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Mark75 01-09-2004 18:55

Riepilogo tecnologico sui sensori
 
Tempo fà mi sono fatto questo riepilogo contenente tutte le informazioni tecniche che ho appreso nel periodo in cui dovevo comprare la fotocamera e ho pensato che potrebbe essere utile a qualcuno, soprattutto a chi è più a digiuno sull'argomento.
Anticipo le scuse perchè sicuramente ci sarà qualcosa da migliorare o che non è corretto, comunque sia ho fatto del mio meglio e sono ben disposto a modificare questa piccolissima guida tecnologica:

I SENSORI

INTRODUZIONE
Il mondo è composto da miliardi di atomi che insieme formano ciò che ci circonda. Immaginiamolo molto banalmente come un enorme massa grigia; ogni cosa viene colorata dal flusso di fotoni che si scaglia contro, parte vengono assorbiti generando calore parte vengono riflessi e catturati dai nostri occhi che trasmettono informazioni al nostro cervello che le elabora. Sostituiamo gli occhi con i sensori e il cervello con un microprocessore ed otteniamo una fotocamera digitale.

La LUCE
La luce non è altro che energia che viaggia nel cosmo sotto varie lunghezze d’onda: dalle più corte 0,2 nm ovvero raggi X morbidi alle più lunghe ossia 700 nm, vicino infrarosso. Il nostro occhio non riconosce tutto ma solo quello che la nostra evoluzione ha reputato necessario esempio non vediamo gli infrarossi, raggi x, UV ecc.
Tutto questo è quello che mi ricordo sulla fisica (spero sia tutto corretto) e che mi serviva per l’argomento che sto per introdurre, i sensori fotosensibili!
Diversamente dalla fotografia tradizionale, la digitale cattura la luce con un sensore. Questo può essere costruito con diverse tecnologie, i CMOS solitamente più semplici ed economici, i CCD più raffinati, poi se entriamo in un ambiente più professionale troviamo gli ICCD e i recenti EMCCD.

PELLICOLA vs CCD
Tralasciando l’aspetto pratico, che non necessita di spiegazioni, e concentrandoci sul sensore, le differenze tra la pellicola e CCD riguardano la linearità, il range dinamico ottenibile e del limite di rivelabilità.



La dinamica è un parametro importante. Esso è espresso dal rapporto tra il massimo segnale rivelabile (saturazione) ed il minimo segnale (sensibilità). Nel caso di un CCD da 27 micron si ha una dinamica di ben 250.000, se il rumore di lettura è di 3 e- r.m.s.
Paragonata a quella della pellicola fotografica, che è di 100, la dinamica del CCD risulta impressionante. Mi piacerebbe provare ad esaminare i dati di fotocamere in commercio ma non ho trovato molte informazioni.

Intervento di Marakid:

INTERPRETAZIONE DEL GRAFICO

Sull'asse x c'é il tempo di esposizione - e qui non ci piove.
Sull'asse y suppongo che ci sia il "segnale di uscita" del dispositivo sensibile, quindi un segnale elettrico nel caso del CCD e un livello nella scala dei grigi (ragioniamo in B/N perché il CCD in effetti lavora in B/N, misurando i 3 canali separatamente) nel caso della pellicola.

Quindi dobbiamo supporre che il grafico sia stato ottenuto sottoponendo ad una sorgente luminosa di livello noto una pellicola e un CCD, variando il tempo di esposizione (x) e misurando il segnale in uscita/il livello di grigio ottenuto (y).

Il grafico ci dice quindi che per un certo livello di luce (ma non é specificato quale) al CCD basta meno tempo per dare in uscita un segnale interpretabile. Non ci garantisce peró nulla per livelli di luce diversi da quello usato in questo caso.

Bisognerebbe quindi sapere in quale range di luminositá quel grafico é valido, perché li non é specificato: se venisse fuori che queste buone prestazioni sono ottenibili solo per un range piú ridotto di quello della pellicola, ecco che questa avrebbe una latitudine di posa maggiore.

CAMPIONAMENTO DEL SEGNALE

Il sensore da solo non basta: il segnale che fornisce in uscita deve essere trasformato in un numero tramite un convertitore analogico/digitale (DAC). Poiché il formato JPEG usato di solito prevede solo 8 bit per canale, il DAC dovrá campionare l'intera gamma del segnale suddividendola in 2^8=256 livelli. Ogni livello, se campionassi l'intera dinamica del CCD che é di 1.000.000, varrebbe quindi 1E6/256 = 3.900.
Ora, la dinamica della pellicola é 30.000 (vedi grafico). Se la campionassi a passi di 3.900, quello che otterrei sarebbe che nell'intera dinamica di una normale foto su pellicola, la macchina digitale riuscirebbe a distinguere solo 30000/3900 = 8 livelli...
...un po' pochini no? :)
. Il problema potrebbe essere risolto campionando a 16 bit, ma poi potrei salvare solo in TIFF.

Rimanendo legati agli 8 bit per canale, campionati linearmente, l'unica soluzione per avere sfumature graduali é ridurre la dinamica: quindi la colpa della scarsa latitudine di posa non sarebbe del CCD, quanto del formato JPEG che non permette di estenderla piú di tanto.

SENSIBILITÁ ISO E RUMORE
In una macchina tradizionale, se voglio piú sensibilitá ai livelli di luce bassi uso un rullino con ISO superiore. In una digitale, il sensore é sempre quello, caratterizzato dall'ampia dinamica vista in figura. Se voglio piú sensibilitá (=piú ISO), amplifico di piú il segnale in modo da leggere anche i livelli piú bassi. L'impostazione ISO delle digitali altro non é che l'impostazione del guadagno di un amplificatore. Ma ai livelli piú bassi il rapporto segnale/rumore é basso, quindi aumentando gli ISO amplifico il rumore nella foto finale, rendendolo visibile. Migliore é l'elettronica della macchina, meno avró rumore e piú potro amplificare --> potró andare ad ISO superiori.

Comunque credo che il problema della scarsa latitudine di posa derivi non dal CCD bensí da tutto quello che vi é a valle: campionamento e formato di compressione.


Altre info sul confronto:
Link: http://www.hyperreview.com/Fotografi...0confronto.htm

RUMORE
Come ho detto, la luce è energià e viene trasformata in carica elettrica dal fotodiodo quando viene colpito dal fotone. Il rumore (che non c’entra con quello acustico) può essere generato sia per agitazione termica o per fenomeni elettrici. Quello termico può essere combattuto abbassando la temperatura di funzionamento (-100°C). Quello elettronico è quel disturbo che affligge la carica del pixel quando percorre la matrice dei pixel verso la linea di uscita.
Quando in una foto vedete un bel cielo azzurro martoriato da un sacco di pixel che spiccano per tonalità innaturali generando un senso di fastidio avete capitò il perché; la carica elettrica viene disturbata e l’informazione che porta a destinazione non è precisa.

Altre info sul rumore digitale: http://www.hyperreview.com/Fotografi...otografico.htm

CCD O CMOS
Il sensore è un dispositivo in bianco e nero. Per produrre un'immagine a colori, ha bisogno di un filtro a colori. Ogni colore primario (ad esempio rosso, verde o blu), viene associato a un singolo pixel. A questo punto il filtro a colori blocca tutti i colori tranne quelli associati a tale pixel. La fotocamera combina il pixel colorato con i pixel circostanti per produrre l'immagine finale.
Nel CCD (dispositivo ad accoppiamento di cariche) il sensore è composto da tanti pixel che sono elementi fotosensibili (fotodiodi) disposti in una matrice.
Nel CMOS, oltre al fotodiodo, sono presenti dei transistor MOS ad effetto di campo (MOSFET) che dal punto di vista ottico sono insensibili e non partecipano alla cattura dei fotoni. Inoltre sono collegati tra loro tramite dei collegamenti metallici che servono anche a convogliare il fotone verso il fotodiodo tramite un tunnel ottico. Quelli più efficienti appartengono alla tecnologia APS( Active pixel sensor) che per ogni pixel prevedono un amplificatore grazie al quale il rumore è molto inferiore. Il motivo è semplice, collegandoci al discorso precedente, l’amplificatore aiuta nella trasmissione della carica tra il pixel e la linea di uscita.
Tornando al CCD non presenta alcun transistor e il singolo pixel è composto solo da elementi fotosensibili il chè si traduce in una minor perdita per assorbimento.

La quantità di questi pixel appunto costituisce la grandezza dell'immagine finale, i famosi mega pixel che distinguono le categorie delle compatte e che spesso erroneamente si utilizza come indice di qualità.

EFFICIENZA DEL SENSORE
La differenza tra un buon sensore e uno cattivo è la facoltà di catturare la luce con minor perdite possibili e il minor rumore possibile. L’efficienza quantica (da ora QE) è l’abilità del sensore ad intercettare fotoni e generare di conseguenza degli elettroni per effetto fotoelettrico.
Se pensavate che esistessero materiali perfetti vi sbagliavate, quelli ce li hanno solo gli alieni. Per valutare la QE bisogna considerare le perdite: per assorbimento, riflessione e trasmissione.
La perdita per assorbimento è tipicamente collegata alle zone non sensibili ai fotoni, che si trovano sopra e dentro i pixel. Le perdite per riflessione e trasmissione sono invece da imputare alle proprietà fisiche del silicio. A certe lunghezze d’onda le perdite per riflessione sono rilevanti. Per esempio a 250 nm raggiungono il 70 %: in pratica il sensore riflette molta della luce che lo colpisce. La perdita per trasmissione si verifica quando dei fotoni passano attraverso la superficie sensibile, una regione che ha tipicamente uno spessore di circa 10 mm(micrometro), senza però generare delle cariche e quindi un segnale.

CCD DI NUOVA CONCEZIONE
La Fuji produce il SuperCCD. La particolarità è che in questo sensore i pixels hanno gli angoli smussati a 45°. Questo permette una minore distanza tra le celle sia perpendicolare che in orizzontale. Ciò si traduce in una miglior definizione, in termini pratici un sensore SuperCCD da 3Mp equivale ad un 4Mp tradizionale.
Nel SuperCCD di 4° generazione HR il pixel è suddiviso in due elementi sensibili, il primo, quello più grosso funziona normalmente come il SuperCCD SR, il secondo, quello più piccolo cattura i colori chiarissimi, l’immagine finale è un elaborazione della rilevazione dei due elementi.
Anche la HP ha dotato la Photosmart 945 di un sistema analogo. La Sony invece ha inventato un sensore che riconosce 4 colori anziché i soliti 3 primari, 1 x blu 2 x verde e 1 x rosso. Il secondo del verde riconosce il colore ciano per una migliore differenziazione (sarà ma non ho notato particolari dirrerenze).

SuperCCD HR


Altre info da dpreview (inglese)

X3
Prodotto dall’azienda Foveon utilizza un sistema molto particolare anzi direi rivoluzionario. Anziché utilizzare un pixel per ognuno dei tre colori primari, in questo sensore ogni pixel li cattura tutti e tre in un colpo solo. Nessun filtro applicato sul pixel ma un particolare materiale siliconico che a seconda della profondità è in grado di leggere lunghezze d’onda diverse. Il fotone penetra e inizialmente viene riconosciuto il blu e più in profondità il verde per finire col rosso. La risoluzione è un 3.4 MP (2268 x 1512), ma dire che sono reali è poco, corrispondono almeno ad un 8MP normale, ufficialmente viene riportato 10,2MP. E’ utilizzato dalle Sigma SD9 e SD10.
Link: http://www.hyperreview.com/Fotografia/X3%20Foveon.htm
Questo link spiega molto bene anche se su alcuni particolari ho trovato diverse versioni in giro su internet.

Altre info da dpreview sull'X3 (inglese)

SENSORI PROFESSIONALI: ICCD e EMCCD
Con sensori professionali non mi riferisco alle fotocamere professionali ma ad ambienti diversi dalla fotografia come la biofisica, l’astronomia o la microscopia di fluorescenza ma ora intendo fare solo qualche accenno. La spettroscopia a singola molecola, rilevamento del singolo fotone, caratterizzazione della condensazione di Bose-Einstein sono solo alcuni degli scopi che richiedono CCD ad alte prestazioni e per soddisfare tali richieste troviamo:
ICCD, sono sensori che hanno un intensificatore d'immagine dotato di MCP (piastra a microcanali) che migliora i segnali deboli, superando il rumore di lettura del chip CCD.
L'EMCCD (Electron Multiplying Charge Coupled Device) è un CCD in grado di raggiungere una sensibilità al singolo fotone pur non avendo un intensificatore d'immagine. Questa sensibilità è stata ottenuta inserendo un sistema di moltiplicazione aggiuntivo, che aumenta il numero degli elettroni generati nei pixel del CCD per la ionizzazione causata dall'impatto. In questo modo il numero di elettroni aumenta notevolmente prima che il numero venga digitalizzato e letto dal convertitore analogico-digitale.
Link: http://www.lot-oriel.com/it/htm/spec/si00217.php

DIMENSIONE DEL SENSORE
Queste sono le dimensioni dei sensori più comuni, ovviamente più è grosso e più ne guadagna la luminosità e diminuisce il possibile rumore anche se ultimamente si sta sopravvalutando questa caratteristica (Vedi articolo sull'X3). Per fare un paragone con la pellicola, un 1/1,8” corrisponde a metà della superficie di un negativo minox, un 1/ 2,7” invece ha la stessa superficie della pellicola Super 8.



Qualità del sensore della G3


Confronto EOS 300 Sigma SD10


Codice:

Sensore        MP        Dimensioni LxA (mm)
1/2,7"        2 - 6        5,3        4,0
1/1,8"        3 - 7        7,0        5,3
2/3"        5 - 8        8,8        6,6
                           
4/3"        mind. 6        18,0        13,5
APS C        6 - 8        22,7        15,1

Altre info da dpreview (inglese)

PERCHE’ LE FOTOCAMERE CON PIU’ ZOOM HANNO SENSORI PIU’ PICCOLI
Nella fotografia, quando si parla di ottica ci si riferisce sempre alla pellicola da 35mm. Prendiamo per esempio la Canon S1 IS, ha un sensore da 1/2,7" che ha una superfice fotosensibile molto ristretta, questa è la differenza tra la pellicola 35mm con un sensore 1/2.7" (compatta ultra zoom) e un APS (sensore di una SLR non full frame):


questo valorizza maggiormente l'ottica, di ben 6,5 volte (FOV, field of view tradotto campo di visione). Realmente è da 5,8mm-58mm ossia un 10x (58/5,8=10). Moltiplicando per il FOV si paragona l'obbiettivo al 35mm ed equivalerebbe ad un 38mm (5,8 * 6,5) - 380mm (58 * 6,5). Più piccolo sarebbe stato il sensore più importanza avrebbe avuto l'obbiettivo... sarebbe un aspetto positivo se l'altro lato della medaglia non fosse la scarsa qualità e in abiti professionali è ben più importante delle dimensioni.

Quà viene spiegato il concetto con altre parole anche se ho trovato qualche inesattezza e qualche concetto che non ho capito:
http://www.hyperreview.com/Fotografi...%20piccoli.htm

IL MERCATO ATTUALE
http://www.juzaphoto.com/articles/ds...lution_15i.htm

PER TUTTO IL RESTO:
Vari articoli molto interessanti redatti da Gik25
http://www.hyperreview.com/Fotografia.htm

Il glossario della fotocamera su dpreview (inglese)
http://www.dpreview.com/learn/?/Glossary/Camera_System/

CIAO

marakid 02-09-2004 12:39

Mi meraviglia che il CCD abbia una dinamica cosí elevata, quando nelle prove sul campo (su photo4u ma anche su questo forum ci sará chi te lo puó confermare, ad esempio guarda qui ) risulta che le digitali, attualmente, hanno una dinamica inferiore alla pellicola. Ci deve essere qualche fattore che non hai tenuto in conto nel tuo resoconto (fatto molto bene e molto interessante ;) ).

Paganetor 02-09-2004 13:29

Re: Riepilogo tecnologico sui sensori
 
Quote:

Originariamente inviato da Mark75

PER TUTTO IL RESTO:
http://www.hyperreview.com/Fotografia.htm
(Se lo trovavo prima il tutto si riduceva a questo link :D)

hyperreview? :mbe:

il sito di gik? :mbe:

:muro:

Mark75 02-09-2004 13:31

In effetti ho cercato molto sull'argomento proprio perchè anche io pensavo tutt'altro ...ovviamente per ciò che avevo letto sul forum a proposito della latitudine di posa.

Paganetor 02-09-2004 13:32

Quote:

Originariamente inviato da Mark75
In effetti ho cercato molto sull'argomento proprio perchè anche io pensavo tutt'altro ...ovviamente per ciò che avevo letto sul forum a proposito della latitudine di posa.
Purtroppo quelli di photo4u mi hanno cancellato le foto dell'account perchè avevo messo un bel grafico che spiegava ciò che avevo riassunto a parole. Ora mi cerco un altro spazio.

A proposito, mi rivolgo ai moderatori di photo4u, non si fa così! Mi chiedete informazioni minacciando di cancellarmi l'account e ancor prima di ricevere risposta e farmi spostare le immagini me le cancellate. Ovviamente se questo articolo (come lo hanno chiamato loro) lo scrivevo nel loro forum non succedeva. :rolleyes:

strano, non mi smebrano le persone che fanno queste cose... (anche io scrivo di là...)

che nick hai di là?

marakid 02-09-2004 13:42

Quote:

Ora mi cerco un altro spazio
Io mi sto iscrivendo a fotopic.net. Almeno avró la gallery ad un indirizzo che si ricorda in fretta (marakid.fotopic.net).

Mark75 02-09-2004 14:09

Quote:

Originariamente inviato da marakid
Io mi sto iscrivendo a fotopic.net. Almeno avró la gallery ad un indirizzo che si ricorda in fretta (marakid.fotopic.net).
Grazie, lo provo subito

xPaganetor
Si Gik25, davvero preparato, ho mandato una mail al sito x fare i complimenti ma è tornata indietro, forse ho sbagliato indirizzo.

Paganetor 02-09-2004 14:43

Quote:

Originariamente inviato da Mark75

xPaganetor
Si Gik25, davvero preparato, ho mandato una mail al sito x fare i complimenti ma è tornata indietro, forse ho sbagliato indirizzo.

gik, ragazzo davvero in gamba ma "in fase di preparazione", non "preparato" :p

tempo fa si discuteva con lui su alcune cose di fotografia e ne sono saltate fuori parecchie lacune... ;)

occhio a non prendere quello che trovi sul suo sito come oro colato.. ;)

Mark75 02-09-2004 14:57

Quote:

Originariamente inviato da Paganetor
gik, ragazzo davvero in gamba ma "in fase di preparazione", non "preparato" :p

tempo fa si discuteva con lui su alcune cose di fotografia e ne sono saltate fuori parecchie lacune... ;)

occhio a non prendere quello che trovi sul suo sito come oro colato.. ;)
Quel poco che ho letto mi sembrava corretto, solo su una cosa ho trovato informazioni contrastanti, riguardo i sensori X3.

Io ho letto diversi siti tra cui questo in tedesco:
http://www.henner.info/2mp.htm
quà ci sono molte delle immagini che avevo messo nei link

Paganetor 02-09-2004 15:02

Quote:

Originariamente inviato da Mark75
Quel poco che ho letto mi sembrava corretto, solo su una cosa ho trovato informazioni contrastanti, riguardo i sensori X3.

Io ho letto diversi siti tra cui questo in tedesco:
http://www.henner.info/2mp.htm
quà ci sono molte delle immagini che avevo messo nei link

no vabbè, non dico che ci siano cose campate in aria... ma mi sono capottato quando ha chiesto se la 300D faceva i filmati e, a una risposta negativa, ha risposto schifato... :D

the_joe 02-09-2004 15:30

Quote:

Originariamente inviato da marakid
Mi meraviglia che il CCD abbia una dinamica cosí elevata, quando nelle prove sul campo (su photo4u ma anche su questo forum ci sará chi te lo puó confermare, ad esempio guarda qui ) risulta che le digitali, attualmente, hanno una dinamica inferiore alla pellicola. Ci deve essere qualche fattore che non hai tenuto in conto nel tuo resoconto (fatto molto bene e molto interessante ;) ).
Quoto in pieno anche perchè sono uno fra quelli che giudicano la latitudine di posa, o meglio gamma dinamica, quando si parla di sensori digitali ancora il loro tallone d'achille.

Mark75 02-09-2004 16:37

1 Allegato(i)
Guardate questo grafico, in confronto al CCD la pellicola ha un range molto più limitato. Col crescere del tempo di esposizione il CCD supera il limite di saturazione della pellicola.
Se ritrovo il link del sito di fisica dove l'ho trovato vi faccio leggere di persona, cmq era già il secondo che affermava la stessa cosa.

the_joe 02-09-2004 16:47

Ti do io un link dove si dice esattamente il contrario ;)

E uno su una mie esperienza :cool:

Mark75 02-09-2004 17:18

Quote:

Originariamente inviato da the_joe
Ti do io un link dove si dice esattamente il contrario ;)

E uno su una mie esperienza :cool:

Ho letto ma non dice nulla di nuovo. I sensori digitali hanno un grosso limite nel contro luce, ossia passando da una zona scura a una zona chiara, bruschi cambiamenti come le foglie degli alberi che nascondono raggi di sole. Non lo scritto nel primo post ma viene descritto molto bne in un articolo di Gik25.

Quote:

Limitated dynamic range is the principal weakness of digital capture, but it is only a problem in contrasty light, and there are a number of remedies .... CUT CUT

the_joe 02-09-2004 17:25

Quote:

Originariamente inviato da Mark75
Ho letto ma non dice nulla di nuovo. I sensori digitali hanno un grosso limite nel contro luce, ossia passando da una zona scura a una zona chiara, bruschi cambiamenti come le foglie degli alberi che nascondono raggi di sole. Non lo scritto nel primo post ma viene descritto molto bne in un articolo di Gik25.
Non è per essere pignoli, ma la latitudine di posa è proprio la capacità di risolvere i particolari nelle zone con forti differenze di luminosità, quindi se dici:
Quote:

I sensori digitali hanno un grosso limite nel contro luce, ossia passando da una zona scura a una zona chiara, bruschi cambiamenti come le foglie degli alberi che nascondono raggi di sole
Intrinsecamente stai dicendo che i sensori hanno minore latitudine di posa (o dynamic range) rispetto alle pellicole, poi puoi postare tutti i grafici e le tabelle che vuoi, ma la realtà oggi è quella che possiamo vedere tutti, e cioè che i sensori si trovano molto in difficoltà quando le scene presentano zone con forti differenze di luce.

Ciao

Mark75 02-09-2004 18:08

Quote:

Originariamente inviato da the_joe
Non è per essere pignoli, ma la latitudine di posa è proprio la capacità di risolvere i particolari nelle zone con forti differenze di luminosità, quindi se dici:

Intrinsecamente stai dicendo che i sensori hanno minore latitudine di posa (o dynamic range) rispetto alle pellicole, poi puoi postare tutti i grafici e le tabelle che vuoi, ma la realtà oggi è quella che possiamo vedere tutti, e cioè che i sensori si trovano molto in difficoltà quando le scene presentano zone con forti differenze di luce.

Ciao
Non mi è ancora chiarissimo questo concetto, pensavo che la gamma dinamica e la saturazione erano riferiti all'intera immagine esempio una foto che presenta sfumature dal blu al rosso, il classico tramonto. Comunque ora mi informo, se hai altri link con cui iniziare, sono ben accetti.

edito:
dimenticavo, questo è l'articolo di cui parlavo
http://www.hyperreview.com/Fotografia/X3%20Foveon.htm

marakid 02-09-2004 18:08

Mi hai messo la pulce nell'orecchio.

INTERPRETAZIONE DEL GRAFICO

Sull'asse x c'é il tempo di esposizione - e qui non ci piove.
Sull'asse y suppongo che ci sia il "segnale di uscita" del dispositivo sensibile, quindi un segnale elettrico nel caso del CCD e un livello nella scala dei grigi (ragioniamo in B/N perché il CCD in effetti lavora in B/N, misurando i 3 canali separatamente) nel caso della pellicola.

Quindi dobbiamo supporre che il grafico sia stato ottenuto sottoponendo ad una sorgente luminosa di livello noto una pellicola e un CCD, variando il tempo di esposizione (x) e misurando il segnale in uscita/il livello di grigio ottenuto (y).

Il grafico ci dice quindi che per un certo livello di luce (ma non é specificato quale) al CCD basta meno tempo per dare in uscita un segnale interpretabile. Non ci garantisce peró nulla per livelli di luce diversi da quello usato in questo caso.

Bisognerebbe quindi sapere in quale range di luminositá quel grafico é valido, perché li non é specificato: se venisse fuori che queste buone prestazioni sono ottenibili solo per un range piú ridotto di quello della pellicola, ecco che questa avrebbe una latitudine di posa maggiore.

CAMPIONAMENTO DEL SEGNALE

Il sensore da solo non basta: il segnale che fornisce in uscita deve essere trasformato in un numero tramite un convertitore analogico/digitale (DAC). Poiché il formato JPEG usato di solito prevede solo 8 bit per canale, il DAC dovrá campionare l'intera gamma del segnale suddividendola in 2^8=256 livelli. Ogni livello, se campionassi l'intera dinamica del CCD che é di 1.000.000, varrebbe quindi 1E6/256 = 3.900.
Ora, la dinamica della pellicola é 30.000 (vedi grafico). Se la campionassi a passi di 3.900, quello che otterrei sarebbe che nell'intera dinamica di una normale foto su pellicola, la macchina digitale riuscirebbe a distinguere solo 30000/3900 = 8 livelli...
...un po' pochini no? :)
. Il problema potrebbe essere risolto campionando a 16 bit, ma poi potrei salvare solo in TIFF.

Rimanendo legati agli 8 bit per canale, campionati linearmente, l'unica soluzione per avere sfumature graduali é ridurre la dinamica: quindi la colpa della scarsa latitudine di posa non sarebbe del CCD, quanto del formato JPEG che non permette di estenderla piú di tanto.

SENSIBILITÁ ISO E RUMORE
In una macchina tradizionale, se voglio piú sensibilitá ai livelli di luce bassi uso un rullino con ISO superiore. In una digitale, il sensore é sempre quello, caratterizzato dall'ampia dinamica vista in figura. Se voglio piú sensibilitá (=piú ISO), amplifico di piú il segnale in modo da leggere anche i livelli piú bassi. L'impostazione ISO delle digitali altro non é che l'impostazione del guadagno di un amplificatore. Ma ai livelli piú bassi il rapporto segnale/rumore é basso, quindi aumentando gli ISO amplifico il rumore nella foto finale, rendendolo visibile. Migliore é l'elettronica della macchina, meno avró rumore e piú potro amplificare --> potró andare ad ISO superiori.

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Comunque credo che il problema della scarsa latitudine di posa derivi non dal CCD bensí da tutto quello che vi é a valle: campionamento e formato di compressione.

Mark75 02-09-2004 18:34

Molto interessante il discorso degli iso, questo conferma il discorso sulle prestazioni delle nuove Canon ad alti valori ISO. I cmos si comportano così bene perchè come è stato detto hanno un amplificatore di segnale per ogni pixel.

Sul discorso del limite del Jpeg, non so, qualche dubbio mi rimane. Le fotocamere attuali dovrebbero lavorare a 36bit sul colore, ossia 12 bit per pixel quindi per colore primario. Il pixel potrebbe aver valori da 0 a 4095 (4096 stati). Il jpeg in effetti è come dici tu, ha il limite degli 8 bit quindi solo 256 stati ma secondo non incide sul limite del contrasto, fa perdere la fedeltà dei colori.

marakid 02-09-2004 20:19

1 Allegato(i)
Anche la mia cara Minolta lavora a 12 bit per canale, solo che quei 4 bit di precisione in piú in JPEG li perdi. Per mantenerli devi salvare in TIFF.

Riguardo al JPEG, hai ragione a dire che avere solo 8 bit incide sulla fedeltá con cui viene reso il colore, ma questo indirettamente incide anche sul contrasto massimo. Mi spiego meglio.

Piú vuoi essere fedele, piú devono essere vicini tra loro i livelli a cui il DAC approssimerá la luce incidente sul pixel.
Se voglio avere una grande fedeltá nei colori, il DAC dovrá essere in grado di distinguere due livelli molto vicini tra loro. Ma se ho dei livelli molto vicini, e ho a disposizione solo 256 livelli, tra il livello piú chiaro e quello piú scuro ci sará poca differenza...

Se chiamo "contrasto max" la latitudine di posa, posso dire che

contrasto max = approssimazione colore * (2^bit - 1)

oppure

contrasto max = (2^bit - 1) / fedeltá nella resa del colore

Quindi, fissato il numero di livelli disponibili, sorge la necessitá di un compromesso: se voglio molto contrasto, sono costretto ad approssimare molto, riducendo la fedeltá del colore.

Ho allegato un'immagine di esempio... ho usato dei numeri "strani" ma spero possa chiarire il concetto!

FreeMan 02-09-2004 22:13

Re: Riepilogo tecnologico sui sensori
 
Quote:

Originariamente inviato da Mark75

PER TUTTO IL RESTO:
Vari articoli molto interessanti redatti da Gik25
http://www.hyperreview.com/Fotografia.htm
si ma prendete con le molle le sue review..spesso prende delle sviste clamorose.. vuole trattar di tutto ma imho lo fa male..non è facile quello che vorrebbe fare..;)

quindi occhio... cercate conferme da altre fonti ;)

(consiglio valido sempre e cmq :D)

>bYeZ<

FreeMan 02-09-2004 22:14

interessante thread... spostato nella sottosezione INFO VARIE... ;)

>bYeZ<

the_joe 03-09-2004 08:12

Ok, il discorso adesso si sta facendo realmente + interessante, è vero che tutti i parametri vanno presi in considerazione, dalla gamma dinamica del sensore, al campionamento e infine alla conversione dei files, non si può negare che i files salvati in raw cioè direttamente nel formato in uscita dal sensore e sottoposti solo al campionamento, presentino una maggiore dinamica degli stessi salvati in tiff o peggio in jpg resta però la differenza in meno rispetto alla pellicola, in realtà confrontando con le pellicole invertibili a bassa sensibilità, la differenza è minima (max 1 stop) mentre con le negative a colori la differenza si avvicina a 2 stop se ci si limita a pellicole a bassa sensibilità, ma già con pellicole da 200 Asa tale differenza arriva anche a 3 stop naturalmente come già detto negli articoli linkati, la pellicola presenta una grana + evidente rispetto al digitale che per le migliori realizzazioni ne è virtualmente assente per le basse sensibiltà e compare sotto forma di "rumore" solo a partire dai 400Iso in su.

Interessante anche la considerazione sull'interpretazione del grafico sulla gamma dinamica sensore vs pellicola ;)

Bella discussione :mano:

Resta solo un dato certo, al momento il digitale ha il suo unico tallone d'achille nella gamma dinamica e nel costo spropositato delle soluzioni top (Canon Eos 1Ds e compagnia bella) che sono poi quelle che avvicinano i risultati delle pellicole, i sensori da compatta ainoi sono ben lungi da raggiungere tali risultati :(
Naturalmente fra qualche anno questi resteranno dei brutti ricordi spero :sperem:

marakid 03-09-2004 14:17

Tra l'altro questa discussione mi ha dato l'occasione di chiarirmi come é fatta all'interno una digitale. Non c'é niente da fare sono piú tagliato per l'elettronica che per la fotografia :cry: :cry:

Se avessi visto quel grafico prima delle vacanze avrei fatto tutte le mie belle foto di albe&tramonti in TIFF per avere quei 4 benedetti bit in piú... fatte in JPEG sono di una piattezza tristissima!

Un'ultima considerazione seria:
Una volta appurato che il CCD, potenzialmente, potrebbe dare di piú di quello che vediamo in JPEG, resta il problema dei successivi strumenti di visualizzazione: scheda video+monitor e stampa. Le schede video attuali, infatti, lavorano pure loro a 8 bit per canale, sia pure a 4 canali (ma il quarto normalmente a cosa serve?) quindi soffrono dello stesso problema di taglio della dinamica.
Il discorso andrebbe esteso infine ai monitor: bisognerebbe ragionare sul loro contrasto max (che se non sbaglio almeno negli LCD é indicato).

KamiG 03-09-2004 17:21

Le tue immagini sono state cancellate in quanto non erano fotografie, alcune addirittura erano screenshot di benchmark relativi a componenti hardware di PC.
Mi sembra come minimo poco rispettoso che una persona che non ha mai scritto un post sul nostro forum, utilizzi il nostro spazio unicamente per mostrare immagini non inerenti l'ambito fotografico, all'esterno.
La nostra è una community "no profit" e ogni abuso limita le possibilità degli altri utenti, in termini di banda e spazio.
Oltretutto il punto 9 del nostro regolamento dice:
Le immagini negli album devono essere unicamente di tipo fotografico, ogni abuso del servizio porterà alla rimozione delle immagini senza alcun preavviso.

Se fossero state solo le immagini relative a questa recensione, avremmo anche chiuso un occhio, in quanto inerenti la fotografia.

izutsu 03-09-2004 17:25

Quote:

Originariamente inviato da Mark75
Quel poco che ho letto mi sembrava corretto, solo su una cosa ho trovato informazioni contrastanti, riguardo i sensori X3.
Quel poco che hai letto è stato corretto dopo thread infiniti su photo4u dove si lamentava perchè sulle reflex non si fanno filmati o perchè per lui 4x significa 4 ingrandimenti rispetto alla visione umana mentre in fotografia si intende 4 volte la focale più corta indicata sull'obiettivo... e cose del genere...

Preparato? No... ma ha tanta buona volontà

izutsu 03-09-2004 17:27

Quote:

Originariamente inviato da KamiG
Le immagini negli album devono essere unicamente di tipo fotografico, ogni abuso del servizio porterà alla rimozione delle immagini senza alcun preavviso.

Ennnnnnnò Mark75... non si fa... non ci si lamenta senza nemmeno aver letto il regolamento... eppure sono poche righe, possibile che nessuno lo voglia leggere? Bah...

marakid 04-09-2004 01:13

Quote:

Le tue immagini sono state cancellate in quanto non erano fotografie, alcune addirittura erano screenshot di benchmark relativi a componenti hardware di PC.
Mi sembra come minimo poco rispettoso che una persona che non ha mai scritto un post sul nostro forum, utilizzi il nostro spazio unicamente per mostrare immagini non inerenti l'ambito fotografico, all'esterno.
La nostra è una community "no profit" e ogni abuso limita le possibilità degli altri utenti, in termini di banda e spazio.
Oltretutto il punto 9 del nostro regolamento dice:
Le immagini negli album devono essere unicamente di tipo fotografico, ogni abuso del servizio porterà alla rimozione delle immagini senza alcun preavviso.

Se fossero state solo le immagini relative a questa recensione, avremmo anche chiuso un occhio, in quanto inerenti la fotografia.
Difficile darti torto. :rolleyes:

Mark75 05-09-2004 00:30

Non ho letto il regolamento, avete ragione ma se dovessi leggere tutti i regolamenti sarei ancora li, chi li legge?. Mi sta bene tutto quello che mi avete segnalato, le immagini dei bench erano delle temporanee che mettevo per condividere in maniera rapida, di poca importanza e mi scuso per aver usato lo spazio però che cippa la usate l'email? Se facevate le persone serie mi avvertivate, le eliminavo io e mi tenevo quelle che mi servivano.

Che senso ha mandarmi i pvt di avviso in questo forum e poi mi cancellate lo stesso le foto.

izutsu 05-09-2004 15:34

Quote:

Originariamente inviato da Mark75
Se facevate le persone serie
Se TU fossi una persona seria, leggeresti i regolamenti... non importa se saresti ancora li se dovessi leggere tutti i regolamenti, chi li legge non ha problemi, chi non li legge... problemi suoi... non dirmi che firmi i contratti senza leggerli, è che tanto è un forum, tanto non ci rimetti niente, tanto... tanto che mi possono fare se non leggo? nulla... quindi perchè perdere i miei preziosissimi 30 secondi a leggere il regolamento? hai sbagliato e basta, c'è poco da darei dei "poco seri" agli altri...

Mark75 05-09-2004 23:26

Quote:

Originariamente inviato da izutsu
Se TU fossi una persona seria, leggeresti i regolamenti... non importa se saresti ancora li se dovessi leggere tutti i regolamenti, chi li legge non ha problemi, chi non li legge... problemi suoi... non dirmi che firmi i contratti senza leggerli, è che tanto è un forum, tanto non ci rimetti niente, tanto... tanto che mi possono fare se non leggo? nulla... quindi perchè perdere i miei preziosissimi 30 secondi a leggere il regolamento? hai sbagliato e basta, c'è poco da darei dei "poco seri" agli altri...
Ma tu da dove sei sbucato, ora arriva tutta la famiglia di photo4u? Mi sembra di aver già dato ragione per non aver letto il regolamento e mi sembra anche di essermi scusato. Ho spostato le rimanenti foto da un altra parte (album personale) così la finiamo quì.

FreeMan 06-09-2004 00:10

ragazzi.. penso sia il caso di chiudere qui il discorso.. siete OT, state mandato a BIIIP una discussione che, visto il suo argomento che ritengo interessante, ho spostato nella sottosezione INFO VARIE dove metto appunto questo tipo di thread

poi sul ragionamento "se sto a leggere tutti i regolamenti divento vecchio" stendo un pietosissimo velo :rolleyes:

la diatriba si chiude qui..se volete continuarla potete farlo o su photo4u (d'altronde è un problema nato da quel forum) oppure in privato... ma NON QUI!!!

tra qualche giorno ripulirò questo thread dai reply che riguardano l'accaduto perchè inutili al suo svolgimento

>bYeZ<

the_joe 06-09-2004 08:05

Quote:

Originariamente inviato da FreeMan
ragazzi.. penso sia il caso di chiudere qui il discorso.. siete OT, state mandato a BIIIP una discussione che, visto il suo argomento che ritengo interessante, ho spostato nella sottosezione INFO VARIE dove metto appunto questo tipo di thread

poi sul ragionamento "se sto a leggere tutti i regolamenti divento vecchio" stendo un pietosissimo velo :rolleyes:

la diatriba si chiude qui..se volete continuarla potete farlo o su photo4u (d'altronde è un problema nato da quel forum) oppure in privato... ma NON QUI!!!

tra qualche giorno ripulirò questo thread dai reply che riguardano l'accaduto perchè inutili al suo svolgimento

>bYeZ<
:mano:
Fai bene a ripulirla, la discussione è veramente interessante.

gik25 13-09-2004 23:19

Quote:

Originariamente inviato da Paganetor
no vabbè, non dico che ci siano cose campate in aria... ma mi sono capottato quando ha chiesto se la 300D faceva i filmati e, a una risposta negativa, ha risposto schifato... :D

Aho, guarda che gik controlla sempre ciò che si scrive sul forum.


Per quanto riguarda il sito...
Innanzitutto grazie per averlo citato.

Nulla si deve prendere come oro colato (NULLA!), ma come sa bene chiunque qui sul forum prima di scrivere qualunque cosa mi informo anche a costo di fare domande spinose.

Errori possono comunque capitare. Ma faccio il possibile per evitare e certo non scrivo articoli su questioni di cui non sono al corrente.

PS: molto divertente la Canon...

Paganetor 22-09-2004 21:03

Quote:

Originariamente inviato da gik25
Aho, guarda che gik controlla sempre ciò che si scrive sul forum.


Per quanto riguarda il sito...
Innanzitutto grazie per averlo citato.

Nulla si deve prendere come oro colato (NULLA!), ma come sa bene chiunque qui sul forum prima di scrivere qualunque cosa mi informo anche a costo di fare domande spinose.

Errori possono comunque capitare. Ma faccio il possibile per evitare e certo non scrivo articoli su questioni di cui non sono al corrente.

PS: molto divertente la Canon...

dai gik, l'ho detto in modo bonario, lo sai... ;)

PS: in che senso "molto divertente la canon"? :what:

lelemar 27-10-2005 16:41

a me piacerebe sapere una cosa: alcune digitali hanno la possibilità di scattare in bianco&nero.
Si trae qualche vantaggio dallo scattare in bianco e nero direttamente dalla fotocamera invece di convertire con photoshop da colori a bianco e nero in un secondo momento? cioè, il sensore si comporta in qualche modo particolare? Magari, dovendo acquisire solo toni di grigio e non colori, aumenta la definizione... mi sa tanto che ho detto una cavolata :D

FreeMan 27-10-2005 17:57

Ti abbiamo già risposta qua

http://www.hwupgrade.it/forum/showthread.php?t=1049601

per favore niente crossposting

>bYeZ<

lelemar 27-10-2005 18:18

hai ragione, mi dispiace. ho postato anche dall'altra parte perchè ho visto che qui l'ultimo post risaleva al 2004...
ciao e grazie

the doctor 29-11-2005 18:34

Sensori a confronto CMOS-CCD
 
Sensore CCD
CCD significa”Charged Coupled Device”, tradotto in italiano, dispositivo ad accoppiamento di carica.


Il sensore CCD è formato da milioni di piccoli sensori che trasformano la luce in segnali elettrici. Come è facile intuire maggiore è il numero di questi sensori è più la foto risulterà dettagliata. Anche la grandezza dei singoli pixel influisce sul risultato finale.

Il sensore CCD è in grado di ridurre il rumore di fondo, ma è lento e richiede un energia maggiore rispetto a sensori di altro tipo.

Sensore CMOS
CMSO significa “Complementary Metal-Oxide Semiconductor”, tradotto in italiano, semiconduttore a ossido di metalli complementare.

Questo sensore è formato da milioni di pixel interlacciati con una struttura diversa rispetto ai sensori CCD.

Il sensore CMOS è più veloce, consuma meno, e possiede un range dinamico superiore ai sensore CCD, ma ha più difficoltà nell’eliminare il rumore di fondo

the doctor 29-11-2005 18:36

Quindi se vogliamo una fotocamera con meno rumore che e' fondamentale per la qualita di una foto la scelta va sui sensori ccd

fastezzZ 29-11-2005 18:41

le cose non stanno esattamente così un esempio su tutti i sensori cmos della canon, che sono favolosi ad alti iso.
e cmq non mi sembra una discussione da consigli per gli acquisti chiedi magari a un moderatore di spostarla.


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