Una fotocamera digitale è una macchina fotografica che utilizza, un sensore [CCD o CMOS] in grado di catturare l’immagine e trasformarla in un segnale elettrico di tipo analogico, al posto della pellicola fotosensibile. Gli impulsi elettrici vengono convertiti in digitale da un convertitore A/D nel chip di elaborazione e trasformati in un flusso di dati digitali atti ad essere immagazzinati in vari formati su supporti di memoria.
Sezione di una fotocamera digitale
Una fotocamera digitale è in quasi tutti gli aspetti esattamente identica ad una macchina fotografica convenzionale, se non per il fatto che invece della pellicola fotografica in rullino usa un sensore elettronico che può essere di diversi tipi. Questo converte l’immagine in una sequenza di informazioni digitali che adeguatamente elaborate andranno a formare un file (archivio).
Illustrazione Sensore CCD
Illustrazione Sensore CMOS
Esistono formati di fotocamera chiamati “prosumer” [derivata dalla fusione di due parole professional e consumer], chiamate anche SLR-Like [ acronimo di Single-Lens Reflex] le quali hanno qualità dell’immagini e caratteristiche funzionali estremamente vicine e talvolta superiori alle reflex digitali di fascia bassa, pur avendo un obiettivo fisso come le compatte. Alcuni produttori hanno ovviato all’inconveniente dell’ottica non intercambiabile introducendo in commercio fotocamere SLR-like con ottiche zoom con ampia escursione focale [ partendo da un buon grandangolare da 28 mm fino ad arrivare ad un buon tele da 400 mm], benché la qualità propria di queste ottiche non possa competere con delle ottiche di maggior prestigio destinate agli usi professionali. La presenza di un obiettivo fisso rende meno versatile l’uso della fotocamera in contesti applicativi diversi, ma in positivo c’è da ricordare che non esponendo il sensore all’aria durante il cambio di obiettivo si evita l’accumulo di polvere sullo stesso, cosa che porta ad avere una progressiva perdita di qualità delle immagini riprese. Secondo attuali regole di mercato uno dei parametro distintivo delle tante fotocamere digitali è quello della risoluzione. Per raggiungere una buona fotografia non occorre in una risoluzione altissima, ma è importantissimo avere un’ottica di qualità, un sensore con un buon rapporto segnale rumore ed in fine una buona gamma dinamica.
Il sensore, è uguale a quello che viene utilizzato nelle videocamere portatili. Si tratta comunque di dispositivi composti da elementi fotosensibili a semiconduttori capaci di convertire un segnale luminoso in un segnale elettrico, che viene successivamente convertito da segnale analogico in segnale digitale, da un secondo dispositivo funzionalmente separato [ convertitore Analogico/Digitale]. Nella fotocamera digitale, l’immagine viene messa a fuoco sul piano del sensore, i segnali catturati vengono amplificati e convertiti in digitale. A questo punto i dati digitali sono in forma grezza [RAW], i quali possono essere memorizzati su un file per una eventuale successiva elaborazione in studio, avvalendosi di altri apparecchi informatici. Successivamente il processore di immagine interno alla fotocamera trasforma questi dati, cioè calcola le componenti primarie mancanti su ogni pixel (RGB) e rendendo compatibili i dati dell’immagine con i normali sistemi di visualizzazione di immagini (solitamente nel formato JPG o TIFF a seconda delle esigenze per le quali è destinata la fotocamera) ed infine immagazzina il file elaborato in una memoria a stato solido (ordinariamente dal punto di vista tecnologico si tratta di EEProm di tipo Flash, mentre i formati con cui sono messe in commercio sono CF, XD, SD, MMC, Memory stick, ecc. Le schede contengono generalmente un rilevante numero di immagini, la quantità dipende dalle dimensioni della singola immagine, dalla modalità di registrazione e dalle dimensioni della memoria. La risoluzione totale del sensore si misura in milioni di pixel totali. Un pixel è l’unità di cattura dell’immagine: rappresenta cioè la più piccola porzione dell’immagine che la fotocamera è in grado di catturare su una matrice ideale costruita sul sensore CCD.
Moltiplicando il valore in pixel della risoluzione orizzontale per quello della risoluzione verticale si ottiene il numero totale di pixel che la fotocamera è in grado di distinguere in una immagine. Le caratteristiche che attribuiscono qualità ai sensori sono:
1) Elevato rapporto segnale rumore. Questo fenomeno si evidenzia in modo particolare nelle riprese notturne;
2) Elevata gamma dinamica. Questo parametro indica l’ampiezza dell’intervallo di luminosità dal minimo registrabile al massimo registrabile prima che l’elemento fotosensibile vada in saturazione.
3) Elevato numero di pixel. L’elevata quantità di elementi fotosensibili garantisce un elevato dettaglio di immagine, ma sorgono problemi di velocità nel trasferimento dei dati al processore d’immagine. Maggiore è la risoluzione, maggiore è il numero di pixel, maggiore sarà quindi la quantità di dati da trasferire e dunque, a parità di velocità di trasmissione, maggiore sarà il tempo necessario a trasferire i dati al processore d’immagine e la successiva registrazione dell’immagine. Alcuni produttori hanno studiato sensori con 4 bus dati di uscita dal sensore che trasmettono in parallelo i dati di immagine al processore della fotocamera.
4) Capacità di non trattenere ombre sul sensore relative a riprese precedenti. Questo problema si incontra prevalentemente nei sensori di tipo CMOS e richiede che i costruttori adottino strategie per ottenere una sorta di cancellazione elettronica del sensore fra la ripresa di un’immagine e l’altra;
5) Capacità del sensore di non produrre artefatti derivanti da interferenze (effetto Moiré) fra i pixel in particolari condizioni di ripresa;
6) Dimensione fisica del sensore a parità di pixel (e quindi a parità di risoluzione). Se la dimensione fisica del sensore è elevata a parità di numero di pixel questo comporta ovviamente una maggiore dimensione fisica dei pixel o dei photosite. Tale fatto rende maggiormente sensibili gli elementi dei photosite (pixel) garantendo un miglior rapporto segnale/rumore. Ad esempio vi sono sensori da 6 MP (f.to 4:3) con dimensione 1/2,7” che hanno una dimensione di 5,371 mm x 4,035 mm (diagonale = 6,721 mm), mentre altri sensori da 6 MP hanno dimensioni 1/1,8” e dimensione di 7,176 mm x 5,319 mm (diagonale = 8,933 mm). In termini di rumore e di sensibilità la qualità del sensore è normalmente maggiore nel sensore più grande. Alcune fotocamere REFLEX professionali sono equipaggiate con un sensore di formato 3:2 ed un rapporto 1:1 con il fotogramma della pellicola, una dimensione quindi di 24×36 mm. Con queste dimensioni – oltre ad avere un basso rumore, risulta possibile garantire che l’angolo di campo delle ottiche non sia alterato (rapporto 1:1 fra angolo di campo della fotocamera con sensore e quella a pellicola). La qualità dell’immagine tuttavia è importante relativamente alla modalità di fruizione: se le immagini si utilizzano a video non ha molta rilevanza la risoluzione, ma se si intendono realizzare stampe di grande formato allora la risoluzione diventa un parametro da tenere presente.
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