Come funziona una telecamera digitale?
1. Raccolta di luce: Il processo inizia con l'obiettivo che focalizza la luce sul sensore di immagine. L'apertura dell'obiettivo controlla la quantità di luce che entra nella fotocamera.
2. Sensore di immagine: Questo è il cuore del sistema. Il tipo più comune è un sensore CMOS (complementare metallo-ossido-semiconduttore), ma i sensori CCD (dispositivo accoppiato a carica) sono ancora utilizzati in alcune applicazioni specializzate. Il sensore è una griglia di milioni di piccoli elementi fotosensibili chiamati fotodiodi o fotogati. Ogni fotodiodo converte i fotoni in arrivo (particelle di luce) in cariche elettriche. La quantità di carica generata è proporzionale all'intensità della luce che la colpisce:la luce più luminosa crea una carica maggiore.
3. Conversione da analogico a digitale (ADC): Le cariche elettriche generate dai fotodiodi sono segnali analogici. Questi segnali analogici non sono direttamente utilizzabili dal processore della fotocamera. Un convertitore da analogico a digitale (ADC) misura la carica di ciascun fotodiodo e lo converte in un valore digitale (un numero). Questo numero rappresenta il livello di luminosità (luminanza) per quel singolo pixel.
4. Filtro a colori: La maggior parte delle fotocamere digitali utilizza un filtro Bayer, un array di filtri a colori posizionato sul sensore di immagine. Questo filtro è costituito da una griglia di filtri rosso, verde e blu (RGB), disposti in uno schema (in genere alternando il verde e il rosso/blu). Ogni fotodiodo riceve solo un colore di luce. Il processore della fotocamera in seguito utilizza un algoritmo (Demosaing) per stimare le informazioni sul colore per ciascun pixel in base ai valori RGB circostanti.
5. Elaborazione delle immagini: I valori digitali dell'ADC sono elaborati dal processore di immagini della fotocamera. Questa elaborazione prevede diversi passaggi:
* Demosaicing: Interpola le informazioni sul colore dal filtro Bayer per creare un'immagine a colori.
* White Balance: Regola l'equilibrio del colore per compensare diverse condizioni di illuminazione.
* Riduzione del rumore: Riduce il rumore digitale (variazioni casuali nei valori dei pixel).
* Affilatura: Migliora la nitidezza dell'immagine.
* Compressione: Comprime i dati dell'immagine per ridurre la dimensione del file (ad es. Compressione JPEG).
6. Archiviazione di immagine: I dati dell'immagine elaborati vengono archiviati sulla scheda di memoria della fotocamera (di solito scheda SD) o nella sua memoria interna.
In breve, il processo di input di una fotocamera digitale traduce l'intensità della luce e il colore in una griglia di numeri digitali che rappresentano un'immagine. La complessità risiede nella conversione dalla luce analogica alle informazioni digitali e nella successiva elaborazione per creare un file di immagine visivamente accattivante e gestibile.