.com) of het filmrolletje opsturen voor ontwikkelen, afdrukken en digitaliseren naar één van de talrijke photolabs.

De doorbraak naar massagebruik van digitale camera's zal afhangen van de verdere verbetering van de kwaliteit en verlaging van de prijs. Wat dit betreft is de ontwikkeling stormachtig te noemen. De verwachting is gerechtvaardigd, dat deze trend de komende jaren zal doorzetten, zowel door de ontwikkeling van nieuwe technologie als door massaproductie. Op basis van de ontwikkelingen in de Verenigde Staten en Japan is het niet moeilijk te voorspellen, dat er ook in Nederland voor de bedrijven in de fotobranche grote veranderingen op komst zijn, met nieuwe verkoopkanalen voor camera's, 'digitale film' en randapparatuur, zoals scanners en printers, en nieuwe concurrenten op het gebied van het digitaliseren en het afdrukken van foto's.

[inhoudsopgave]

Grafische bestanden voor Internet toepassingen

Het belangrijkste verschil tussen grafische bestanden voor Internettoepassingen, zoals World Wide Web (WWW), en voor andere toepassingen (afdrukken, desktop publishing) komt voort uit de noodzaak tot compressie: voor verzending via Intenet moeten bestanden zo klein mogelijk zijn om de tijd voor het opvragen van een pagina niet onmogelijk lang te maken. Dit heeft twee nadelen: afhankelijk van de compressiemethode kan verlies aan kwaliteit optreden ('lossy compression') en de bestanden moeten door de ontvangende computer uitgepakt worden, wat tijd kost. De twee bestandstypen die op dit moment voor het WWW gebruikt worden zijn GIF en JPEG. Bitmap bestanden zoals PICT, BMP, TGA, TIFF of EPS kunnen met behulp van conversieprogramma's omgezet worden in GIF of JPEG.

GIF (Graphic Interchange Format)

Het GIF format werd oorspronkelijk ontwikkeld door Compuserve in de jaren '80 voor gebruik over een netwerk. GIF gebruikt maximaal 8 bits per pixel en de LZW (Lempel-Ziv & Welch) compressie methode. Er kunnen dus niet meer dan 28 = 256 kleuren gebruikt worden, wat voor foto's natuurlijk een nadeel is. Bij grafische bestanden is dit over het algemeen géén bezwaar. De kleuren worden gedefinieerd in een 'Color Look Up Table', het palet van de afbeelding. Als minder dan 256 kleuren in de afbeelding voorkomen, kan zonder verlies aan kwaliteit de grootte van het bestand nog verder verkleind worden door het aantal kleuren op het palet te verminderen waardoor minder bits/pixel nodig zijn. Bij de LZW compressiemethode treedt geen verlies aan kwaliteit op ('lossless compression'). Voor gebruik van grafische bestanden op het WWW zijn behalve de beeldkwaliteit ook belangrijk:

Er zijn twee verschillende typen GIF files: GIF87a, met 'transparancy' en 'interlacing' en GIF89a, waarbij ook animatie mogelijk is. Dit 'tekenfilm'-effect wordt bereikt door een aantal afbeeldingen ('frames') in één bestand onder te brengen. Dit bestand wordt daardoor natuurlijk evenredig groter. Het wordt dan ook voornamelijk gebruikt voor het laten bewegen van kleine grafische elementen op web pagina's. Voor het gebruik van foto's zijn deze eigenschappen minder relevant en is de weergave van kleuren vaak belangrijker. Om die reden worden voor foto's meestal JPEG bestanden toegepast.

[inhoudsopgave]

JPEG (Joint Photographic Experts Group)

Het grote voordeel van JPEG bestanden boven GIF is het feit dat 'millions of colors' (miljoenen kleuren, in feite natuurlijk 224 = 16.777.216) gebruikt worden (24 bits/pixel). Dit levert natuurgetrouwe kleuren op en de gebruiker hoeft zich niet druk te maken over het definiëren van het kleurenpalet. Het nadeel is, dat de compressiemethode in meer of mindere mate - te bepalen door de maker van het bestand - verlies aan kwaliteit geeft en dat het decomprimeren wat omslachtiger is dan bij GIF, waardoor het afbeelden van een JPEG plaatje langer duurt bij gelijke grootte van de bestanden. Met JPEG is geen 'transparancy', 'interlacing' of animatie mogelijk en door de compressie-met-verlies geeft het afbeelden van plaatjes met uniform gekleurde vlakken problemen. Voor het afbeelden van foto's zal over het algemeen JPEG de beste resultaten geven. De JPEG-compressiemethode wordt ook bij andere bestandstypen toegepast, zoals TIFF en FlashPix.

[inhoudsopgave]

PNG ('Portable Network Graphics')

Vanwege de juridische verwikkelingen rond het gebruik van GIF (dit kan niet vrij gebruikt worden) werd een nieuwe standaard ontwikkeld speciaal voor Internetgebruik. Van de gelegenheid werd gebruik gemaakt om enkele verbeteringen aan te brengen. PNG (uitgesproken als 'Ping') is evenals GIF een 'lossless' standaard, maar heeft een 'alpha' kanaal (dat wil zeggen: variabele transparantie), 'gamma' correctie (zodat helderheid en contrast niet meer platformafhankelijk zijn), en twee-dimensionale 'interlacing' (voor het geleidelijk zichtbaar laten worden van afbeeldingen). Bovendien is de compressiemethode verbeterd en kunnen 48-bit 'truecolor', een 16-bit grijstinten, of een 256-kleurenpalet gebruikt worden. Animatie wordt niet ondersteund. De standaard werd in october 1996 door het W3 Consortium goedgekeurd. Op dit moment wordt PNG echter niet veel toegepast; één van de redenen is, dat nog speciale hulpprogramma's ('plug ins') nodig zijn voor populaire webbrowsers zoals Netscape Navigator.

[inhoudsopgave]

FlashPix

Door de bedrijven Eastman Kodak, Hewlett-Packard, Microsoft en Live Picture werd in juni 1996 een nieuw bestandstype voorgesteld (zie http://image.hp.com). Interessant is de "pyramidale" lagenstructuur, waardoor eenzelfde bestand zowel gebruikt kan worden voor afdrukken (hoge resolutie, bijvoorbeeld 300 of 600 dpi) als voor beeldschermen (zoals bij WWW of e-mail, de resolutie is niet meer dan 72 tot 90 dpi). Een FlashPix bestand bestaat uit een aantal lagen, waarbij elke laag een versie van de afbeelding is, met verschillende resolutie. Elke laag is opgebouwd uit beeldvlakjes ('tiles'), zie Figuur 9.

Figuur 9. De opbouw van een 'FlashPix' grafisch bestand

Deze gelaagde structuur maakt, gecombineerd met een nieuw WWW-protocol (IIP, 'Internet Imaging Protocol'), inzoomen mogelijk. De ontwerper van de pagina bepaalt de resolutie van het openingsplaatje, de gebruiker kan door te klikken op het plaatje een vergroting opvragen. Hierdoor is hogere-resolutie informatie voor de gebruiker op verzoek beschikbaar, zonder dat ongevraagd zeer omvangrijke bestanden worden verstuurd. Voor FlashPix geldt vooralsnog hetzelfde als voor PNG: voor gebruik met de gangbare webbrowsers moet een 'plug in' geladen worden. Wel wordt gewerkt aan een Java-applet waarmee dit probleem omzeild kan worden. In september 1997 is door een groot aantal vooraanstaande bedrijven, waaronder HP, Kodak, Fuji, Canon, Microsoft, IBM, Adobe en Live Picture de 'Digital Imaging Group' opgericht om het gebruik van FlashPix te stimuleren (http://www.digitalimaging.org).
[inhoudsopgave]

Helderheid en kleuren

Het beheersen van de weergave van kleuren is in de wereld van drukwerk en film een vertrouwd probleem. Kleuren worden gekarakteriseerd als punten in de kleurenruimte ('color space', drie of meer-dimensionaal). In 1931 stelde de Commission Internationale de L'Eclairage (CIE) een standaard vast voor de weergave van een kleurenspectrum als een combinatie van drie parameters: de XYZ-ruimte.Een ander voorbeeld is de RGB-ruimte voor beeldschermen en tv's, waarbij numerieke waarden voor de Rode, Groene en Blauwe dimensie worden toegekend. Het blijkt dat echter dat deze RGB 'color space' afhankelijk is van de apparatuur. Daarom zijn er internationaal afspraken gemaakt over een standaard voor de beschrijving van de kleurweergave van apparatuur in de ICC (International Color Consortium) zodat 'color management' mogelijk wordt: kleuren kunnen op gecontroleerde wijze worden weergegeven door aanpassing aan de 'color space' van beeldscherm of printer. Daarvoor moet het ICC profiel toegevoegd worden aan het grafische bestand. Bij de bestandstypen die voor Internet zijn voorgesteld, wordt een vereenvoudigde methode gebruikt gebaseerd op twee paramaters: gamma en chromaticiteit.

De gamma-exponent beschrijft de niet-lineare relatie tussen ingangs- en uitgangssignaal voor camera's en beeldschermen. Deze relatie is namelijk bij benadering een machtsfunctie:

uitgangssignaal = (ingangssignaal) ^ gamma

Voor de complete keten van registratie en weergave moeten de gamma's van de componenten met elkaar vermenigvuldigd worden. Het streven is uiteindelijk een gamma van ongeveer 1 tot 1.25 voor het totale systeem te bereiken (afhankelijk van de omgeving waarin het beeld bekeken wordt: in een donkere omgeving zoals bij dia's is een hogere gamma gewenst). De gamma voor beeldschermen is ongeveer 2.2. Om uiteindelijk op de juiste gamma voor het gehele systeem uit te komen wordt een correctie uitgevoerd in de camera. Bij videocamera's schrijft de NTSC-standaard een gamma van 0.5 voor en PAL van ongeveer 0.4. Zonder verdere correcties is de resulterende gamma dus ongeveer 1.25. Voor betere reproduceerbaarheid kan in de nieuwe bestandstypen (zoals PNG) een gammacorrectiefactor meegegeven worden.

Een tweede probleem is het feit dat de kleuren worden weergegeven als RGB waarden. De weergave van een RGB-waarde op verschillende beeldschermen of met verschillende printers geeft een verschillende kleur. Om een natuurgetrouwe weergave te verzekeren kan een chromaticiteitsparameter meegegeven worden in de nieuwere bestandstypen zoals PNG.

[inhoudsopgave]

Bijlagen

Tokyo

T1. Brochures van digitale camera's die beschikbaar waren in Japan in oktober 1997.

San Mateo, Californië

C1. 1997 DIMA Consumer Digital Imaging Survey, Photo Marketing Association International, Jackson, Michigan, July 1997

C2. "Portable PC Camera '98. Digital Camera Peripherals for Volume PC Platforms", Intel Corporation, July 1997 (18 pagina's)

C3. Brochures van digitale camera's die beschikbaar waren in de V.S. in oktober 1997.

C4. "From the Darkroom to the Desktop: The Evolution of Photography and the Emergence of Digital Cameras", publikatie van Canon-USA, Inc.

[inhoudsopgave]