Considerazioni e riflessioni sui sensori digitali

[fcece]

selezione4magazine (domande tecniche)

Cari ragazzi,
Con questo messaggio voglio, da profano, visto che non sono un ingegnere capace di progettare un sensore, sottoporvi queste mie considerazioni e riflessioni sui sensori delle fotocamere digitali, e sentire anche il vostro parere.
Da sempre mi sono chiesto come mai i sensori digitale nonostante abbiano un funzionamento completamente diverso dalle pellicole (cioè i primi basati su un funzionamento elettrico ed le seconde su un funzionamento chimico) si comportino allo stesso modo ed abbiano una sensibilità nominale identica. La mie risposta, è che ormai la sensibilità delle pellicole da 100 ISO era diventata uno standard di riferimento che non poteva essere scardinata perché altrimenti si sarebbero stravolte tutte le conoscente, le nozioni, le abitudini di tutti i fotografi che utilizzavano gli apparecchi analogici. Per questo molto probabilmente si è scelto di progettare un sensore che avrebbe dovuto dare il suo massimo ad una sensibilità equivalente a quella di una pellicola da 100 ISO. Successivamente si è provato a dare più elasticità a questo sistema incrementando la scelta della sensibilità amplificando il segnale luminoso ricevuto dal sensore, con il risultato che tutti conosciamo.
Se tutto ciò che ho esposto sulla scelta di progettazione del sensore digitale corrisponde a vero posso continuare e dire questo:
Se si progettasse un sensore con una sensibilità nominale – naturale di 800 ISO, e cioè la sensibilità su cui il sensore riesce a dare il suo risultato migliore sarebbe molto più facile gestire tutte la altre sensibilità. Come?
Consideriamo che il sensore della nostra ipotetica fotocamera lavori in modo ottimale a 800 ISO possiamo molto più facilmente e con una altissima qualità d’immagine raggiungere la sensibilità di 3200 ISO attraverso l’amplificazione del segnale elettrico, come d’altronde già avviene. Per raggiungere invece la sensibilità di 100 ISO possiamo agire con un metodo fisico sul sensore in un modo che tutti noi già conosciamo, e cioè inserendo, all’occorrenza ed in modo automatico, dei piccoli filtri neutri davanti al sensore in grado di abbassare la quantità di luce che arriva su di esso per simulare le sensibilità di 400, 200 e 100 ISO. Questo metodo fisico, chiaramente usando dei filtri di altissima qualità, avrebbero il vantaggio di non operare nessuna variazione sul segnale elettrico ricevuto dal sensore conservando così intatte tutte le sue informazioni.
Ripeto questa è solo una mia intuizione. Cosa ne pensate ?
Sicuramente molti di voi diranno; Ma con tutti i soldi che queste grandi società investono nella ricerca e nello sviluppo vuoi che non abbiano pensato a questo? Infatti me lo chiedo anch’io.

[teod]

La sensibilità nominale dei sensori non è sempre di 100 iso; a volte è anche di più e non è nata per non spaesare i fotografi che usano le pellicole. La sensibilità ISO è un valore di riferimento e basta; i progettisti non sono ancora in grado di progettare o, meglio, di realizzare ciò che dici tu.
Secondo te perché non esistono CPU che viaggiano a 10 GHz senza scaldare? Ecco il motivo è lo stesso per cui non ci sono sensori su macchine fotografiche con la stessa pulizia di immagine a 100 e 3200 iso... magari esisterebbero se la gente fosse disposta a spendere per una macchina fotografica 10 volte tanto quanto spende ora.
Ciao

[ocio]

Molte fotocamere digitali hanno 200 iso come sensibilità nominale.
Solo in tempi recenti stanno abbassando.
Sicuramente impostare una sensibilità 'naturale' era la cosa logica per l'utilizzo delle ottiche.
Con troppa sensibilità si rischia di non avere il tempo giusto col diaframma giusto.
Il digitale non poteva certo stravolgere così tanto la pellicola

Però c'è da dire che se uno fotografa per lo più di giorno, col sole... una sensibilità nominale di 800 iso opportunamente filtrata (con annessi e connessi) può avere poco senso.

Opterei più su fotocamera specializzata nella ripresa con scarsa luce, per interni.

[fcece]

Non posso credere che si tratti di semplice e pura coincidenza che i sensori abbiano più o meno la stessa sensibilità nominale delle pellicole, credo invece che sono stati progettati in quel modo. Quindi credo che i progettisti sono capacissimi di fare un sensore con una sensibilità superiore senza che si scaldino, come hanno fatto quello da 100 ISO perchè lo hanno voluto in quel modo, possono fare quello da 800 ISO. Chiaramente il problema dei costi esiste, si tratterebbe di riprogettare completamente un sensore.

[Spinellino]

Come dice Ocio: già con le fotocamere che hanno come base i 200 ISO capita di trovarsi in situazioni poco pratiche. I 100 ISO sono i più comodi da usare in certe situazioni, per cui i costruttori si sono basati su quello per le proprie macchine.
Se non sbaglio le primissime digitali avevano sensibilità di base decisamente più alte, ma evidentemente si sono sforzati di abbassarle, proprio per ragioni di praticità di utilizzo.
Inoltre considera che spesso abbassare la sensibilità nominale via hardware\software comporta una perdita di qualità. Alcune Canon permettono di scattare a 50 ISO, pur avendo come base i 100 ISO: ma è noto che la qualità sia leggermente inferiore. Non oso immaginare cosa potrebbe succedere se si abbassasse la sensibilità di diversi stop.

[elfranZ]

[atropico]

Io invece mi chiedo: CHE FINE STA FACENDO IL FOVEON??????????

[fcece]

Per Spinellino, forse non sono riuscito a spiegare bene quello che volevo dire.
Nel mio primo messaggio di apertura volevo esprimere questo concetto:
Se partiamo con un sensore di sensibilità nominale superiore sarà molto più facile e meno deleterio per l'immaggine stessa arrivare ad es. a 3200 ISO con il sistema dell'amplificazione del segnale elettrico. Successivamente si possono riportare i valori ISO fino a 100 con un sistema fisico e non elettrico. Quindi non voglio affatto eliminare la sensibilità di 100 ISO, anzi come dite anche voi in molte situazioni è utilissima come lo sarebbe quella da 3200.

[Spinellino]

fcece. ok, ho capito; ma come ti ho detto perderesti qualità a basse sensibilità, il che è, all'atto pratico, peggio che perdere qualità agli alti ISO.

Sono davvero rarissime le applicazioni in cui ad alti ISO sia necessaria una qualità elevatissima. Mentre a bassi ISO lo è quasi sempre.

[fil]

e' semplice costruire sensori "piu' sensibili"... basta farli piu' grandi!
se tu prendi una qualunque macchina fotografica e ricampioni i pixel ottieni l'effetto di diminuire il rumore... ad esempio se raggruppi 4 pixel in uno solo (fai la media dei 3 valori RGB sui 4 pixel) per una foto ben esposta diminuisci il rumore come se passassi da 400 a 100 ISO (100 - 25 era uguale)... questo perche' hai registrato piu' fotoni in ciascun pixel! ora se li fai piu' grossi gia' dall'inizio puoi aumentare la sensibilita' del sensore...
ma i ccd, cmos o qualunque cosa sia si vuole che sia sempre piu' piccolo...

riferito a spinellino:
non capisco come un filtro neutro possa peggiorare la qualita' dell'immagine... (intendiamoci... se ben fatto...) perche' e' questo che intende dire fcece... no software no deaplificazione...

per quanto riguarda il foveon e' montato su tutte le SIGMA e credo che sia un ottimo sensore! per me potrebbero concentrarsi a fare un sensore da 6-7MP (x3) tipo FoveonX3 bello grande e poi non si puo' chiedere di piu' alla fotografia digtale!!!

per concludere mi permetto di precisare che il rumore termico e' un problema solo a lunghe esposizioni... quelle astronomiche appunto!
il rumore su scatti veloci e' dovuto principalmente alla statistica e quindi piu' fotoni rivelo e meglio e'... piu' che rivelare tutti quelli che arrivano sul sensore non posso fare... infatti fissata la dimensione del sensore e il numero di pixel c'e' un limite fisico alla qualita' dell'immagine... e' appunto il numero di fotoni incidenti. non c'e' materiale che tenga o tecnologia innovativa... se vuoi un sensore piccolo e affollato lo puoi fare perfetto e innovativo, ma non puoi tirare la sensibilita' ISO del sensore quanto ti pare!

ciao
fil

[Spinellino]

[ocio]

Tecnicamente, costruire una 'tecnologia' che posizioni dei filtri neutri per abbassare la sensibilità nominale... è alquanto bizzarra.
Personalmente torno alla mia ipotesi iniziale di corpo dedicato.
Una volta usavo due corpi. Uno dia o negativo e l'altro BN.
Oggi potrei usare un sensore dedicato a bassi e medi iso ed un altro dedicato alle alte sensibilità.
Tutto sta nel rapporto prezzo qualità.
Macchine come la 5D o la D200 non lasciano il palato asciutto, non so quanto il gioco valga la candela. Forse meglio specializzarlo.

Pensavo ad una questione pretica... i filtri ND (neutral density) dove si posizionerebbero? Dopo lo specchio direi... perchè prima rischieremmo di non vedere più niente nel mirino
... ma dove li infilano dietro lo specchio?

[teod]

[ocio]

[fcece]

Voglio solo ricordare che le Canon G6 e G7 usano già un sistema interno con filtro neutro, da attivare all'occorrenza, per abbassare la quantità di luce che arriva sul sensore. E' poi, scusate, ma se una azienda fotografica decidesse di fare una cosa del genere, la soluzione la troverebbe, siamo arrivati su marte armai con la tcnologia.

[Tomash]

[atropico]

Col cavolo che simuli il diaframma, la profondità di campo rimane quella...

[Tomash]

[teod]

[ocio]