Rozsah expozice

Dynamický rozsah snímače při základní a zvýšené citlivosti

Dynamický rozsah udává rozsah odstínů od nejčernější černé k nejbělejší bílé, kterou je ještě CCD snímač schopen rozlišit. Dynamický rozsah je z jedné strany limitován kapacitou každé buňky CCD (kolik elektronů vzniklých interakcí fotonů je schopna pojmout) a z druhé strany hladinou vlastního šumu buňky.

Šum vzniká z mnoha různých příčin, ale tou základní je tepelný pohyb krystalové mřížky polovodiče. Při něm se občas uvolní elektron bez jakéhokoliv působení fotonu. Takový elektron je pochopitelně přitažen k expoziční elektrodě, a přičítá se tak k hodnotě světelné expozice dané buňky. Protože okamžitá hodnota šumu se liší buňku od buňky a expozici od expozice, je nemožné z obrázků tento šum stoprocentně odstranit. Dynamický rozsah běžných CCD snímačů odpovídá proto pouze 4 – 5 expozičním stupňům, zatímco kvalitní filmový materiál má tento rozsah okolo 6 – 7 expozičních stupňů. K dosažení velkého dynamického rozsahu při přijatelné šumové úrovni je potřeba aby buňky snímače byly co největší (dosáhne se tak velké kapacity buňky a tím i zvětšení odstupu signálu od šumu). Proto malé formáty snímačů a/nebo snímače s vysokým rozlišením mají vždy výrazně horší šumové vlastnosti než snímače větší a s nižším rozlišením. U vědeckých přístrojů se šum CCD snižuje chlazením prvku (obvykle tekutým dusíkem).

Největší expoziční pružnost mají chromogenní a vysoce citlivé filmy. Mezi základní vlastnosti CCD snímače, které zajímají uživatele, patří mimo rozlišení také jeho základní citlivost. Udává se zpravidla jako tzv. ISO citlivost, což je veličina používaná v klasické fotografii pro citlivost filmového materiálu. Digitální fotoaparáty jsou většinou vybaveny přepínačem citlivosti, který funguje jako zesilovač obrazového signálu s přepínatelným zesílením. Vzhledem k tomu, že hladina šumu je u CCD prvku konstantní, zvýšením citlivosti zesílením se zvyšuje mimo užitečného obrazového signálu i šum (na obrázku modrou barvou).

U chemických fotografických procesů lze rozsah regulovat použitými vývojkami a dobou vyvolávání, případně speciálními zesilovacími a zeslabovacími lázněmi.

Fotografovi umožňuje snížit příliš velký rozsah expozice scény šedý přechodový filtr.

Tři expozice téhož obrazu s různými hodnotami. Některé detaily v nejtmavším obrazu nejsou v nejsvětlejším a obráceně.