I sensori degli apparecchi digitali: videocamere e fotocamere.

Per chi si accinge ad acquistare un apparecchio digitale per la ripresa di immagini, sia esso una fotocamera compatta o una reflex, una videocamera, uno scanner, un cellulare con foto-videocamera integrata ecc., deve considerare il fattore più importante che più incide sulla qualità delle immagini che adrà a riprendere.

Fotografia Video
I principali formati della fotografia e dei video

Non che il sensore sia il più importante in assoluto, ma lo è diventato con la disinformazione che si è creata con l’avvento digitale di questi anni.La manualistica fotografica formatasi con la pratica e l’esperienza, forniva precise indicazioni sul principale componente della fotografia che era essenzialmente l’obbiettivo. Con la pellicola, insomma, il famoso “collo di bottiglia”, che in informatica ci dice molte cose, diventava la qualità e la costruzione dell’obbiettivo. Al tempo, poter montare un’ottica Leica o Zeiss era una garanzia.

Ora gli apparecchi foto e video digitali puntano sulla quantità di MegaPixel totali (MP). Non c’è dato meno appropriato per tentare di sintetizzare la qualità video o fotografica associata. Il sensore digitale, insomma, diventa il “collo di bottiglia”, non a livello tecnico, ma artificiale o artificioso…

Quindi, per non trovare sorprese nell’acquisto di un’apparecchiatura digitale ottica, diventa priorità conoscere a fondo il sensore e tutte le sue caratteristiche.

Il CCD è stato scoperto nell’ottobre 1969, nei laboratori Bell, da Willard Boyle e George Smith, i quali, nella ricerca di una nuova memoria per computer, si imbatterono in un nuovo tipo di sensore elettronico a scorrimento di carica.

I tipi di sensori digitali fondamentali oggi sono di due tipi: CCD e CMOS.

La differenza sostanziale tra i due, è che gli impulsi elettrici, nel caso del CCD, vengono convertiti in digitale da un convertitore A/D (analigico/digitale) in un chip esterno al sensore, e nel caso del CMOS, direttamente dal sensore, avendo al suo interno incluso il convertitore.

CCD (Charge-Coupled Device) immagine di alta qualità (maggiore precisione cromatica e qualità dell’immagine, alta uniformità in scarsa luminosità, elevata gamma dinamica) e basso livello di rumore, consuma più energia, più costosi

CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)complessità costruttiva maggiore, qualità più bassa, maggiore velocità di gestione e raffica (frame rate), dimensione inferiore, più suscettibile al rumore, economici.

Funzionamento di un pixel.
Il pixel è costituito principalmente da un fotodiodo, un elemento fotosensibile (sensibile alla luce) che, colpito da un raggio di luce, genera una carica elettrica, che trasferisce prima ad un convertitore (A/D – che elabora il segnale) poi ad una memoria di massa (CF Compact Flash o SD Secure Digital) .

La caratteristica più importante per i singoli fotodiodi dei sensori CCD è la grandezza.
La grandezza dei singoli pixel determina la capacità di catturarne luce. Fotodiodi più grandi hanno, a parità di materiali impiegati, una resa dinamica maggiore rispetto ai più piccoli.

Sfatiamo il culto dei Megapixel totali: la dimensione fisica del sensore è ben più importante del numero di pixel complessivi.

Questa dimensione è espressa in frazioni di pollice, (1/3 di pollice o 1/3” ossia la diagonale di un rettangolo 4,8 x 3,6 mm). Una maggiore dimensione, espone l’area sensibile del sensore a maggiore luce e questo determina riprese migliori.

Un’altra caratteristica da conoscere sui sensori è che la definizione di un’immagine aumenta con la radice quadrata del rapporto tra le dimensioni dei sensori in Megapixel. Dunque, al raddoppio dei megapixel di un sensore corrisponde una qualità meno che proporzionale, ossia solo un piccolo incremento.

Fotografia.
Le dimensioni ideali per le riprese fotografiche sono:

– le medio formato ossia delle dimensioni di pellicole o di sensori di 6X6, 6×7 o 4,5X6 (lasciamo perdere i banchi ottici utilizzati solo in studio acausa degli enormi dimensioni e pesi), che sono di qualità eccellente (prodotte dai più blasonati marchi come Leica, Hasselblad, Rolleiflex, Pentax, Mamiya), ma con costo proibitivo (20 0 30mila euro), nelle versioni digitali [sia completamente digitali, che analogiche adattate con i moderni dorsi digitali come Kodak, Leaf, Sinar], persino per comuni professionisti ;

– il formato 35mm chiamate Full frame o pieno formato, un sensore di 36mm x 24mm (2/3 o formato Leica), 1,7” utilizzate comunemente dai professionisti per il buon rapporto prestazioni/prezzo, ma ancora poco accessibile per i comuni mortali;

-il formato ridotto chiamato a seconda della casa DX (Nikon) o APS-H (Canon) con sensore di 23,7mm x 15,7mm, 1,2” orientato ai fotografi semi-pro;

Sotto a questi standard abbiamo sensori che si riducono drasticamente nelle dimensione e per i quali ottenere una buona foto diventa un’impresa! Praticamente sono sensori per fotocamere adottati da fotocamere compatte, smartphone,telefonini ecc. con dimensioni aspect ratio di 4/3 e dimensioni comuni 1/2,5” 1/1,7” senza pretese professionistiche.

Lo schema seguente chiarisce bene il rapporto fra le dimensioni dei sensori che abbiamo considerato:
Full frame ha un sensore di area 36mm x 24mm = 864 (2/3 o formato Leica)
APS-C ha un’area del sensore di 23,7mm x 15,7mm = 372,09 rapporto tra lato lungo e lato corto 2/3; fattore moltiplicativo 1,5
1/1,7” ha un’area del sensore di 7,6mm x 5,7mm = 43,32
1/2,5” ha un’area del sensore di 5,7mm x 4,9mm = 27,93

Video.
Per le riprese video si consigliano sensori grandi almeno 1/3 di pollice (1/4” sono applicati sulle semiprofessionali 3,6 x 2,7 mm). Il sensore da 1/2″ ha dimensioni fisiche di 6,4 x 4,8 mm.

Per catturare delle immagini luminose occorre fare i conti anche con diametri dell’obbiettivo da 52 o 72 mm e lenti con bassi valori di f 1.8.

Inoltre sono consigliete videocamere a 3 CCD, tre sensori: in quest’ultimo caso ogni CCD è sensibile solo a una delle tre componenti cromatiche RGB (rosso, verde e blu), la cui composizione determina l’immagine finale.

CCD progressivo, cattura singoli fotogrammi interi e non interlacciati.

Perchè dunque il video utilizza dei sensori più piccoli rispetto ad una fotocamera? Questo perchè l’immagine da fissare deve essere quella di un normale schermo tv, ossia 720×576 Pal che ha circa 415.000 pixel che si possono coprire con un sensore da 800.000 Mpixel. Superare questo valore non porta a miglioramenti sensibili. Il problema poi sarebbe la memorizzazione delle immagini in quanto, per i video occorre memorizzare almeno 25 fotogrammi al secondo. Un sensore più grande avrebbe senso, solo per i più moderni schermi in HDV in alta definizione.

Quindi possiamo chiederci come vanno le moderne macchine fotografiche che registrano inm alta definizione, per le registrazioni video? In base alla intercambiabilità degli obbiettivi è possibile avere delle immagini molto buone e registrate in un sensore di tutto rispetto. Il limite ai video è nella messa a fuoco che deve essere realizzata continuamente in manuale e per la lentezza della regolazione dell’esposizione. Quindi se siamo in condizioni ideali senza soggetti in continuo movimento e variazioni repentini della luminosità, oppure riusciamo a controllare manualmente e con rapigità queste mutazioni, possiamo realizzare davvero ottimi video. Chiaramente la fotocamera dovrebbe avere l’uscita out audio per il collegamento di un microfono esterno (il microfono integrato, non ci assicura un audio neppure decente in quanto farebbe sentire i fastidiosi rumori di regolazione della fotocamera).

Per l’utilizzo della fotocamera per i video ci sono importanti considerazioni e tecniche sul sito di Francesco’s Photo, edite da Simone Chinellato, al link: http://francescophoto.wordpress.com/2011/03/08/come-realizzare-video-con-le-reflex-parte-1-introduzione/

Al contrario, non è altrettanto consigliato di utilizzare una videocamera come fotocamera per la limitata dimensione del sensore…

INDICE GENERALE DEL MANUALE DELLA FOTOGRAFIA PROFESSIONALE.
Parte I:Storia della Fotografia.
Parte II Tecnica fotografica.
Parte III …ancora sulla Tecnica della fotografia.
Parte IV Fotografia Professionale e Artistica.
Parte V: Leggi, Privacy, Copyrights, Liberatorie.
Parte VI: Paparazzi e Deontologia del fotografo.
Parte VII: i sensori degli apparecchi digitali [videocamere e fotocamere].
Parte VIII: l’Elettronica delle fotocamere digitali professionali.
Parte IX: Cellulari e Smartphone per la ” Fotografia “.
Parte X: Set fotografico, Piano, Allestimento e Illuminazione.
Parte XI: Fotografia per il ritratto e glamour.
Parte XII: Processori e firmware delle Fotocamere professionali.
Parte XIII: La Fotografia Fashion – Moda.
Parte XIV: Book, composit, agenzie, riviste, calendari, posa in passerella, Informatica per la Moda.
Parte XV: Post-produzione Digitale Professionale per la Fotografia.
Parte XVI:Semiotica Fotografia
Parte XVII: Fotografia in Iran
Parte XVIII: Smartphone per la Fotografia
Parte XIX: Computer per la Fotografia

10 risposte a “I sensori degli apparecchi digitali: videocamere e fotocamere.”

  1. Bel post su I sensori degli apparecchi digitali: videocamere e fotocamere. | NotitiAE. Sono molto impressionato con il tempo e lo sforzo che avete messo nel scrivere questa storia . Vi darò un link sul mio blog sui social media. Tutti i migliori !

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