ISO-invariantie, ETTR en praktische implicaties

Er is al veel geschreven over ISO, heel veel. Iedere fotograaf heeft er wel het een en ander over gelezen. Zoals hier waar ik redelijk basic beschrijf wat het is en welke plaats ISO in de belichtingsdriehoek inneemt. Later heb ik er meer in detail over geschreven en daar ook het concept van ETTR behandeld.

Een samenvatting:

• ISO completeert de belichtingsdriehoek. Het diafragma bepaalt hoe groot de opening in de lens is (en daarmee de scherptediepte). Sluitertijd bepaalt hoe lang de sluiter geopend is. ISO is de lichtgevoeligheid.
• Een lagere ISO, liefst de basiswaarde van 100 of 200 op een DSLR, geeft de beste resultaten, d.w.z. de minste ruis.
• Ruis wordt niet veroorzaakt door een hoge ISO-waarde. Ruis wordt veroorzaakt door de afwezigheid van licht. In schaduwdelen van een foto is ruis te verwachten. Zelfs in opnames bij hele hoge ISO zal in de lichte delen amper ruis aangetroffen worden.
• Indien (delen van) het onderwerp zich in de schaduw bevinden en hier toch detail zichtbaar moet blijven, is het verstandig om over te belichten, zonder uitgebeten wit in de lichte delen van de foto te krijgen. Dit principe heet ETTR, Expose To The Right. In de nabewerking wordt de overbelichte foto softwarematig onderbelicht en wordt een juiste belichting verkregen van hogere kwaliteit. ETTR vindt plaats door het diafragma zoveel mogelijk te open te zetten en/of de sluitertijd te verlengen. ISO verhogen is de laatste stap in dit proces.

Conclusies omtrent ISO:

1. gebruik bij voorkeur een lage ISO waarde, maar:
2. liever een hoge ISO waarde dan een bewogen opname, en:
3. liever een hoge ISO waarde dan een onderbelichte opname.

Daar was ik gebleven toen de term ISO-invariantie viel. In eerste instantie kwam ik het tegen in een kort artikel waarin geclaimd werd dat er nu camera's zijn die zo goed presteren bij hoge iso-waarden, dat het verschil tussen een hoge en lage waarde niet meer zichtbaar is. 

Dit leek mij onzin. Ik heb een behoorlijk aantal professionele camera's in handen gehad en het verschil tussen hoge en lage ISO is altijd zichtbaar. De verschillen worden wel steeds kleiner, maar ze zijn er nog wel degelijk. Tijd om hier eens in te duiken, want het duikt op steeds meer plaatsen  op.

Achtergrond:

Ik heb een flink aantal artikelen doorgespit voordat ik begreep wat het het is en vooral wanneer ik dit zou kunnen toepassen. Met name DPReview had twee artikelen die diep op de materie ingingen. Voor de geïnteresseerden, hier het eerste artikel over soorten ruis en hier het vervolg artikel waar de toepasbaarheid wordt toegelicht. Ik zal het samenvatten, inclusief praktische implicaties:

Maak optimaal gebruik van licht:

• Licht komt niet perfect gelijkmatig binnen in de camera, er zit een zekere spreiding in. Bij opnames met weinig licht (schaduw, korte sluitertijd, klein diafragma), worden de pixels door een beperkt aantal fotonen geraakt. Er zal op veel pixels te weinig licht binnenkomen om boven de ruisdrempel (EN: noise floor) te komen. Gevolg is dat voor deze pixels alleen de  ruis wordt doorgegeven in de rest van het proces en niet het licht.
• Delen van de foto met meer licht worden daarom beter geregistreerd: de camera heeft een bepaalde hoeveelheid licht nodig om er iets mee te kunnen. Oplossing is dan ook licht toevoegen aan de opname. Dit kan door het diafragma verder te openen, de sluitertijd te verlengen of door een externe lichtbron (flitser/reflectiescherm/lamp) toe te voegen. NIET door de ISO te verhogen, want hierdoor raken niet meer fotonen de pixels. 
• Dit is ook exact de reden om Expose To The Right (ETTR) toe te passen: er wordt langer belicht (door langere sluitertijd/groter diafragma) waardoor alle pixels meer licht vangen. Hierdoor wordt de signaal/ruisverhouding beter. 
• Omgekeerd, als een opname onderbelicht zou worden zijn er meer delen waar het signaal (de fotonen) niet meer boven de ruisdrempel uitkomt. Dit uit zich in meer zichtbare ruis.
• Een foto die te donker is naar de smaak van de fotograaf zal in de nabewerking lichter worden gemaakt. Hierdoor wordt softwarematig het signaal versterkt, maar ook de ruis. Nabewerking kan wat dat betreft een foto nooit beter maken, alleen slechter. Omgekeerd kan een overbelichte foto (met minder ruis) wel probleemloos donkerder worden gemaakt. Zolang er maar geen uitgebeten wit (geen informatie meer) in de foto zit. ETTR is naar rechts belichten, op de grens van het histogram, maar niet over de grens heen.
• Als de ISO-instelling verhoogd wordt zal het signaal dat op de sensor is terechtgekomen softwarematig versterkt in een RAW-bestand opgeslagen worden. Dit betekent dat donkere partijen (met een slechte signaal/ruisverhouding) versterkt worden en hele lichte partijen buiten de boot gaan vallen, ze worden té licht. Dit heet clipping en is het histogram goed zichtbaar als een berg informatie aan de rechterzijde. Naarmate de ISO-waarde verder verhoogd wordt zal meer informatie op deze wijze verloren gaan. Dit is de reden dat er minder dynamisch bereik is bij hogere ISO-waarden. Zonde, zeker als bedacht wordt dat deze informatie wel door de sensor is waargenomen.
• Meer licht is de oplossing voor ruis. Naast langere sluitertijden en een groter diafragma is er nog een oplossing en dat is een grotere sensor. Bij gelijke omstandigheden (sluitertijd, diafragma) vangt een Full Frame sensor twee keer de hoeveelheid licht als een APS-C sensor. En vier keer zoveel als een Micro Four Thirds-sensor. En ongeveer 100x zoveel als op mijn smartphone camera. Dit verklaart waarom Full Frame camera's een groter dynamisch bereik hebben. En ook waarom het zo lastig is om in een restaurant/kroeg een sfeervolle foto te maken met een smartphone. De laatste jaren wordt op dit terrein forse vooruitgang geboekt. Modernere sensoren presteren steeds beter, wat wil zeggen dat de ruisdrempel lager wordt. Ondanks dat fabrikanten nog steeds meer pixels op hetzelfde oppervlak (sensor) persen. Het vergelijk met een grotere sensor dient gemaakt te worden tussen camera's van dezelfde generatie.
• Als een fotograaf besluit om in JPEG opnames te maken, dan gooit hij/zij daarmee een flink stuk (een aantal hele stops) van het dynamisch bereik van de sensor weg. Ik ga ervan uit dat wie tot hier gevorderd is in het lezen van deze droge kost in RAW werkt. 
• ETTR werkt amper in JPEG, in RAW levert het een bestand op dat de best mogelijke signaal/ruisverhouding heeft en daarmee de meeste flexibiliteit biedt.

Maak optimaal gebruik van de werking van ruis in een camera:

• Indien de ISO instellingen verhoogd worden, dan wordt de shot noise (ruis die veroorzaakt wordt door de spreiding van licht), en de 'upstream read noise' (de ruis komend van de ruisdrempel van de sensor) versterkt. Bij de basiswaarde (meestal 100 of 200 op DSLR's) vindt er geen versterking plaats. Bij ISO 800 wordt het signaal en de daarbij behorende ruis al 8x versterkt (t.o.v. ISO 100). ISO 3200 zelfs 32x. Deze ruis zal steeds zichtbaarder worden naarmate de ISO-waarden opgekrikt worden.
• Naast deze soorten ruis bestaat er ook nog 'downstream shot noise', veroorzaakt voornamelijk door elektronische versterking van het signaal, d.w.z. door de ISO te verhogen. Dus naast de hiervoor genoemde versterking van 'shot noise' en 'upstream read noise' wordt er door de ISO te verhogen nog meer ruis toegevoegd. Dit is belangrijk!
• Niet alle camera's hebben evenveel last van 'downstream shot noise'. Sommige (vaak duurdere) modellen gaan hier beter mee om. Als op een dergelijke camera de ISO-waarde verhoogd wordt resulteert dit nauwelijks in meer ruis. In ieder geval zal deze ruis wegvallen tegen de toegenomen ook aanwezige andere ruis. Op deze camera's is het verstandig om de ISO laag te houden. Zo wordt er nauwelijks ruis toegevoegd en van een maximaal dynamisch bereik gebruikgemaakt. Er wordt dan bewust een te donker beeld vastgelegd, dat in de nabewerking naar smaak lichter gemaakt zal worden. Veelal betekent dit de donkere en middenpartijen lichter maken en de lichtere partijen zo laten. 
• Er zijn ook camera's die hier minder goed mee omgaan. Deze hebben veel meer last van 'downstream read noise' en hier werkt het andersom. Op lage ISO werken en dit later opkrikken zou betekenen dat de 'downstream read noise' enorm opgeblazen wordt. De ISO-waarde zelf verhogen werkt hier gunstiger, hiermee wordt alle informatie versterkt tot boven het niveau van de 'downstream read noise'. Dit resulteert hier in een beter beeld.
• Camera's met veel 'downstream read noise' heten ISO-variant. Hebben zij dit niet dan zijn ze ISO-invariant. 

De vraag is natuurlijk hoe dit getest kan worden en wat de implicaties zijn.

ISO-invariantie test

De test die ik het meest ben tegengekomen werkt betrekkelijk eenvoudig: maak een juist belichte opname op hoge ISO (vaak wordt 6400 gebruikt), en ga vervolgens bij gelijkblijvende sluitertijd en diafragma-instellingen de iso iedere keer halveren. Het resultaat is een serie opnames die steeds donkerder wordt. Deze worden in nabewerking weer lichter gemaakt naar het niveau van de initiële opname (ISO3200 wordt een stop lichter, ISO1600 twee stops, enzovoort). Ga zo door tot aan de basiswaarde van de camera.

ISO-invariantie test Nikon D600
ISO 6400 t/m ISO 50.

Met alle voorgaande theorie kan dit plaatje beter bestudeerd worden. De opnames op lagere ISO gemaakt hebben ruis die onstaat door de ISO te verhogen (downstream shot noise). Maar de aanwezige overige vormen van ruis ('shot noise' en 'upstream read noise') worden versterkt in de nabewerking.
De opnames op ISO 100 en 50 zien er minder clean uit dan de overige. Dit zijn dan ook de meest extreme voorbeelden met resp. 6 en 7 stops lichter maken in Photoshop. ISO 200 ziet er op 100% niet goed uit. ISO 400 vind ik bruikbaar. De theorie zegt dat ik beter op ISO 400 een opname kan maken en die achteraf selectief lichter kan maken, terwijl ik eigenlijk denk 6400 nodig te hebben. Ik heb aanzienlijk meer dynamisch bereik om mee te werken (met name in de lichte partijen) en het eindresultaat zal minder ruis bevatten. ISO 400 lijkt de grens. Daaronder werken is niet zinvol, dan kan beter de ISO verhoogd worden naar 400.

Nadeel is wel dat de foto op het scherm van de camera veel te donker oogt wat het lastig maakt om de compositie te beoordelen. Maar stel dat het een statisch onderwerp is, dan kan er een testfoto op hoge ISO gemaakt worden, waarna naar de grenswaarde teruggegaan wordt voor de echte opname.

Tot zover alles wat ik in internetfora ben tegengekomen.

ISO-invariantie test Nikon D600
ISO 6400 t/m ISO 50
100% crops

Ik heb dezelfde foto's als hierboven nogmaals kritisch bekeken op 100%. Ik kom nu tot een andere conclusie, namelijk dat mijn camera ISO-invariant is vanaf ISO 1600. De uitsnedes op 800 en 400 ISO vind ik dermate veel slechter dat ik de grens opschuif. Dit geldt alleen in het geval er geen verkleining van het beeld achteraf plaats mag vinden. Is het een foto voor op social media, in een beperkte resolutie, dan kan ISO 400 ook prima. Is het einddoel een hele grote afdruk, dan ligt de grens bij 1600.

Een dergelijke test kan iedereen thuis uitvoeren. Het is fijn te weten waar de grens van de camera ligt.

Praktische toepassingen

Ik wist al dat ik op mijn D600 niet boven de ISO 3200 wilde werken omdat er dan teveel ruis ontstaat, nu heb ik geleerd dat dat ook niet hoeft omdat als ik op ISO 1600 werk (met te donkere beelden) ik dan uiteindelijk een betere resultaat heb. Dit is heel prettig te weten.
Bij oudere camera's, ik moet het nog testen voor mijn good-old D90, zal dat niet zo mooi uitkomen. Ik moet daarbij niet boven de ISO 400 werken en de iso-invariantie verwacht ik dat die vrijwel afwezig is. Bovendien is ISO 3200 de hoogst instelbare waarde (ISO 6400 alleen via Hi 1). Dat zou betekenen dat er vrijwel geen speelruimte is (alleen ISO100-400) en iso-invariantie is niet van toepassing.

Ik kan me levendig voorstellen dat dit een verwarrend verhaal is. Het is lang en gaat vrij diep op de materie in. Bovendien lijkt het soms tegenstrijdig te zijn, daarom een samenvatting:

• Werk in RAW voor het beste resultaat
• Full Frame camera's presteren per definitie beter dan die met een kleinere sensor
• Nieuwere camera's doen het bijna altijd beter dan oudere
• Meer licht resulteert in minder ruis. ETTR is de meest praktische methode voor minder ruis. Meer licht dient bereikt te worden door de sluitertijd te verlagen en/of het diafragma verder te openen.
• Het is niet altijd verstandig om de ISO-instelling verder op te schroeven. Er is een grens waarbij het een beter resultaat oplevert door op een lagere ISO-instelling een te donker beeld te maken en dit in de nabewerking te corrigeren. Dit is de ISO-invariantiegrens.
• In het geval van een bewegend onderwerp wordt het lastiger: 
• Bij ETTR wordt hier al tegenaan gelopen: als het maximale diafragma al bereikt is en de sluitertijd wordt te lang om het onderwerp te bevriezen dan wordt ETTR lastig. Nu is de enige optie namelijk om de ISO-instelling te verhogen. Het is te hopen dat er niet voorbij de grens van 'hoogst bruikbare iso' gegaan wordt.
• Als er een hogere ISO nodig blijkt dan de ISO-invariantiegrens, dan kan beter de camera op deze grenswaarde ingesteld worden, hetgeen resulteert in een te donker beeld, dat dan weer opgelicht zal gaan worden tijdens de nabewerking.
• Indien het maximale diafragma al gebruikt wordt en de ISO-invariantiegrens is bereikt en nog zijn de sluitertijden te lang, dan blijft over:
• gebruik een lichtsterker objectief
• ga pannen, deels bewogen beelden voegen vaak dynamiek toe aan een beeld
• voeg extern licht toe, bijvoorbeeld een flitser
• schroef de ISO toch verder op: beter ruis dan een bewogen opname
• Voor de volledigheid: bij een statisch onderwerp is het altijd het beste (vanuit ruis-standpunt) om de basiswaarde te gebruiken. Dit kan resulteren in het moeten gebruiken van een statief vanwege lange sluitertijden.

Glow 2015, Inside Out: De Kathedraal
ISO 100, f/8, 15 sec.

De basiswaarden van ISO 100 (bij diafragma f/8) resulteerde in een belichting van 15 seconden. Zonder statief is dat niet mogelijk. Het beeld is echter wel zonder zichtbare ruis.

Glow 2015
ISO 1600, f/4, 0.6 sec. vanaf statief

Dit is een opname van een continue veranderend beeld. Een veel kortere sluitertijd is hier nodig, vandaar de 0.6 seconden. Toch is dit beeld niet optimaal, ik had ook nog op ISO 800 kunnen werken, want nu heb ik de foto in de nabewerking donkerder moeten maken. ISO 800 had dat opgelost en tegelijkertijd een ruimer dynamische bereik betekent en daarmee een betere foto. Het diafragma had ook nog naar f/2.8 gekund, maar daar heb ik uit creatief oogpunt bewust niet voor gekozen.

Vechtende nijlpaarden, Zambia, Oktober 2014
ISO 6400, f/2.8, 1/50e, uit de hand
Nikon D600 met 300 mm f/2.8, VR aan

Met wat ik nu weet, had bovenstaande foto beter gekund. Ik had achteraf beter kunnen kiezen voor ISO 1600 bij dezelfde instellingen en dan in nabewerking lichter maken. Of ISO 3200 en 1/100e seconde i.p.v. 1/50e (of zelfs 1/200e bij ISO6400): ik heb nu veel opnames moeten wissen vanwege bewegingsonscherpte.

Nou, dat maakt een eind aan een van de lastigste en langste artikelen die ik geschreven heb. Bedankt voor  het lezen. Zijn er vragen, stel ze gerust, graag zelfs.

Robert van Brug


Een paar van de camera's die anno 2015 als volledig ISO-invariant worden beschouwd, gebaseerd op dit artikel:

• Nikon D810, D750, D5500, D7100
• Sony a7RII
• Fuji XT1, X100, XE1

ISO-variante camera's anno 2015:

• Canon 5DMKIII, 6D, 60D, 70D, 7D

Een paar van de gebruikte definities:

• De spreiding van licht wordt 'shot noise' genoemd. 
• Alles wat daarna aan ruis ontstaat is 'electronic noise'. 
• 'Upstream read noise' wordt veroorzaakt door de ruisdrempel (EN: noise floor) van de pixel/sensor. 
• 'Downstream read noise' wordt veroorzaakt door softwarematige versterking van het signaal (ISO verhogen) en andere componenten in de camera, zoals bijvoorbeeld de analoog/digitaal converter (ADC).

Fotograferen bij hele hoge ISO-waarden

De belichtingsdriehoek (diafragma, sluitertijd en iso) bepaalt in de fotografie hoeveel licht er op de sensor valt.

Diafragma bepaalt de scherptediepte, maar als deze kleiner wordt gekozen wordt de hoeveelheid licht automatisch beperkt. Sluitertijd bepaalt in welke mate beweging zichtbaar of juist bevroren in beeld moet zijn. Een langere sluitertijd is meer licht. Ik heb er al meer over geschreven in dit artikel, hier en hier maar het is dan ook de basis van de fotografie. Meer dan sluitertijd en diafragma is er eigenlijk niet in te stellen, ondanks knoppen voor belichtingscompensatie, scenemodi, en programmastanden (P, S, A en M).

Dit was waar tot het verschijnen van de digitale camera. Plotseling was het mogelijk om het resultaat op een schempje achterop te bekijken en eventueel nog een poging te wagen, maar ook om de lichtgevoeligheid per individuele foto in te stellen middels de ISO waarde.
Een hogere ISO-waarde betekent een hogere lichtgevoeligheid, maar ook meer ruis. De afgelopen paar jaar hebben de camerafabrikanten echter hard gewerkt om deze tekortkoming aan te pakken. De nieuwste generatie camera's genereert veel minder ruis dan die van slechts een paar jaar geleden. En hoe groter de sensor in de camera,  hoe minder ruis.

Tot zover de theorie. Nu de praktijk. Ik beschik anno 2014 over een Full Frame DSLR van de laatste generatie. Die zou goed moeten presteren op het gebied van ruis. En dat is ook zo, dat heb ik namelijk allang getest en zelfs hier al beschreven. Ik heb echter iets achterwege gelaten zo realiseerde ik me gisteren, vandaar deze aanvulling. De test van een jaar geleden gaat over 100%-crops, wat wil zeggen dat er naar een detail van het beeld gekeken wordt. Dat is op zich ook de enige juiste manier om ernaar te kijken, maar niet geheel realistisch. In de praktijk zal er anders met dergelijke foto's omgegaan worden en dan wordt het resultaat heel anders.

ISO400, 100% crop

Deze opname van mijn dochter Eline die in bed een boek leest bij ISO 400 is ruisvrij. Daar had ik geen ultramoderne camera voor nodig.

ISO 3200, 100% crop

ISO 3200 is al een vrij extreme waarde die ik normaal gesproken probeer te vermijden. Toch is er hier dankzij de moderne techniek niet zoveel aan de hand. Ook al houdt een hoge ISO waarde ook een afnemende dynamisch bereik in (minder gradaties tussen wit en zwart) en afnemende kleurweergave (vandaar deze uitsnede: huidtinten luisteren heel nauw) is er hier feitelijk nog niets aan de hand. En dit is zonder enige vorm van ruisonderdrukking in de nabewerking.

ISO 25600 (Hi2), 100% crop, geen ruisonderdrukking

Deze instelling heb ik nog nooit nodig gehad. En als ik naar deze foto kijk ben ik daar blij mee, want het beeld wordt korrelig en vol met ruis.

ISO 25600 (Hi2), 100% crop, wel ruisonderdrukking

En ook als dit beeld in de nabewerking wordt ontruist is het nog zichtbaar. Ruisonderdrukking haalt de scherpe kantjes er wel wat van af, maar daardoor zijn er minder details zichtbaar.

Tot dusverre niets nieuws, bovenstaande had ik al beschreven. Door naar het nieuws:

ISO 25600 (Hi2),  geen crop, verkleind

Nogmaals dezelfde opname, maar nu geen 100% crop maar gewoon de hele foto. Hier heb ik verder geen ingewikkelde bewerkingen op losgelaten, de foto is in Photoshop alleen verkleind. En daar zit de truc: door te verkleinen verdwijnt de ruis uit de opname! En het kan ook makkelijk, want ik heb eigenlijk nooit alle pixels uit de opname nodig. Meestal kijk ik foto's terug op een monitor, en dan is 1920 x 1080 pixels al heel mooi. Dat betekent 2 megapixels, terwijl de camera er 24 levert. Dus er kan een heleboel verkleind en daarmee aan kwaliteit gewonnen worden, zeker in het geval van wat hogere ISO-waarden omdat het licht beperkt beschikbaar was.

TIP: bevat een opname veel ruis dan kan dit opgelost worden door de foto te verkleinen

De meeste foto's worden vandaag de dag met een smartphone gemaakt. En die zijn ook steeds beter van kwaliteit. Maar vaak willen mensen een gezellig moment met vrienden vastleggen. En dat is dan een romantisch diner of iets dergelijks. Of een feestje in een kroeg. Avondje disco. Enzovoort, allemaal situaties met zeer uitdagende lichtomstandigheden. Dit is door Nokia onderkent en die hebben hun Nokia 808 PureView uitgerust met een 42 MP camera. Daarvan blijven er echter maar 8 over uiteindelijk. Omdat Nokia precies doet wat ik hierboven heb beschreven, en het werkt!

Bijkomend nadeel van verkleinen van een opname is dat de foto vaak wat zacht wordt, maar met een extra rondje verscherpen, het zogenaamde naverscherpen, is dat opgelost.

Bedankt voor het lezen,

Robert van Brug

Zijn dure lenzen 't geld waard?

Verslag van een test van de Nikon 70-300 VR f4.5-f/5.6 tegen de Nikon 300 2.8 VR, die ruim 10 keer zo duur is. Als je op 300 mm brandpuntsafstand foto's wilt maken kan dat met beide lenzen. Waarom dan meer betalen?

Of beter gezegd: test van mijn oude lens tegen de nieuwe. De oude heb ik geruime tijd met veel plezier gebruikt maar ik liep tegen de grenzen aan. Ik maak met de nieuwe lens aanmerkelijk betere foto's. Waarom dan toch een test? Omdat ik dit kán testen. Omdat dit nooit tegen elkaar getest wordt. Dit is niet appels met peren vergelijken, maar druiven met meloenen. En toch.... nou, lees maar.

Aan de rechterzijde:
Flinke telezoomlens met een bereik van 70-300 mm. F4.5-5.6. Vibration reduction. Geschikt voor alle spiegelreflexcamera's (FX en DX) van Nikon. Hier heb ik een jaarlang veel plezier van gehad bij het vastleggen van vogeltjes, maar ook op safari.

Aan de linkerzijde:
Professionele primelens van 300 mm, diafragma f/2.8. Vibration Reduction. Vele malen kostbaarder. Geschikt voor alle spiegelreflexcamera's (FX en DX) van Nikon. Mede dankzij deze lens zijn mijn foto's beter geworden.

Voordelen primelens:

• Gevoeliger voor licht. Dit is zeer belangrijk. Een f/2.8 is 2 stops => 2² = 4 keer zo gevoelig voor licht als de f/5.6 van de zoomlens, en dus 4 keer snellere sluitertijden bij hetzelfde licht, of een lagere ISO waarde.
• Optisch beter. Iedere lens geeft vertekening. Betere lenzen hebben hier veel minder last van. Ook geeft een professionele lens meer detail. Afhankelijk van de soort fotografie is dit nog belangrijker dan het vorige punt.
• Meer specifiek: minder last van vignettering (donkere hoeken), met name bij een Full Frame body.
• Steviger, gaat langer mee (decennia), kan beter tegen stof, vuil en vocht (niet mee zwemmen, niet als honkbalknuppel gebruiken. Uiteraard gewoon heel voorzichtig mee zijn!) Maar als je iedere dag, de hele dag, foto's maakt, dan is dit zeer belangrijk.
• Kan gecombineerd worden met een teleconverter, waardoor de brandpuntsafstand nog groter wordt. Met eenvoudige zoomlenzen zoals in dit voorbeeld kan dit niet.

Hier beide lenzen van voren gezien. De primelens heeft een diameter die het dubbele is als die van de zoomlens. (Wiskunde: oppervlakte van een cirkel, A = πr²). Een dubbel zo grote straal is een vier keer zo groot oppervlak en daarmee vier keer zo lichtgevoelig.

Nadelen primelens:

• Kostbaar. De primelens is ruim 10 keer zo duur als de zoomlens. Dit is zoveel dat je mogelijk een verzekering wilt afsluiten, het wordt nog duurder hierdoor.
• Je kunt er niet mee in- of uitzoomen. 300 mm en that's it.
• Zwaar. Met 3 kg gewicht voor alleen de lens sjouw je je een breuk. Bovendien is het moeilijk om dit uit de hand stil te houden.
• Groot. De 300 mm lens is veel groter. Dit kan ook wel eens onhandig zijn, bijvoorbeeld als het in je handbagage wilt meenemen op een vliegreis. Er is dan niet veel ruimte meer voor iets anders.
• Extra zaken nodig, zoals: een andere tas, want door het formaat past het niet in de tas die je al had. Een duur statief, want een normaal statief kan dit niet aan. Koppelingsplaten (bijvoorbeeld van Wimberley) zijn aan te raden, maar kost ook zo weer 150 euro. Een monopod is ook een goed idee om hierbij te gebruiken.
• Een wellicht onverwacht punt: je valt op met zo'n lens. Mensen komen op je af en vragen wat je aan het doen bent. Dit is een type aandacht die niet iedereen wil.

Dit is allemaal leuk en aardig, maar zie je dat ook terug in de foto's, want daar gaat het om. Dus: test! Ik heb niet lang nagedacht over een complexe opstelling. Kom op, de ene lens is ruim 10 keer zo duur als de andere, dus het verschil moet direct zichtbaar zijn, toch?
Ik heb van ongeveer 30 meter afstand met dezelfde camera met beide lenzen een foto gemaakt van een bord van ongeveer 30 cm hoog. Alle instellingen waren bij beide foto's gelijk, net als de bewerking achteraf. Diafragma f/8 gekozen zodat ook de zoomlens goed kan presteren. Hier is het resultaat (dit is een uitsnede van het bord, er staat meer omgeving op de hele foto):

Zoals het bord op de foto al aangeeft, er geldt hier een waarschuwing: de foto's op Blogger zijn van een lage resolutie, dat wil zeggen dat de kwaliteit niet goed te beoordelen is hier. Ik heb deze opnamen in alle kleine details bekeken en dan is er weinig verschil tussen de linker- en de rechterhelft.

Ik weet niet wat jouw verwachting was, maar het verschil valt mij enorm tegen. Er zit nauwelijks kwaliteitsverschil tussen de linker en de rechterhelft van het bord! Er is meer detail, kleur is zuiverder, maar echt schokkend is het niet.
Ik heb nog twee testen van 7 en 20 meter afstand, met hetzelfde resultaat.

Hoe dit kan? Op diafragma f/8 zijn de meeste lenzen op hun best. Dus ook de zoomlens is op dat diafragma gewoon hartstikke scherp. Zo scherp dat de primelens maar nauwelijks beter is.

Er is 1 ding dat uit deze test niet blijkt en dat is de mate van vignettering op een Full Frame body. De primelens zal dit namelijk veel minder doen, maar ik bezit zo'n camera (D3/D4/D700/D800) niet dus ik kan het niet testen. De overige lensfouten heb ik door Photoshop achteraf laten corrigeren. Die waren er minder bij de primelens, maar na de nabewerking zie je dat ook niet of nauwelijks.

Gebruikers over de hele wereld zullen toch niet voor niks veel geld aan professionele lenzen uitgeven? Nee, ik zei al dat ook mijn foto's er echt beter van zijn geworden, maar hoe dan? Het staat allemaal al bij de voordelen, maar ik zal het in een aantal voorbeelden verwoorden:

1. Pure beeldkwaliteit. De prime lens is nét een tikje scherper, kleuren net iets beter, contrast wat hoger en details iets scherper. Vertekeningen zijn minder aanwezig. Op de hier gebruikte instelling van f/8 zijn deze verschillen echter marginaal. Naarmate het diafragma meer open wordt gedraaid (en op het prima objectief kan dat een stuk verder!), nemen de verschillen toe.
2. 4 keer lichtgevoeliger. Kan ik met de zoomlens tot 1/500e sluitertijd bij een bepaalde hoeveelheid licht, dan lukt het met de primelens om tot 1/2000e seconde te gaan en daarmee heb ik bijna zeker een geslaagde opname van een vogel in vlucht. En is een snelle sluitertijd niet nodig, dan kan ik een factor 4 lagere ISO-waarde selecteren, bijvoorbeeld 400 ipv 1600. Dat scheelt bakken met ruis.
3. Combinatie met een teleconverter werkt goed. In mijn geval wordt het in combinatie met een 2x TC een 600 mm f/5.6 (met crop factor van de camera meegerekend een 900 mm!) Dat betekent dat mijn onderwerp twee keer zo hoog en twee keer zo breed in beeld komt. Feitelijk 4 keer zoveel detail. Ik lever hiermee wel de hele snelheidswinst uit het vorige punt in voor meer detail. Dit is een goed punt om op te merken dat de autofocus van de meeste camera's werkt bij een diafragma van de lens, inclusief teleconverter, van f/5.6 Een f/5.6 lens met een 2x TC zou een f/11 worden en dan werkt de autofocus niet meer. Optisch is het verder geen probleem, maar dan ben je verplicht handmatig scherp te stellen. Dat zijn we met z'n allen de afgelopen jaren natuurlijk verleerd. Net als het eerste punt is dit punt dus ook te danken aan de lichtgevoeligheid van de lens.
4. Met een andere teleconverter heb ik beide voordelen een beetje. Een 1.4 TC maakt er een 420 mm f/4 van. Dat is 120 mm meer en een stop (dus twee keer) zo snel. Een 1.7 TC kan ook nog, dan wordt het een 510 mm f/4.5. Meer flexibiliteit dus dankzij teleconverters.

Conclusie: Professionele lenzen zijn beter dankzij de betere lichtgevoeligheid.

Dit lijkt namelijk nog steeds nauwelijks reden om zoveel geld uit te geven. In de praktijk echter zal een fotograaf continue op zoek zijn naar de grenzen die door de omstandigheden en de apparartuur worden bepaald. 

Vergelijken we nu de beide lenzen weer zonder de teleconverter, dan lijkt het onzinnig zo'n duur, lomp en zwaar ding aan te schaffen. Maar je kunt er met een kortere sluitertijd foto's mee maken. Of bij een lagere ISO waarde, of van beide een beetje. En f/5.6 is het maximum van de zoomlens, maar bij f/11 is de lens optisch pas optimaal maar dan komt er nog maar zó weinig licht binnen dat het gewoon niet meer werkt. Ofwel bewogen opnames, ofwel veel ruis. Of optisch niet optimaal. Bedenk dat ik f/8 heb gebruikt in de test hierboven, dat scheelt 3 stops (8 keer!) t.o.v. de f/2.8 van de primelens en die is op die waarde wél optisch goed. En op f/11 scheelt het 4 stops, dat is 16 keer. Dat wil zeggen 1/100e seconde sluitertijd ipv 1/1600, of iso3200 ipv iso200. Als fotograaf loop je dus vroeg of laat tegen deze grenzen aan.

Sinds ik de primelens gebruik zijn er maar heel weinig situaties geweest waarbij ik de zoomlens ook had kunnen gebruiken. In verreweg het grootste gedeelte van de gevallen gebruik ik de teleconverter waardoor het een 600 mm lens wordt. In de andere gevallen is er zo weinig licht geweest dat ik de zoomlens absoluut niet meer had kunnen gebruiken.

Afrikaanse Zeearend in attack mode.

Genomen met de primelens, zonder teleconverter. 1/3000e seconde op f/3.3, ISO400. 

Op 1/4e van de lichtsterkte had ik met de zoomlens hier een sluitertijd van 1/750e seconde bereikt waarmee de foto bewogen was geweest. Of 1/1500e, maar dan op ISO800 en dan had er meer ruis ingezeten en nog steeds een beetje beweging. Zelfs met het vele licht in Afrika was dit minder goed geworden met de zoomlens.

Afrikaanse Reuzenijsvogel

Foto gemaakt met de 70-300 zoomlens.
Instellingen: f/7.1, 1/640e seconde, ISO200.

Achteraf had ik beter ISO400 kunnen kiezen, maakt niet zo veel uit in ruis, en diafragma f/5.6. Sluitertijd had best naar 1/2000e seconde toegekund, ook met deze lens, en dan was de opname niet bewogen geweest.

Met de primelens had het echter altijd beter gekund! Óf op 1/2000e bij ISO400 met de 2x teleconverter ertussen voor veel meer detail, óf op 1/2000e bij ISO200 en f/4. Op dat diafragma is de lens nog scherper dan op f/2.8.


Het zal duidelijk zijn: ik heb een vreemde test uitgevoerd van 2 lenzen die nauwelijks vergelijkbaar zijn. Het zal opnieuw moeten, maar dan moet het realistisch. Dus de primelens op f/2.8 ISO400 en de zoomlens op f/5.6 ISO1600. Dan is de sluitertijd gelijk en niet het diafragma en dat is wel zo eerlijk. Hét verschil tussen de 2 lenzen zit immers in de snelheid en die komt 1:1 van het diafragma.
De uitkomst van een dergelijke test laat zich natuurlijk raden. Maar voor de lol zal ik dit nog een keer doen.

Tenslotte: in het analoge tijdperk waren primelenzen heel gewoon. Vaak met een lichtsterkte van f/2.8, of zelfs nog beter. 50 jaar geleden kochten mijn ouders al een Agfa met f/2.8 45mm objectief. De wens van de consument om zoomlenzen te willen hebben vertaalt zich dus vanzelf in allerhande problemen, of in waanzinnig dure objectieven om dat probleem weer op te lossen. Aan de andere kant: een 50 mm f/1.4 kost ongeveer 200 Euro. Het is niet moeilijk en daarmee niet duur om zo'n lens te maken. Een kwalitatief goede zoomlens is veel moeilijker en daarom veel duurder.
Een f/1.4 is 4 keer zo lichtgevoelig als een f/2.8 objectief! (2 stops => 2*2=4). Lichtgevoelige telelenzen zijn helaas erg complex en daarmee erg duur. Lichtgevoelige telezoomlenzen, zoals de 200-400 mm f/4 van Nikon geldt hetzelfde voor.

Bedankt weer voor het lezen.

Robert van Brug

Sluitertijd: het bevriezen van beweging

Als eerste natuurlijk de beste wensen voor 2012! Ik hoop dat het een mooi jaar wordt. Dat er maar vele fotogenieke dingen op jullie en mijn pad mogen komen en dat we dat maar heel mooi mogen vastleggen.

Ik wil het in dit eerste artikel dit jaar hebben over sluitertijd. Dit is een van de dingen die makkelijk te begrijpen is in de fotografie: als iets sneller beweegt moet je camera ook sneller zijn, anders wordt de opname bewogen.

Maar welke beweging moet je bevriezen? Er zijn 4 soorten:

1. de trilling van je hand. En je hand trilt altijd al is het maar door je eigen hartslag. Dit is een van de redenen om foto's vanaf een statief te nemen, dat is veel stabieler.
2. de beweging van het object waar je je op/in bevindt, bijvoorbeeld een rijdende auto of trein.
3. het object zelf beweegt. Een vogel die naar je toe vliegt heeft een voorwaartse snelheid, dat is ook beweging, en wel met 50-80 km/u. Een formule 1 auto kan 300 km/u halen een straaljager ruim 1000 km/u.
4. Beweging in het object zelf: in het vorige voorbeeld zou dat het klappen van de vleugels zijn. Deze beweging gaat nog veel sneller dan de vorige en is dus moeilijker te bevriezen. 

Een paar ganzen in vlucht, met alle soorten beweging hier aanwezig: ik was bijrijder terwijl we met 70 km/u over een dijk reden. Vlak naast de auto vlogen deze ganzen, dus: raam open en klikken maar.

Mijn hand bewoog zeker. De auto bewoog ook zoals gezegd. De vogels vliegen vooruit, die beweging valt mee omdat het bijna net zo snel was als de auto reed. Tenslotte de vleugelslag. Met een sluitertijd van 1/3200e seconde is het beeld helemaal bevroren.

Nu wil ik het alleen over het bevriezen van de beweging in het onderwerp hebben, nummer 3 en 4 in de lijst. Nummers 1 en 2 vallen onder vibratiereductie, dat komt een andere keer.

De vraag is: welke sluitertijd heb je nodig om beweging van het onderwerp te bevriezen? Ik heb een aantal sluitertijden onder elkaar gezet om zo een overzichtje te maken:

• 1/8000e: snelste sluitertijd op prosumer camera's. Geschikt bijvoorbeeld voor het vastleggen van een vliegende kolibrie. Extreem veel licht nodig. Nog kortere sluitertijden zijn alleen met flitsers bereikbaar, maar dat is voor een andere keer, ik ga hier uit van natuurlijk licht.
• 1/4000e: snelste sluitertijd op consumer camera's. Geschikt voor het bevriezen van snelle beelden, zoals atleten in actie of snel vliegende vogels. Veel licht nodig om dit te halen!
• 1/1000e-1/2000e voor het vastleggen van gemiddeld snel bewegende objecten. De meeste vogels in vlucht zijn hiermee goed te doen.
• 1/250e-1/500e: geschikt voor het maken van foto's van normaal bewegende mensen.
• 1/125e: vanaf deze waarde en lager niet meer geschikt om beweging te bevriezen.
• 1/60e: standaard sluitertijd met flitslicht op mijn spiegelreflex. Op compactcamera's vaak 1/30e seconde.
• 1/20e - 1 seconde en langere sluitertijd: met name gebruikt voor creatieve effecten, waardoor het beeld bewust bewogen wordt vastgelegd.

1/30e-1/250e is de range die gebruikt kan worden voor panning: het meetrekken van de camera met de beweging van het onderwerp. Het idee van panning is dat het onderwerp scherp wordt vastgelegd maar dat de achtergrond door de meetrekkende beweging bewogen wordt.

Panning opname van Iris: camera met Iris meebewogen, de achtergrond wordt een waas, wat snelheid suggereert.

Deze buizerd kwam plotseling laag overvliegen,
waardoor ik geen tijd had instellingen te wijzigen. Sluitertijd was 1/500e op dat moment. De voorwaartse beweging van de buizerd is hiermee bevroren, maar de beweging in de vleugels niet, dan had ik tussen 1/1000 en 1/2000e moeten gaan zitten.
Dit is niet per se slecht: het geeft ook wat dynamiek aan de opname.

Langere sluitertijden kunnen ook gebruikt worden voor creatieve effecten. Een voorbeeld:

Onze kerstboom (van 2010). Foto genomen in een verder donkere kamer (na zonsondergang, alle lichten uit), vanaf statief, sluitertijd 2,5 seconde en gedurende die tijd langzaam ingezoomd.

Foto van een verlichte rotonde, bij nacht. Gemaakt vanaf statief, sluitertijd maar liefst 15 seconden. De rotonde zelf, de bomen en lantaarnpalen zijn allemaal prima, de strepen in het beeld worden veroorzaakt door de lichten van de bus die voorbij kwam rijden.

Afrikaanse Zeearend op jacht, gepakt op 1/6400e seconde: dat bevriest zo ongeveer alle beweging, inclusief de trillingen van mijn hand, het schommelen van het bootje, de voorwaartse beweging van de arend, het klappen van de vleugels én de kleine veertjes op de vleugels die kunnen bewegen door de vliegsnelheid: alles staat prachtig stil! Om dit te realiseren heb je heel veel licht nodig, maar dat is er in Afrika meestal wel.

Het mag duidelijk zijn dat het volledig bevriezen van alle beweging niet altijd het mooiste beeld oplevert. Aan de andere kant is het vaak niet mogelijk om een enorme snelle sluitertijd te halen, domweg omdat er onvoldoende licht aanwezig is. Stel je wilt een foto maken waarbij je 1/1000e seconde nodig hebt, maar je haalt maar 1/100e wegens weinig licht. Achterop je camera zie je dat het beeld bewogen is. Wat zijn je opties? Het zijn er drie:

1. Vergroot het diafragma. Hoe lager het f-getal, hoe wijder de opening van de lens, hoe sneller het is. Op maximaal diafragma zijn de meeste lenzen niet op hun best, maar je moet toch iets. Ook kun je een lens erop zetten die gevoeliger is voor licht, of een teleconverter er tussenuit halen, dit helpt allemaal op dezelfde manier.
2. Verhoog de ISO-waarde. Dit levert weliswaar meer ruis op, maar anders is het beeld bewogen. Bovendien is dit het punt waar de afgelopen paar jaren de grootste vooruitgang is geboekt: minder ruis bij hogere ISO-waarden. Als je ermee om kunt gaan is tot ISO 1000 met niet teveel ruis goed te fotograferen.
3. Zorg dat er meer licht komt! Ben je ergens binnen, doe dan alle lampen in de buurt aan. Helpt dit niet voldoende gebruik dan de flitser. Op de savanne in Afrika heb ik wel eens met zaklampen een paar leeuwen opgelicht om zo een foto mogelijk te maken.

Parende leeuwen net na zonsondergang, foto gemaakt bij licht van 2 LED-zaklampen van 200 lumen per stuk. Sluitertijd 1/15e seconde, ISO 3200. Redelijk extreme waarden en omstandigheden, maar zonder die zaklampen was er helemaal geen foto mogelijk geweest. Wees creatief.

Foto gemaakt door Wim Werrelman. Ik deed de belichting.

TIP: liever meer ruis dan een mislukte foto. Als je het nodig hebt, verhoog dan de ISO.

Bedankt voor de aandacht, tot een volgende keer!

Robert van Brug