Processori e firmware delle Fotocamere professionali.

Il processore o Cpu e il programma -firmware- che lo rende in grado di operare (che risiede nella Eprom, memoria ROM) sono le componenti delle fotocamere digitali più importanti nella odierna ricerca elettronica per la Fotografia professionale. Vediamo come operamo congiuntamente nell’elettronica della fotocamera.ReflexIl 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”*(1).

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, e nella gestione della funzione video*(2) . Diverso il discorso per la fotografia in studio. Se facciamo un confronto con il funzionamento delle altre apparecchiature elettroniche come smartphone, cellulari, tablet, sostanzialmente arriviamo ad una conclusione analoga: tutto fa riferimento allo schema di funzionamento dei personal computer. Le componenti in gioco sono le stesse, però gli apparecchi portatili scontano alcuni problemi riguardo alla miniaturizzazione delle componenti con i noti fenomeni di dissipazione del calore e regolarità di funzionamento. Pertanto si riscontrano problemi di affidabilità che generano conflitto con quelli di velocità. Se analizziamo le differenze sostanziali tra i due tipi di elettroniche, riscontriamo una dimensione contenuta dei PCB (circuiti stampati) delle fotocamere rispetto a quella dei PC, ma di converso osserviamo una riduzione analoga nelle tensioni di esercizio con un conseguente aumento delle dimensioni della metallizzazione con processo costruttivo a 65 nm per dissipare facilmente il calore, e la riduzione del consumo delle batterie.
Le attuali Cpu dei Pc lavorano a 22 nanometri e la ricerca sta applicando la metallizzazione a 14 nanometri; ma hanno a disposizione una tensione di 220V, dai 45 ai 200 watt di potenza, enorme spazio e dissipazione di calore a ventole.
Un processore per fotocamere professionali come il prestigioso Fujitsu dualcore opera con ridottissima tensione di alimentazione per tempi lunghissimi con batterie da 2.500 mAh, è ottimizzato pertanto con tensioni da circa 7 Volt; considerando lo scambio tra potenza e la tenuta energetica e al calore dell’elettronica di funzionamento.

PROCESSORI.
Nikon, per le sue macchine professionali reflex digitali impiega il processore d’immagine Expeed 3.*(3)

EXPEED 3: 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, metallizzazione a 65 nanometri e architettura FR. Targato Fujitsu è ribattezzato da Nikon, El-158 ed equipaggia la Nikon D4 e la D800; El-175 -con memorie di tipo DDR3 da 4 gigabyte- montato sulla D600 e D610.

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.
Con la K3, il nuovo modello APS-C è stato introdotto il PRIME III Image Processor che ha una velodi 25 MB/s. Questo processore verrà impiegato anche sulla futura Medio Formato che ha la sigla Pentax 645DII , la replica digitale della LX che avrà sigla LX-d e il nuovo progetto di Full Frame con caratteristiche tenute per ora segrete ma che sarà annunciata dopo le precedenti due e prima del Photokina 2014.*(4)

Canon per le sue macchine professionali reflex digitali impiega il processore d’immagine Digic 5+.
DIGIC sta per Digital Imaging Core.
Con il Digic 2 le immagini venivano memorizzate a 14-bit con 16.284 colori per canale e processate ad una velocità di 40MB/s, il Digic 3 passava a 50MB/s. Si è passati poi al Digic 4, al 5 ed ora al Digic 5+.
Il DIGIC 5+ è impiegato sulla Canon EOS 5D Mark III -un solo processore; sui modelli di punta come il Canon EOS (Electro-Optical System) 1D-X e il Canon EOS 1D Mark IV vengono utilizzati 2 processori DIGIC 5+ e un Digic 4 per il sistema di AF. Il Digic 5+ lavora con un buffer di memoria DDR-SDRAM.

Sony utilizza il processore d’immagine Bionz che possiede una conversione analogica/digitale su 14 bit ed equipaggia la Sony alfa A900.
Nel 2013 è stato lanciato il nuovo BIONZ X™ con velocità di elaborazione 3 volte superiore che equipaggia le fotocamere della serie α7 (prime mirrorless con sensore 35mm full frame) e tutte le future uscite Sony.

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

FIRMWARE.
Nikon D1 firmware V105W
D600 firmware – C: 1.01
D610
D800 firmware A: 1.01 / B:1.02

CANON
EOS-1D Mark IV V 1.1.4
EOS 5D Mark III firmware 1.2.3

Nelle schede di memoria le immagini inviate dal processore vengono memorizzate in linea generale, in due formati alternativi: il jpeg o il raw. Tutti i naviganti del web conoscono il formato jpeg che ha la particolarità di essere molto leggero e di mantenere una discreta qualità; il neo è di essere un formato loss che fa perdere le informazioni e non consente troppi margini di recupero delle informazioni del fotogramma. Per questo motivo nella fotografia professionale si è sviluppato un formato senza perdita di informazioni chiamato Raw con il quale è possibile, entro certi limiti, recuperare informazioni che consentono miglioramenti e a volte miracoli in caso di errori accedentali nell’esposizione. Con i programmi di fotoritocco, le immagini memorizzate a 14 bit dalle fotocamere vengono riconvertiti tutti a 16 bit o a 32 bit per una migliore elaborazione dei dati del fotogramma. Tutti argomenti che tratteremo in un futuro articolo sulla Post Produzione.

Note.
*(1) SCHEDE di MEMORIA.
Le schede di memoria sono dei supporti magnetici in cui vengono registrati i dati inviati dall’elaboratore cpu dell’apparecchiatura elettronica previa una conversione a/d. Nel mercato di oggi i supporti di memoria più diffusi sono in ordine i seguenti:
SD – Secure Digital. Sono le schede che stanno sperimentando la massima diffusione perchè molto pratiche, leggere, di piccole dimensioni ed economiche e allo stesso tempo delle enormi capacità di sviluppo. Le Sd hanno diversi formati dalle normali HC (alta capacità) le Mini e le Micro SD con gli adattatori. Le SD hanno una velocità che dipende dalla classe. La classe 2 ha 2,34 MB/s, la Classe 10 invece 14,6 MB/s ossia 100 Mb/s (per video full HD 1080p). Da circa 3 anni si sono diffuse anche le velocissime UHS (Ultra High Speed) in relazione alla sempre maggiore richiesta di prestazioni per i video.
UHS I che consente la registrazione di video in broadcasts e HD video di grande formato ad una velocità di 100 Mb/s;
UHS I che consente la registrazione di video in formato K4, per una velocità di 300 Mb/s .
Compact Flash. Prodotte come mercato pro di riferimento stanno perdendo colpi perchè molto più costose, sebbene possiedano enormi potenzialità professionali. La loro maggiore dimensione se da un lato le favorisce per una maggiore qualità, le svantaggia per la miniaturizzazione delle fotocamere. Attualmente tutte le più recenti fotocamere sono equipaggiate e tendono a dotarsi di alloggiamenti per SD e quindi le CF stanno perdendo progressivamente quote di mercato. Compact Flash con supporto udma 60mb/s ~ 70mb/s
Memory stick. Formato proprietario di Sony hanno contenute dimensioni e vengono prodotte nei nomi Memory stick pro Duo. Le full frame di Sony cengono equipaggiati con doppio alloggiamento Memory Stick e SD. Il formato non ha grosse pretese di mercato malgrado vengano aggiornate costantemente con migliori performance.

*(2) YUV luma (Y) ossia la luminosità e le due componenti di crominanza (UV) del colore.
Viene utilizzato specialmente nelle trasmissioni (compressione MPEG) per ottenere un risparmio di banda passante. Poi le immagini vengono ricostruite ripristinando tutte le informazioni originali RGB. Il sistema più utilizzato per la compressione utilizza il Color Subsampling che sfrutta lo YUV
4:2:0 (usato principalmente nella codifica MPEG) che i processori rielaborano nel 4:4:4 riottenendo le informazioni originali. Il tutto si basa nel fatto psicoottico per il quale l’occhio umano percepisce di più la luminanza rispetto alle informazioni dle colore. Per la postproduzione video poter girare video RAW a 14bit con color space 4:4:4 porta enormi vantaggi di gestione del girato, per la correzione colore senza limitazioni nella compressione e recupero delle immagini che sembrerebbero compromesse ed in più la possibilità di girare a 3.5K con una reflex.

*(3) Il vecchio formato Expeed 2 targato Analog Devices AD9974. Questo processore equipaggiava 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 utilizzava 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. Possedeva inoltre impressionanti caratteristiche accessorie come l’elaborazione di Scene Recognition System, in-camera Lateral Chromatic Aberration Correction e l’Active D-Lighting.

*(4) La Full Frame di Pentax.
Pentax Ricoh Imaging è stata ribattezzata semplicemente con Ricoh Imaging al termine del 2013, Ricoh Imaging (Pentax).
Il logo di Pentax rimane però sui prodotti fotografici che vengono offerti al mercato.
Al Consumer Electronics Show International di Las Vegas, dopo Canon, Nikon, Sony e Olympus, Ricoh è il quinto padigline con la stessa dimensione di Fuji e Panasonic.
Pentax non ha annunciato alcun nuovo prodotto e al CES si è limitata a presentare le sue novità come la Pentax K-3 DSLR e le lenti HD Limited.
Attendiamo quindi con trepidazione due importanti appuntamenti per l’Industria della Fotografia ossia il CP+ 2014 in Giappone dal 13 al 16 febbraio e il Photokina 2014 in Germania dal 16 al 21 settembre.
Attualmente la casa nipponica non si sbilancia sulla full frame in cantiere però nel frattempo Sigma al CES ha annunciato un nuovo obbiettivo superzoom 18-200mm con attacco K-mount denominato Sigma 18-200mm F3.5-6.3 DC Macro OS HSM “Contemporary” . Che sia un indizio?!

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