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Old 01-09-2004, 18:55   #1
Mark75
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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

Ultima modifica di Mark75 : 07-02-2005 alle 14:01.
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Old 02-09-2004, 12:39   #2
marakid
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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 ).
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...dopodichè ditemi un altro sito simile che consenta l'accesso alle foto solo per set!
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Old 02-09-2004, 13:29   #3
Paganetor
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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 )

hyperreview?

il sito di gik?

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Old 02-09-2004, 13:31   #4
Mark75
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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.

Ultima modifica di FreeMan : 18-04-2005 alle 16:42. Motivo: ripulita della discussione da argomenti non inerenti
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Old 02-09-2004, 13:32   #5
Paganetor
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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.

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

che nick hai di là?
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Old 02-09-2004, 13:42   #6
marakid
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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).
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Ultima modifica di FreeMan : 18-04-2005 alle 16:41. Motivo: ripulita della discussione da argomenti non inerenti
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Old 02-09-2004, 14:09   #7
Mark75
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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.

Ultima modifica di FreeMan : 18-04-2005 alle 16:42. Motivo: ripulita della discussione da argomenti non inerenti
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Old 02-09-2004, 14:43   #8
Paganetor
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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"

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..
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Old 02-09-2004, 14:57   #9
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Originariamente inviato da Paganetor
gik, ragazzo davvero in gamba ma "in fase di preparazione", non "preparato"

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
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Old 02-09-2004, 15:02   #10
Paganetor
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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...
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Old 02-09-2004, 15:30   #11
the_joe
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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.

Ultima modifica di the_joe : 02-09-2004 alle 15:34.
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Old 02-09-2004, 16:37   #12
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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.
Immagini allegate
File Type: gif sensori_confronto_pellicolaccd.gif (22.5 KB, 129 visite)
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Old 02-09-2004, 16:47   #13
the_joe
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Ti do io un link dove si dice esattamente il contrario

E uno su una mie esperienza

Ultima modifica di the_joe : 02-09-2004 alle 17:05.
the_joe è offline   Rispondi citando il messaggio o parte di esso
Old 02-09-2004, 17:18   #14
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Originariamente inviato da the_joe
Ti do io un link dove si dice esattamente il contrario

E uno su una mie esperienza

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
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Old 02-09-2004, 17:25   #15
the_joe
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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
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Old 02-09-2004, 18:08   #16
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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

Ultima modifica di Mark75 : 02-09-2004 alle 18:16.
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Old 02-09-2004, 18:08   #17
marakid
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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.

-----------------------------------------------------------------------

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.
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...dopodichè ditemi un altro sito simile che consenta l'accesso alle foto solo per set!

Ultima modifica di marakid : 02-09-2004 alle 18:15.
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Old 02-09-2004, 18:34   #18
Mark75
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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.
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Old 02-09-2004, 20:19   #19
marakid
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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!
Immagini allegate
File Type: jpg scalagrigi.jpg (24.3 KB, 30 visite)
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Old 02-09-2004, 22:13   #20
FreeMan
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Re: Riepilogo tecnologico sui sensori

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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 )

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