Manuale della Fotografia: l’Elettronica delle fotocamere digitali.

Seguitiamo il discorso interrotto nelle precedenti parti del Manuale della Fotografia professionale.

PARTE VIII: L’ELETTRONICA DELLE FOTOCAMERE DIGITALI PROFESSIONALI.

La sempre più spinta esigenza di qualità dell’immagine fotografica spinge i produttori alla ricerca di nuove tecnologie per i componenti della fotocamera digitale.

Reflex

Mentre nell’analogico era prevalemtemente l’ottica a fare la differenza ed oggetto di sviluppo, nell’Era digitale è l’elettronica il nodo e il centro di interesse per la ricerca.

Il funzionamento può essere brevemente semplificato.

Un complesso sistema di congegni elettronici sistemati all’interno della fotocamera sostituiscono la vetusta pellicola dell’analogico. Per serietà e chiarezza la supposta vetustà riguarda essenzialmente la praticità, comodità e il costo, non la qualità!

Al posto della pellicola troveremo un sensore [una piastrina metallica su cui sono disposti piccoli recettori di luce in silicio chiamati fotodiodi] che traduce le variazioni di intensità (luminanza) e di colore (RGB) della luce in segnale analogico.

Ci sono due tipi principali di sensori: il CCD e il nuovo CMOS [CIS (CMOS Image Sensor) – inventato dall’Italiano Federico Faggin] . Il CMOS è un sensore molto più efficace, ed è per questo installato solo sulle più costose reflex.

Il numero di fotodiodi o MPixel indicati dice poco sulla qualità della foto finale. Il dato essenziale è la dimensione del sensore, grandezza direttamente proporzionale alla qualità; mentre la dimensione dei fotodiodi deve essere appropriata alle riflessioni che genera la luce e con i materiali comuni in commercio è stata calcolata intorno a 0,7 Mpixel/cm2.

La corsa a sviluppare sensori con un numero di pixel via via maggiore è dunque cessata e ha evidenziato la necessità di impiegare materiali migliori e l’esigenza di un processore molto potente, per elaborare la crescente quantità di dati associata ad un sensore con informazioni aggiuntive maggiori.

Per ciò che riguarda i sensori la Casa produttrice leader è la Sony, che produce praticamente la gran parte dei sensori per le fotocamere professionali, seguita da Matsushita/Panasonic. Il formato di riferimento ideale è oggi il pieno formato o full frame (il vecchio 35mm -24×36), che equipaggia le fotocamere reflex, che costituiscono il compromesso ideale per professionalità, qualità ed economia. Ci sono fotocamere che possiedono dei sensori più grandi delle comuni reflex, sono le Medio Formato che utilizzano dorsi digitali delle dimensioni del vecchio Medio 6x7cm, ed anche banchi ottici con sensori ancora più grandi. Purtuttavia sembra che per la richiesta dell’attuale mercato professionale sia sufficiente una top Reflex 35mm; e questo è spiegato dall’elevata mole di tempi e pazienza di postproduzione che generano files prodotti da sensori di dimensioni superiori (una medio formato genera una foto di circa 40Mb) a cui non corrisponde un altrettanto maggiore guadagno qualitativo.

I problemi che le case riscontrano nella fabbricazione risiedono principalmente nel risolvere la densità di difetti e la perdita delle giunzioni. Quest’ultimo problema dipende dal fatto che i normali apparecchi litografici possono stampare dei sensori per una superficie inferiore a quella del full frame, pertanto nascono dei problemi per l’allineamento della stampa del wafer su cui andranno posizionati i fotodiodi.

Nikon D90 utilizza il sensore IMX038 prodotto da Sony;
Nikon D3100 utilizza il proprio sensore NC81362A;
Nikon D7000 utlizza il Sony IMX071;
Nikon D3 e D700 utilizzano il proprio sensore NC81338L;
Nikon D3s utilizza il proprio sensore NC81361A.
Nikon D3x Il progetto dovrebbe essere di Nikon ed il costruttore è incerto su Sony, Panasonic e Renesas.

Il segnale prodotto dal sensore è indirizzato ad un convertitore di segnale analogico/digitale (A/D) ed elaborato da un processore, una Cpu che sistemerà i dati in una memoria espressa RAM [(Random Access Memory), memoria destinata all’esecuzione dei programmi, in cui vengono memorizzati i dati in lavorazione] eseguendo i programmi della ROM [(Read Only Memory), memoria di lettura non volatile che contiene Sistema Operativo e applicazioni – i dati non vengono cancellati spegnendo il dispositivo]; che saranno fissati in via definitiva su una scheda di memoria, “Memory Card” di tipo CF (Compact Flash) più professionale o SD (Secure Digital) schede di dimensioni più contenute che però stanno diventando il punto di riferimento.

Lo schema è il seguente:
CMOS —> convertitore A/D —> Processore —> Memoria

Le principali case produttrici, dunque, si stanno orientando sempre di più alla componentistica elettronica e specializzando nella progettazione dei processori, che diventano la componente più importante della fotocamera. Il processore richiede potenza di calcolo e velocità specialmente per la foto sportiva sempre alla ricerca della “raffica”, lo scatto a ripetizione. Diverso il discorso per la fotografia in studio.

Nikon, per le sue macchine professionali reflex digitali impiega il processore d’immagine Expeed 2 targato Analog Devices AD9974. Questo processore equipaggia tutti i modelli più prestigiosi a partire dalla D300 (con sensore aps-c è indicata per la fotografia documentaristica), passando per la D700 (una D300 con sensore della D3), la D3s (indicata per la Fotografia sportiva) e per finire con la D3x (modello di punta da studio). Ogni apparechhio utilizza sei processori, ossia due per ogni colore primario.

EXPEED 2: dotato di un motore per processare e convertire i segnali analogico/digitali (A/D) a colori a 14-bit ad un tasso di elaborazione d’immagine a 16-bit. Possiede inoltre impressionanti caratteristiche accessorie come l’elaborazione di Scene Recognition System, in-camera Lateral Chromatic Aberration Correction e l’Active D-Lighting.

Le nuove macchine Nikon in imminente uscita [D4 – D400 – D800] potranno essere dotate del nuovissimo processore Expeed 3 già sfornato dai laboratori del prestigioso Marchio nipponico.

Il nuovo processore possiede una capacità d’elaborazione del segnale digitale molto più elevato rispetto all’Expeed 2 (gestione frame rate più elevati – funzionalità e registrazione video implementate ed evolute)

Pentax utilizza il processore d’immagine PRIME (PENTAX Real Image Engine) II (che opera insieme al convertitore a 14 bit e alle RAM DDR2 con transfer rate da 1 GB/s), sia nelle k7 e k5 reflex a formato ridotto.

Canon per le sue macchine professionali reflex digitali impiega il processore d’immagine Digic III. Sui modelli di punta come il Canon EOS 1D Mark III utilizza 2 processori. EOS (Electro-Optical System)

Per i nuovi modelli [EOS 7D, EOS 5D Mark III ed EOS-1D Mark IV] utilizzerà il dual DIGIC 4.

Sony utilizza il processore d’immagine Bionz che possiede una conversione analogica/digitale su 14 bit ed equipaggia la Sony alfa A900.

Accanto alle doti fisiche del processore è di fondamentale importanza anche il sistema operativo S.O., il software e gli aggiornamenti (firmware) della fotocamera.

Gli studi sulle ottiche portati avanti dal’900 fino ad oggi sono stati acquisiti per la creazione degli obbiettivi. Lo studio fisico delle lenti ha raggiunto uno stato qualitativo più che dignitoso, e gli attuali sviluppi consistono nel migliorare la messa a fuoco automatica (AF) con meccanismi elettronici sempre più sofisticati. La sfida elettronica riguarda la precisione nella messa a fuoco che lavora fino a 61 punti dell’immagine. Per la caratteristica di messa a fuoco automatica Canon è leader di mercato. Inoltre, importantissimo sviluppo riguarda lo stabilizzatore ottico dell’immagine tranne Pentax che lo ha installato in macchina sono direttamente montati sugli obbiettivi stessi (IS Image Stabilizer per Canon; Mega o Advanced OIS per Panasonic; Shake Reduction per Pentax; Super SteadyShot per Sony; VR Vibration Reduction per Nikon) spesso associati anche allo stabilizzatore elettronico.
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

13 risposte a “Manuale della Fotografia: l’Elettronica delle fotocamere digitali.”

  1. bah, poche conoscenze e per di più confusionarie…la dove non sono sbagliate!
    Oltre al fatto che sembra una televendita Nikon…

    1. Ti ringrazio studente per il commento, sperando che vorrai apportare le giuste considerazioni e illuminarci. Da parte neutrale – sono Pentaxiano – ho fatto semplicemente una sintesi di quello che ho trovato nella manualistica e nella rete… Canonista?

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