Introductie

Digitale camera's beginnen aantrekkelijk te worden voor weerfotografie. Hoewel ze nog niet voor alle soorten weerfotografie geschikt zijn, zijn ze in veel gevallen goed of zelfs voordelig boven een filmcamera.

De Nikon D100 (hierboven afgebeeld) en de D70/D70s zijn geschikte digitale spiegelreflexcamera's voor weerfotografie. De D70 is goedkoper, nieuwer en op veel punten beter dan de D100.

Resolutie

Een van de belangrijkste onderwerpen is de resolutie van de digitale camera, en dan met name hoe hoge resolutie je nodig zou hebben om dezelfde scherpte van een 35mm film te evenaren. Ik ben van mening dat een sensor met 10 tot 12 megapixels ongeveer dezelfde resolutie heeft als een goede 35mm diafilm die met een professionele filmscanner gedigitaliseerd is. De hoogste resolutie die haalbaar is met een filmscanner is ongeveer 4000 DPI dat overeenkomt met ca. 5700 bij 3800 pixels (21 megapixels). Maar de meeste lenzen halen deze scherpte niet. Digitale camera's met 12-megapixel-sensors zijn inmiddels op de markt (Mei 2005).

Een goede diafilm zoals Fuji Velvia 50 heeft een oplossend vermogen van ongeveer 100 lijnen per millimeter, als het contrast hoog is. Dat betekent dat je nog net een raster met 100 lijnen per millimeter op de film zou kunnen zien, ofwel 1 lijn per 10 micrometer. Als je de resolutie die een digitale sensor moet hebben om dit raster te onderscheiden uitrekent krijg je echter een veel hoger getal dan 12 megapixels. Je hebt twee rijen pixels nodig om 1 lijn te onderscheiden (bijvoorbeeld een rij pixels voor de zwarte lijn met daarnaast een rij pixels voor een witte lijn). Er zijn 36mm * 100 lijnen/mm * 2 pixels/lijn = 7200 pixels in de lengte van de 35mm film (die 36mm bij 24mm is). Dus in totaal heb je ongeveer 7200 * (2/3) * 7200 pixels = 34.6 megapixels nodig om 100 lijnen per mm te zien.

Canon's digitale spiegelreflexcamera's zijn zeer goed geschikt voor fotografie bij weinig licht met hun sensors die weinig ruis hebben. De 300D (hierboven afgebeeld), 10D en 20D hebben alledrie CMOS sensors. De 300D (er is nu ook een 350D) is een van de goedkoopste digitale spiegelreflexcamera's die te koop zijn, met een prijs rond de 800 euro.

Het verschil tussen de aantallen pixels heeft te maken met hoe film reageert op verschillende contrasten. Film heeft geen individuele pixels die altijd even groot zijn, maar bestaat uit zilverhalidekristallen, die kleiner zijn als het contrast hoger is, dat een hogere resolutie geeft. Digitale sensors hebben deze variable resolutie niet; zij hebben altijd dezelfde resolutie. Ook is het aantal lijnen per millimeter niet zo eenvoudig te extrapoleren naar een tweedimensionaal vlak zoals de film. Ten derde zijn de meeste dititale sensors kleiner dan 35mm film, dus de effectieve resolutie is al hoger.

Hieruit valt te concluderen dat een digitale camera tussen de 10 en 20 megapixels ongeveer gelijk is aan kleinbeeld diafilm, voor de meeste contrastwaarden. Zulk soort resoluties zijn nu beschikbaar in digitale camera's, hoewel deze momenteel nog zeer duur zijn.

Sensorgevoeligheid

Er bestaan momenteel twee soorten sensors: CCD en CMOS. Deze sensors reageren niet op dezelfde manier op licht als film. Onze ogen zien de helderheid van licht logaritmisch, over een groot bereik in lichtsterkten (we kunnen zowel 's nachts dingen onderscheiden als overdag, wat een zeer groot verschil in lichtsterkte is!). Negatief- en diafilm reageren nogal lineair op licht, hoewel in kleine mate ook logaritmisch, terwijl digitale sensors helemaal lineair op licht reageren. Dit kan vooral bij weerfotografie tot onaangename resultaten leiden.¹

Thermische ruis is sterker als de sensor op een hogere gevoeligheid wordt gebruikt, zoals hier te zien is op testopnamen gemaakt met een Nikon D100 camera. Maar de nieuwste digitale spiegelreflexcamera's hebben minder ruis dan film met dezelfde gevoeligheid, en met die camera's is zelfs bij 800 ISO de ruis nog acceptabel.

Digitale ruis

Alle digital sensors hebben electronische ruis, waarvan verschillende soorten bestaan. De meest zichtbare ruis is thermische ruis, en ziet er ongeveer hetzelfde uit als de zichbare korrels in een film. Deze ruis is duidelijker als de sensor gevoeliger is voor licht, dus bij de hogere ISO-gevoeligheid. Ook is de ruis sterker op kleinere sensors. De grotere sensors in digitale spiegelreflexcamera's hebben minder last van thermische ruis. De nieuwste digitale spiegelreflexcamera's van bijvoorbeeld Canon hebben zelfs vrijwel geen zichtbare ruis, ook vrijwel niet bij 400 ISO of zelfs 800 ISO.

Een ander soort ruis manifesteert zich als fel gekleurde pixels rood, groen of blauw, die soms bij langere tijdopnamen (meestal enkele minuten) zichtbaar worden. Deze ruis kan verwijderd worden met een zogenaamde donkeropname, waarbij voor dezelfde tijd de sensor in het donker met de sluiter dicht wordt geactiveerd. Hetzelfde patroon van gekleurde pixels als op de foto ontstaat dan, want het patroon is reproduceerbaar, dus door digitaal de kleurwaarden van de donkeropname van de foto af te trekken wordt de ruis van de foto verwijderd. De hoeveelheid van dit soort ruis hangt af van de sensorgevoeligheid, de temperatuur en de opnameduur.

Digitale camera's voor weerfotografie

De onderstaande tabel geeft enkele onderwerpen van weerfotografie en vermeldt of digitale danwel filmcamera's beter geschikt zijn.

Bij het samenstellen van deze tabel keek ik het meest naar het contrast van het onderwerp (film is hierbij voordelig als het contrast groot is), het gemak en de kosten van het gebruik (digitaal is hierbij voordelig), en gevoeligheid van de film of sensor versus de hoeveelheid ruis (digitaal is voordelig hierbij als de opnamen enkele minuten duren). Ik nam hierbij aan dat een film en sensor van dezelfde resolutie gebruikt worden, anders gaat de vergelijking niet op. Aangezien ik zelf twee digitale spiegereflexcamera's bezit die 6-megapixel sensors hebben, fotografeer ik momenteel nog vrijwel alleen diafilm (behalve voor astronomie) omdat ik de resolutie van de digitale camera's onvoldoende hoog vind.

In het algemeen is een onderwerp met laag contrast of waarbij de luchtonrust een rol speelt (luchtspiegelingen bijvoorbeeld) geschikt om digitaal te fotograferen, en astronomie in het algemeen is dit ook wegens de lange tijdopnamen en reciprociteitsfout van film.

Bliksemfotografie kan zowel digitaal als met film gedaan worden hoewel ik vind dat film betere resultaten geeft, wegens het hoge contrast. Digitale sensors raken snel verzadigd en dat geeft aanleiding tot witte vlakken in de foto die nogal abrupt overgaan in niet-overbelichte delen van de foto (wegens de lineariteit van de sensor). Dit is ook goed te zien in foto's van zonsondergangen, die er digitaal vaak ronduit lelijk uitzien. Ook halo's waar de zon in beeld is, worden vaak lelijk als ze digitaal gefotografeerd worden.

Formaat van digitale sensors en film

Een groot verschil tussen digitale spiegelreflexcamera's en filmcamera's is het verschil in grootte van de film en sensor. Omdat vrijwel alle digitale sensors kleiner zijn dan het 35mm filmformaat hebben lenzen effectief een langere brandpuntsafstand. De factor is meestal 1.5 of 1.6, dus een 28mm lens is effectief een 42mm lens bij een factor van 1.5 verschil in sensorgrootte. Voor telelensopnamen is dit geen probleem, en zelfs een voordeel, maar voor groothoeklenzen is het een nadeel.

Samenvatting

Omdat weerfotografie veelal fotografie van wolken, zonsondergangen en eventueel bliksem omvat, kan een digitale spiegelreflexcamera uitkomst bieden, als de camera handmatige belichting heeft, de B-sluitertijd, en de mogelijkheid de camera op een statief te monteren. Voor lange tijdopnamen zoals bliksem en astronomie moet je misschien donkeropnamen maken om de foto's voor pixelruis te corrigeren. Dit kan eventueel later gedaan worden, zodat je geen kostbare tijd verliest tijdens het fotograferen van een verschijnsel.

Voor meer exotische verschijnselen zoals halo's en de groene flits aan de laagstaande zon en serieuze bliksemfotografie is film nog steeds beter dan digitaal.

Welke camera is het meest geschikt?

Als je net begint met weerfotografie is het aan te raden een digitale camera te kopen. Dit voorkomt heel wat ergernis en problemen van het ontwikkelen en afdrukken van foto's. Digitale spiegelreflexcamera's zijn veel beter dan digitale compactcamera's maar zijn ook veel duurder. Of je er het geld voor over hebt hangt van je mate van interesse af.

1. CMOS sensors (die programmeerbaar zijn) kunnen binnenkort misschien zo worden gemaakt dat ze logaritmisch het lichtniveau registreren. Dit zou grote voordelen hebben, omdat een groot bereik in contrast later via computersoftware gemakkelijk verkleind kan worden, terwijl het andersom niet mogelijk is.