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I Sensori delle Fotocamere Digitali


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Fotografia Digitale

I Sensori delle Fotocamere Digitali

Fino a qualche tempo fa, gli unici "sensori" alla portata dei comuni mortali erano costituiti da un contenitore metallico a tenuta di luce in cui era avvolta una lunga striscia di plastica, sulla quale potevamo imprimere fino a ben 36 immagini. Giusto! Stiamo parlando della pellicola fotografica. Senza dilungarci troppo in mielosi e nostalgici ricordi da camera oscura, la pellicola era, appunto, un supporto rivestito da uno o più strati di gelatina (a seconda che si trattasse di pellicola b/n o colore) contenente il materiale fotosensibile vero e proprio: cristalli di alogenuro d'argento che, a livello atomico, si trasformavano in argento metallico quando esposti alla luce proveniente dalle lenti di un obiettivo formando la cosiddetta "immagine latente". Perchè questa potesse rivelarsi, dovevamo sottoporre il nostro rullino ad un successivo trattamento di sviluppo. Una volta ottenuto il nostro negativo (o positivo, a seconda del tipo di pellicola e trattamento), si poteva infine ottenere una stampa o una scansione.

Oggi, grazie alle capacità di un ingegnere dell'azienda che dominava il mercato delle pellicole (Eastman Kodak), i sensori fotografici digitali hanno ormai completamente sostituito la pellicola in ogni ambito, equipaggiando una miriade di dispositivi, dal telefonino al megagalattico dorso Phase One IQ180 con sensore da 80 (dicasi "ottanta") Megapixel.

Ma come funzionano questi sensori e come hanno fatto a cambiare così radicalmente le nostre abitudini fotografiche? Cercando di snellire quanto possibile i concetti e azzardando anche un breve parallelo con la pellicola, possiamo dire che se questa era uno o più strati di materiale sensibile alla luce, oggi è un insieme di recettori fotosensibili collocati ordinatamente su di una superficie bidimensionale.

Sorvolando (per il bene della scorrevolezza della lettura) sul tipo di tecnologia dietro questi foto recettori (CCD e CMOS), possiamo dire che nella stragrande maggioranza dei casi ciascuno di questi contribuisce alla formazione dell'immagine con "un" pixel. Più nello specifico, ciascuno dei pixel che compone il sensore misura la luce che passa attraverso le lenti dei nostri obiettivi e produce una carica elettrica proporzionale che indica uno specifico valore di luminanza, senza peraltro essere capace di registrare alcuna informazione sul colore. Come si fa, allora, ad ottenere un'immagine a colori visto che, in questa fase iniziale, ciò che il nostro sensore vede è, di fatto, un immagine in bianco e nero o, per essere precisi, in scala di grigio?

Beh, molto ingegnosamente, si pone davanti al sensore uno strato che alterna sui pixel filtri di colore rosso, verde e blu che, nell'arrangiamento inventato da un certo signor "Bayer" (sempre un dipendente del colosso giallo) i verdi sono il doppio dei rossi e dei blu. Se vi state domandando il perchè di questa proporzione, sappiate che i nostri occhi sono più sensibili al verde.

Altri schemi sono possibili, tuttavia il Bayer sembra essere quello più utilizzato.

pattern_bayer.jpg

Pattern Bayer (fonte Wikipedia.org)

Facendo quindi un primo punto del processo di formazione dell'immagine digitale, possiamo dire che la nostra fotocamera registra il livello di luminosità captato da ciascun pixel e le caratteristiche del filtro. Come si arriva quindi a qualcosa che possiamo percepire come "colore" vero e proprio? Questo è il compito di un processo detto "demosaicizzazione" o, per fare gli anglofoni "demosaicing". Esso avviene internamente alla fotocamera o, in modo più controllabile, in un software di conversione come Lightroom o Capture One, i quali ricavano le informazioni mancanti a ciascun pixel per poter rappresentare l'effettiva sfumatura di colore "vista" calcolandole dai suoi vicini. Dopo aver applicato alcuni altri parametri tra cui bilanciamento del bianco, gamma, riduzione rumore etc., possiamo finalmente goderci sul display della nostra fotocamera o sul monitor del nostro computer la nostra agognata immagine che, in una frazione di secondo, è passata attraverso una complessa serie di trasformazioni per essere visualizzata e, se vogliamo, memorizzata.

Buone foto a tutti!

Stefano

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