{"id":10574,"date":"2012-01-20T12:02:42","date_gmt":"2012-01-20T11:02:42","guid":{"rendered":"http:\/\/francescophoto.wordpress.com\/?p=10574"},"modified":"2012-01-20T12:02:42","modified_gmt":"2012-01-20T11:02:42","slug":"le-digitali-sono-veramente-digitali","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/francescophoto.it\/blog\/2012\/01\/20\/le-digitali-sono-veramente-digitali\/","title":{"rendered":"Le “digitali” sono veramente digitali?"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a>Questo sembra un gioco di parole, ma studiando il funzionamento delle macchine fotografiche digitali e paragonandolo a quello di un altro dispositivo digitale per antonomasia, il computer, questo dubbio mi \u00e8 sorto. Per capire cosa ci sia di vero \u00e8 necessario analizzare come funziona una fotocamera digitale e come si arriva a trasformare la luce che illumina il soggetto in una serie di 0 e 1. Con questa analisi riuciremo a capire se il dubbio \u00e8 fondato o meno.<\/p>\n

Il procedimento con cui l’immagine proiettata dall’obiettivo sul sensore viene trasformata in una serie di bit a 0 o 1 \u00e8 abbastanza complesso. Cercher\u00f2 di spiegarlo in modo semplice senza entrare in dettagli troppo tecnici, quindi agli addetti ai lavori potr\u00e0 risultare non sufficientemente rigoroso. L’importante per\u00f2 \u00e8 che sia di facile comprensione.<\/p>\n

I sensori fotografici, sia CCD che CMOS, sono costituiti da chip contenenti un numero molto elevato di elementi sensibili alla luce detti “pixel”. Ogni pixel, posizionato in un punto della matrice del sensore detto “fotosito” quando riceve dei fotoni di luce incidente accumula una carica elettrica. Questa carica pu\u00f2 poi essere letta da appositi circuiti, in modo differente per CCD e CMOS (ma questo ai fini della spiegazione non \u00e8 importante), generando una tensione elettrica proporzionale alla quantit\u00e0 di fotoni ricevuta, cio\u00e8 alla quantit\u00e0 di luce. L’insieme di tutti questi valori formano l’informazione che poi dar\u00e0 luogo all’immagine finale. I pixel per\u00f2 non distinguono i colori e restituiscono in uscita un solo valore comprensivo della luce di tutti i colori ricevuta. L’immagine ripresa \u00e8 quindi in realt\u00e0 in bianco e nero e se fosse elaborata cos\u00ec come \u00e8 darebbe origine appunto ad un’immagine comprendente vari toni di luce, dal bianco al nero.
\nPer poter riprendere e riprodurre un’immagine a colori ci sono due strade.<\/p>\n

La prima, quella pi\u00f9 seguita, consiste nell’anteporre davanti ai pixel dei filtri colorati dei tre colori primari che consentono di riprodurre tutti gli altri. Considerando una matrice formata da 4 pixel (2×2) \u00a02 di questi pixel avranno davanti un filtro verde, uno un filtro rosso e un altro un filtro blu. Questo perch\u00e8 l’occhio \u00e8 pi\u00f9 sensibile al verde che quindi deve essere riprodotto in modo pi\u00f9 accurato, anche perch\u00e8 si trova nella parte centrale dello spettro luminoso, mentre rosso e blu sono agli estremi. L’immagine quindi sar\u00e0 composta da un 50 % di pixel contenenti l’informazione del verde, un 25 % quella del rosso ed un 25 % quella del blu. Questo tipo di sensore viene definito a matrice Bayer.<\/p>\n

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Matrice Bayer<\/figcaption><\/figure>\n

La seconda strada \u00e8 quella di disporre in ogni fotosito, cio\u00e8 ogni punto che compone la matrice di rilevamento, tre pixel invece di uno, ognuno capace di rilevare uno dei tre colori, rosso, verde e blu. In questo modo per ogni punto si hanno tre valori di tensione, una per ogni colore, e quindi si \u00e8 ripreso un’immagine a colori. Questo tipo di sensore, chiamato Foveon, \u00e8 usato solo da Sigma.<\/p>\n

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Confronto Foveon-Bayer<\/figcaption><\/figure>\n

Per poter registrare e poi visualizzare l’immagine il valore della tensione prodotta da ciascun pixel, che a questo punto si riferisce ad uno dei tre colori, deve essere convertito da “analogico” a “digitale”. Nella catena di elaborazione del segnale a questo punto \u00e8 infatti inserito un convertitore analogico\/digitale che campiona e converte il segnale “analogico” proveniente dal sensore in segnale “digitale”, cio\u00e8 in una sequenza di bit. Il convertitore pu\u00f2 lavorare a 12 bit e in questo caso potr\u00e0 registrare 4096 livelli di luminosit\u00e0 per colore, oppure a 14 bit ed allora arriver\u00e0 a 16384 per colore. A questo punto la foto potrebbe essere registrata in memoria in formato raw, e se la fotocamera lo prevede e il fotografo ha fatto questa scelta il processo si ferma qui e la elaborazione successivamente descritta avverr\u00e0 sul computer. In realt\u00e0 non \u00e8 ancora una foto visualizzabile, ma una matrice composta da punti verdi, rossi o blu.<\/p>\n

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Immagine Bayer<\/figcaption><\/figure>\n

Per trasformarla in una foto a colori \u00e8 quindi necessario calcolare, nel caso dei sensori Bayer, il valore dellinformazione mancante per ciascu pixel. Questo \u00e8 fatto per interpolazione con i pixel vicini. Il processo comporta degli inconvenienti in caso di forti variazioni di luminosit\u00e0 fra i pixel vicini, cio\u00e8 nel caso di ripresa di dettagli molto fini, portando alla creazione di falsi colori, le frange colorate chiamate effetto moir\u00e8. Per limitare il fenomeno si limita la risoluzione con un filtro antialias, detto anche passa-basso, anteposto al sensore. Sia questo, sia il fatto che in realt\u00e0 il numero di pixel che riporta la maggior parte delle informazioni di luminanza, quelli sul verde, sono il 50 % del numero dei fotositi totali, determinano il fatto che la risoluzione effettiva dei sensori Bayer corrisponda circa al 50% del loro numero di pixel, con qualche caso in cui si arriva al 60 %, usando un algoritmo di interpolazione, detta anche demosaicizzazione, particolarmente efficace.
\nIl sensore Foveon invece non ha bisogno di interpolazione in quanto fornisce l’informazione completa sui tre colori per ogni fotosito. La sua risoluzione corrisponde quindi a quella del numero dei fotositi disponibili, per ciascuno dei quali sono presenti tre pixel, su tre strati sovrapposti. Non c’\u00e8 quindi nemmeno bisogno di un filtro antialias che ne limiti la risoluzione e l’eventuale effetto moir\u00e8, che anche qui si pu\u00f2 presentare quando si riprendono dettagli molto fini, pu\u00f2 essere controllato via software.
\nIn conclusione una fotocamera con sensore Bayer da 12 Mpx ad esempio avr\u00e0 una risoluzione effettiva di circa 6-7 Mpx. Una fotocamera con sensore Foveon da 5 Mpx avr\u00e0 una risoluzione effettiva di 5 Mpx.
\nI dati cos\u00ec digitalizzati, ed eventualmente interpolati, relativi a ciascun pixel a questo punto compongono un’immagine che pu\u00f2 essere registrata in vari formati, Tiff, Jpeg o altri.<\/p>\n

In realt\u00e0 per\u00f2 tutto il processo potrebbe avvenire senza la digitalizzazione e l’immagine potrebbe essere registrata in modo analogico su supporto magnetico. Ci\u00f2 avveniva infatti nelle videocamere VHS o Video 8.<\/p>\n

Tornando alla domanda nel titolo dell’articolo “Le digitali sono veramente digitali?” dalla precednete descrizione si vede che la risposta \u00e8 NO.<\/p>\n

Un sensore digitale per definizione infatti dovrebbe rispondere alle sollecitazioni derivate dalla luce incidente con solo due stati, on off, 0 1, bianco nero. Un sensore come il pixel invece risponde con un’uscita proporzionale alla quantit\u00e0 di luce ricevuta ed \u00e8 quindi analogico. E per di pi\u00f9, nel caso dei sensori Bayer, registra un’immagine in bianconero!
\nUn vero sensore digitale dovrebbe avere tantissimi pixel, molto pi\u00f9 piccoli degli attuali. ognuno dei quali, a secondo se riceve o meno qualche fotone, rimane bianco o diventa nero, o meglio emette un segnale 0 o 1. La superfice del sensore riporterebbe quindi un’informazione pi\u00f9 chiara o pi\u00f9 scura, oppure contenente pi\u00f9 zeri o pi\u00f9 uno, in funzione della quantit\u00e0 di luce che raggiunge ogni sua unit\u00e0 di superficie.
\nUn sensore elettronico digitale cos\u00ec ancora non esiste e non so se possa essere realizzato.
\nMa un sensore cos\u00ec non esiste in assoluto? In realt\u00e0 esiste ed \u00e8 noto da molto tempo. Si tratta della pellicola. Nell’emunsione che ricopre la pellicola sono contenuti dei sali di alogenuri d’argento (cloruro, bromuro, ioduro d’argento) in forma cristallina. Gli atomi di questi elementi se ricevono energia dall’impatto di un fotone di luce si separano liberando l’argento metallico. Il processo di separazione, che sarebbe naturalmente molto lungo, richiedendo tempi di posa di ore, viene accelerato e completato chimicamente mediante le fasi di sviluppo per separare l’argento metallico dagli alogenuri per i cristalli che hanno ricevuto luce, e fissaggio per eliminare gli alogenuri non impressionati dalla luce. In ogni punto della pellicola pi\u00f9 ha ricevuto luce pi\u00f9 sono presenti minuti grumi di argento derivati dai cristalli di alogenuro impressionato. Dove la pelicola ha ricevuto pi\u00f9 luce quindi diventa pi\u00f9 scura, rappresentando un’immagine negativa del soggetto che pu\u00f2 essere trasformata in positiva con un processo di stampa analogo. Le foto a colori sono ricavate usando tre strati senibili in ognuno dei quali i sali d’alogenuro sono associati ad un colorante.
\nQuesto comportamento della pellicola \u00e8 certamente molto pi\u00f9 vicino a quello del sensore digitale di cui ho precedentemente parlato in confronto a quello del sensore elettronico attuale.
\nSe poi si volessero digitalizzare le foto su pellicola, per poterle portare su computer, si dovrebbero passare allo scanner, ripetendo il processo che avviene nelle fotocamere “digitali”.<\/p>\n

Le fotocamere digitali quindi sono delle fotocamere che registrano un’immagine con un sensore analogico e poi la digitalizzano al loro interno.
\nIn conclusione il termine pi\u00f9 appropriato per definire le attuali fotocamere sarebbe “elettroniche” piuttosto che “digitali”.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Questo sembra un gioco di parole, ma studiando il funzionamento delle macchine fotografiche digitali e paragonandolo a quello di un altro dispositivo digitale per antonomasia, il computer, questo dubbio mi \u00e8 sorto. Per capire cosa ci sia di vero \u00e8 necessario analizzare come funziona una fotocamera digitale e come si arriva a trasformare la luce … Continua la lettura di Le “digitali” sono veramente digitali?<\/span> →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[34],"tags":[252,271,382,559,571],"class_list":["post-10574","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia","tag-analogico","tag-bayer","tag-digitale","tag-fotocamera","tag-foveon"],"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/francescophoto.it\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10574","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/francescophoto.it\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/francescophoto.it\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/francescophoto.it\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/francescophoto.it\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=10574"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/francescophoto.it\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10574\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/francescophoto.it\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=10574"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/francescophoto.it\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=10574"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/francescophoto.it\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=10574"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}