Il sensore: risoluzione, dimensione, qualità



Il sensore nella fotografia digitale è sostanzialmente l'evoluzione della pellicola utilizzata nella fotografia analogica.
L'esposizione della pellicola ad una fonte di luce, permetteva l'impressione su di essa di un'immagine, che, mediante successive operazioni di sviluppo, produceva la nostra foto.

Il sensore invece è un elemento elettronico realizzato in silicio, composto da una matrice di elementi detti fotodiodi che hanno la capacità di tradurre l'informazione derivata dalla luce, in un segnale elettrico e quindi in un valore RGB.
Tale segnale viene poi tradotto da dei circuiti in un'informazione numerica e poi salvata sul nostro supporto di memorizzazione (scheda SD).


Ci sono 3 caratteristiche che descrivono un determinato sensore:

  • Tecnologia costruttiva
  • Risoluzione
  • Dimensione
  • Formato di memorizzazione dei dati


TECNOLOGIA COSTRUTTIVA

I sensori più comuni utilizzati nelle fotocamere si distinguono in 2 categorie

CCD : charge coupled device)
CMOS: complementary metal oxide semiconductor

La differenza sostanziale tra il CCD e Il CMOS è che quest'ultimo oltre a contenere il fotodiodo contiene numerosi altri componenti elettronici quali transistor,amplificatori di segnale, riduttori di rumore ecc.
Questi componenti aggiuntivi vanno quindi ad occupare spazio che potrebbe essere finalizzato alla cattura della luce ed aumentano il rumore generato durante l'acquisizione dell'immagine.

CCD: acquisiscono immagini molto buone, sono meno soggetti al rumore, costano notevolmente di più, consumano di più.
CMOS: costano meno, consumano meno,  permettono di essere inclusi in dispositivi più compatti.

Attualmente i marchi più prestigiosi di fotocamere hanno lasciato i CCD per orientarsi prevalentemente verso i CMOS, andando a sopperire alle carenze dettate dal maggior rumore, attraverso l'aggiunta di ulteriori tecnologie.

RISOLUZIONE

Il sensore traduce l'informazione derivante dalla luce in un'immagine, attraverso la composizione di tantissimi quadratini di vario colore uniti assieme come in un mosaico, detti Pixel.
I dati relativi ad un'immagine sono quindi riconducibili ad un insieme di pixel, che altro non sono che la più piccola unità di informazione dell'immagine stessa.

Un'immagine è di dimensioni maggiori quanto maggiore sarà il numero di pixel che la compongono.

Se facciamo una passeggiata in un negozio di elettronica e osserviamo le fotocamere, notiamo subito che per ognuna di esse sono messi bene in evidenza il numero di Megapixel.

Cosa indica questo numero? Un numero maggiore di Megapixel rappresenta la qualità della fotocamera?.

1 Megapixel indica 1 Milione di pixel

Il Megapixel è l'unità di misura utilizzata per misurare le dimensioni delle immagini prodotte dalla fotocamera e quindi il numero totale di pixel che la compongono; moltiplicando il numero di pixel che compongono il lato orizzontale per quelli che compongono quello verticale è semplice quindi calcolare qual' è la capacità della nostra fotocamera in termini di "Risoluzione". (non è propriamente corretto, spiegheremo in seguito...*) .
Ad esempio se una fotografia avesse 4000 px sul lato orizzontale e 3000 px su quello verticale significherebbero 12 milioni di px totali che indicano 12 Mpx.
Più alto è il numero di Mpx relativo al sensore, maggiore sarà la dimensione delle foto generate.



Bisogna stare attenti al fatto che se il numero di Mpx raddoppia, non significa che anche la dimensioni delle immagini prodotte raddoppia, dato che si tratta comunque di una misura calcolata sul prodotto della lunghezza per l'altezza, quindi una fotocamera da 20 Mpx, potrà generare foto 4000 px  X 5000 px che non sono il doppio di quelle prodotte dalla fotocamera da 12 Mpx.

Altra cosa da tenere in considerazione è che la dimensione delle immagini,quindi il numero di pixel, non è proporzionale alla qualità dell'immagine stessa. Molte volte infatti  la quantità di pixel è aumentata per interpolazione, cioè mediante un apposito software che ingrandisce l'immagine generata andando ad aggiungere pixel fasulli su una base di un algoritmo probabilistico.
Si stà poco quindi  a dedurre che una foto prodotta da questo tipo di fotocamere sebbene possa avere dimensioni anche elevate, avrà comunque una pessima qualità.
* In realtà il termine Risoluzione indica quanto sono ravvicinati i px che compongono l'immagine e quindi è un'indicazione del livello di dettaglio. L'unità di misura è il dpi ossia punti per pollice. 



DIMENSIONI DEL SENSORE

Come abbiamo accennato all'inizio, il sensore è l'evoluzione digitale della pellicola.
Una volta infatti veniva utilizzata grossomodo su qualsiasi macchina la  pellicola di dimensioni 35 mm, utilizzata per la Leica e diventata poi un vero e proprio standard.

L'avvento del sensore invece, ha portato le case costruttrici a realizzarne di dimensioni diverse, destinate a tipologie di fotocamere diverse a seconda della loro destinazione, dati i costi alti di  questi componenti.
Dato che l'immagine catturata dal sensore deve essere resa visibile in maniera precisa al fotografo attraverso il mirino, questo ne consegue una sua maggiore dimensione porta con se anche una maggiore dimensione dello specchio, e del mirino.

La dimensione del sensore a differenza della risoluzione, è una delle caratteristiche più importanti per stabilire se una fotocamera è di buona qualità.
Un sensore è composto da tanti pixel; maggiore è lo spazio su cui sono distribuiti e maggiore sarà la loro dimensione quindi la quantità di luce che riescono a catturare ma minore sarà il rumore generato.
Fotocamere con sensori piccolissimi, possono avere anche un numero molto alto di pixel, ma la qualità delle foto prodotte non potrà mai essere paragonata a quella di reflex con sensori di grande dimensione.

Le fotocamere dette full frame, hanno la dimensione del sensore paragonabile al fotogramma della vecchia pellicola. Nella figura sottostante possiamo paragonare le dimensioni dei sensori maggiormente utilizzati. Salta all'occhio la minor dimensione del sensore delle più comuni reflex presenti sul mercato dette APS-C.


Un sensore maggiore avrà inoltre un maggior angolo di campo, cosa significa?




Se guardate nella figura, si vedrà che prendendo come fulcro la lente all'interno dell'obbiettivo, se il fascio di luce deve coprire uno spazio maggiore, cioè lo spazio relativo al settore, l'angolo generato detto anche angolo di campo sarà maggiore.
Questo comporta che utilizzando fotocamere con un sensore minore, pur utilizzando la stessa lente si otterranno dei falsi ingrandimenti, cioè l'area risultante nella foto e quella visibile dal mirino è minore, come se l'obbiettivo utilizzato avesse avuto una focale più lunga.
L'immagine qui sotto dimostra molto bene la diversa visione della scena con fotocamere differenti.



Sembrerebbe quindi che il Full Frame sia il sensore perfetto per riprodurre fotografie con la migliore qualità, ed è veramente cosi, ma bisogna tener conto di alcuni aspetti negativi


  • Maggior costo
  • Non tutte le ottiche sono utilizzabili su fotocamere che utilizzano questi sensore, in quanto si andrebbe in molti casi a creare vignettatura, cioè la perdita di luminosità e di qualità dell'immagine nelle zona esterna della foto.


FORMATO DI MEMORIZZAZIONE DEI DATI

Un concetto fondamentale che va ad incidere sulla qualità delle nostre foto è il formato di memorizzazione.

I principali formati sono 2, il JPEG e il RAW.

Il JPEG è il formato più conosciuto e più utilizzato. Tutte le fotocamere in commercio prevedono il salvataggio delle foto in Jpeg.
Si basa su un algoritmo che permette di comprimere l'immagine, in maniera tale da andare a diminuire lo spazio che questa occupa.Naturalmente tale compressione comporta la perdita di alcune informazioni e quindi una diminuzione di qualità e un degrado della foto.
Maggiore è la percentuale di compressione utilizzata, maggiore sarà anche la perdita di dati. Molte macchine fotografiche permettono di scegliere la percentuale di compressione.
Bisogna considerare però che l'utilizzo di tale formato permette l'utilizzo di uno spazio in memoria inferiore e molte volte la perdita di qualità non è nemmeno visibile ad occhio nudo.

Il RAW è il formato di memorizzazione grezzo. Questo tipo di formato non comporta perdita di dati ed è l'equivalente del vecchio negativo. All'immagine generata dal sensore non viene applicato nessun tipo di algoritmo e le informazioni relative alla tonalità di bianco, contrasto ecc non vengono applicate alla foto, ma vengono memorizzate in maniera separata. In questo modo
sarà possibile mediante appositi software, come photoshop, andare a modificare in post produzione tali valori.
L'aspetto negativo di questo formato è quello di occupare moltissimo spazio in memoria.

Quindi quale dei 2 scegliere?

Se le nostra fotografie sono destinate ad una raccolta di foto delle vacanze, allora è sufficiente il formato Jpeg, per il fatto che in questo modo potremo raccogliere molte più immagini utilizzando un'unica scheda di memoria.
Se invece volessimo realizzare dei book fotografici, il formato RAW sarebbe più indicato, data la possibilità di applicare modifiche successive in fase di post produzione.



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