Non c’è dubbio che la fotografia digitale è diventata uno standard per il nostro stile di vita moderno, con fotocamere più piccole e compatte che offrono una qualità delle immagini sorprendente che entrano sul mercato ogni giorno. Ma cosa rende possibile tutto questo? Il segreto è nel sensore d’immagine. Questo episodio di Techquickie con Linus Sebastian fornisce una spiegazione rapida e puntuale dei sensori d’immagine:

Cosa sono i sensori d’immagine?

I sensori d’immagine imitano artificialmente il processo di trasduzione di un occhio biologico. Ok, aspettate, direte voi, cos’è la trasduzione? È l’azione o il processo di conversione dell’energia in un’altra forma.

Quindi, in fotografia, i sensori di immagine ci forniscono la capacità di catturare immagini e video di alta qualità più direttamente in un formato digitale per un facile utilizzo.

Ecco la spiegazione condensata di Sebastian:

Nell’occhio umano, i recettori a bastoncello e cono lavorano in combinazione con le cellule gangliari per convertire i fotoni in un segnale elettrochimico che il lobo occipitale nel tuo cervello può poi elaborare.

Nel caso di un sensore d’immagine, i fotoni sono catturati come elettroni carichi e silicio e convertiti in un valore di tensione attraverso l’uso di condensatori e amplificatori, poi successivamente trasferiti in un codice digitale che può essere elaborato da un computer.

Mentre questo può essere fatto in modi diversi, la maggior parte dei sensori opera in modo abbastanza simile. La grande differenza che li separa è il modo in cui elaborano gli stimoli. Ci sono due forme più facilmente disponibili e mature di sensori: CCD (Charge Coupled Device) e CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).

Come spiega Sebastian, i sensori CCD funzionano registrando i raggi fotonici nel silicio che contiene una griglia di pixel. Dopo che le cariche di elettroni sono catturate in questa matrice di pixel, vengono elaborate dal basso verso l’alto della griglia in un registro di spostamento seriale e spinte fuori una singola carica alla volta per essere convertite in una tensione analogica che viene poi trasformata in codifica per mezzo di un convertitore analogico-digitale.

Siccome questi sensori operano elaborando le cariche individualmente attraverso le linee di una matrice, questo sistema ha bisogno di un po’ di energia per funzionare. Ma questo significa anche che ci sarà meno rumore grazie all’uso ridotto al minimo degli amplificatori di tensione. Per questo motivo, i sensori CCD sono migliori per certi tipi di fotografia come quella aerea o spaziale.

I sensori CMOS sono quelli che si trovano tipicamente nei prodotti di consumo. La differenza tra CMOS e CCD è che invece di mischiare le cariche di elettroni lungo una matrice per poi essere modificate, i sensori CMOS aggiungono un circuito extra ad ogni pixel, permettendogli di fare praticamente tutta l’elaborazione individualmente con il segnale, inviandolo poi direttamente lungo la linea alla CPU.

Questo elimina il gridlock, che riduce il consumo di energia e aumenta la velocità di elaborazione.

Sensori d’immagine CCD e CMOS a confronto

CCD:

• Più costoso
• Utilizza più energia
• Meno rumore digitale
• Migliore in bassa luce

CMOS:

• Meno costoso
• Utilizza meno energia
• Più rumore digitale
• Problemi con l’otturatore scorrevole

Questa è stata una bella e compatta spiegazione e confronto dei sensori di immagine CCD e CMOS. Speriamo di averti chiarito alcune cose e di averti aiutato a capire come funziona la tua fotocamera un po’ di più.