sensori la registrazione
Il sensore d'immagine è il componente fondamentale di una fotocamera digitale. La sua funzione è trasformare la luce proveniente dall'obiettivo in segnali elettronici che verranno elaborati per creare una fotografia digitale.
Quando si scatta una fotografia: 1. La luce attraversa l'obiettivo. 2. L'otturatore si apre per un determinato tempo. 3. La luce raggiunge il sensore. 4. I milioni di elementi fotosensibili presenti sul sensore, chiamati pixel o foto diodi, raccolgono i fotoni. 5. Ogni pixel converte la luce ricevuta in una carica elettrica proporzionale alla sua intensità . 6. Un convertitore analogico-digitale trasforma il segnale elettrico in dati numerici. 7. Il processore della fotocamera elabora questi dati e genera l'immagine finale.
Poiché ogni fotodiodo rileva soltanto l'intensità luminosa, per registrare i colori viene utilizzato un filtro colore, generalmente il filtro di Bayer, composto da pixel rossi, verdi e blu.
Esistono differenti tipo di sensori: i sensori CCD (Charge Coupled Device) sono stati i primi a diffondersi nelle fotocamere digitali. Sono caratterizzati da: Elevata qualità dell'immagine; Basso rumore elettronico; Ottima uniformità cromatica; Consumo energetico elevato; Velocità di lettura relativamente lenta. Hanno il vantaggio di realizzare immagini molto pulite con un'eccellente resa tonale. Per contro hanno: maggiore costo di produzione, maggior consumo di batteria e raffiche più lente.
Oggi i CCD sono quasi completamente sostituiti dai sensori CMOS presente in quasi tutte le moderne fotocamere e negli smartphone. Sono caratterizzati da: basso consumo energetico, elevata velocità di lettura; costi di produzione inferiori, possibilità di integrare circuiti direttamente sul sensore. Hanno il vantaggio di: registrare raffiche molto rapide, video ad alta risoluzione, una migliore autonomia della batteria. Per contro i primi modelli presentavano più rumore dei CCD, problema oggi quasi eliminato.
Il sensore BSI CMOS (Back-Side Illuminated) rappresenta un'evoluzione del CMOS tradizionale. Nei sensori convenzionali parte della luce viene ostacolata dai circuiti elettronici posti davanti ai fotodiodi. Nei sensori BSI tali circuiti vengono spostati dietro l'area sensibile. I vantaggi sono: maggiore raccolta della luce, migliori prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione, minore rumore digitale, gamma dinamica più elevata. Questa tecnologia è molto diffusa negli smartphone e nelle fotocamere moderne.
Nel sensore Stacked CMOS i circuiti di elaborazione sono collocati su strati separati. Questo consente: lettura estremamente veloce, riduzione dell'effetto rolling shutter, prestazioni superiori nei video e nelle raffiche. Vengono utilizzati soprattutto nelle fotocamere professionali dedicate allo sport, alla fauna e al video professionale.
Le prestazioni di un sensore dipendono anche dalle sue dimensioni fisiche. Esistono sensori Full Frame da 36*24 mm che offrono migliore qualità dell'immagine, minore rumore ad alti ISO, maggiore gamma dinamicae un controllo avanzato della profondità di campo. Sono impiegati principalmente nella fotografia professionale, ritratto, paesaggio e reportage. I sensori APS-C hanno una dimensione variabile tra circa 22*15 mm e 24*16 mm. Hanno un ottimo compromesso tra qualità e costo, richiedono corpi macchina più compattie hanno un maggiore fattore di ingrandimento apparente per i teleobiettivi. Sono impiegati nella fotografia amatoriale avanzata e professionale. I micro Quattro Terzi (Micro Four Thirds) hanno una dimensione di 17,3*13 mm e permettono di avere un sistema leggero e compatto, obiettivi più piccolie una buona profondità di campo. Sono spesso utilizzati per viaggi, street photography e fotografia naturalistica leggera. I sensori da 1 pollice e inferiori possiamo trovarli nelle fotocamere compatte, action camera e smartphone. Hanno dimensioni ridotte e costi contenuti. Per contro creano un maggiore rumore alle alte sensibilità e una minore gamma dinamica.
Sarà infine necessario considerare le caratteristiche che influenzano la qualità dell'immagine: la risoluzione che si misura in megapixel (MPx): 12 MPx sono sufficienti per la maggior parte degli utilizzi, 24 MPx per standard nelle fotocamere moderne e 45-60 MPx per fotografia professionale e grandi stampe. Anche le dimensioni sono importanti: pixel più grandi raccolgono più luce e producono meno rumore, migliore resa agli alti ISO e una maggiore gamma dinamica. La gamma dinamica è la capacità del sensore di registrare contemporaneamente dettagli nelle alte luci e nelle ombre. Maggiore è la gamma dinamica, maggiore sarà la quantità di dettagli recuperabili durante la post-produzione. E non dobbiamo dimenticare la sensibilità ISO che indica la capacità del sensore di operare in condizioni di luce ridotta. I sensori moderni consentono di utilizzare valori ISO elevati mantenendo una buona qualità dell'immagine.