Come funziona una fotocamera digitale?
Alla fine degli anni 1820, l'inventore francese Nicephore Niepce creò la prima fotocamera in grado di registrare un'immagine permanente. Le sue prime fotocamere erano difficili da usare, e le immagini richiedevano ore per svilupparsi in una soluzione a base di acqua salata. Le fotocamere continuarono a evolversi in complessità offrendo una maggiore facilità d'uso durante gli anni 1800 e 1900. Tuttavia, le immagini prodotte anche dalle fotocamere più avanzate durante questo periodo richiedevano uno sviluppo a immersione liquida. Nel dicembre 1975, Steve Sasson e Kodak svilupparono la prima fotocamera digitale che catturava immagini e le memorizzava su una cassetta magnetica. Un utente poteva trasferire le immagini dalla cassetta magnetica ad altri supporti di memorizzazione o stamparle su determinate stampanti. Le fotocamere digitali hanno certamente fatto molta strada dal 1975. Tuttavia, il concetto di base di come funzionano rimane lo stesso.
Le basi
La pellicola tradizionale cattura un'immagine utilizzando un apparecchio a occhio e otturatore. Una volta che scatti o premi il pulsante o la leva appropriata su una fotocamera a pellicola, l'otturatore si apre, fa passare la luce dell'immagine attraverso l'obiettivo all'occhio e poi si chiude rapidamente. Viene quindi utilizzato un processo chimico per imprimere l'immagine inviata dall'obiettivo su pellicola o carta fotografica nella parte inferiore o posteriore del corpo macchina. Allo stesso modo, una fotocamera digitale utilizza anche un otturatore e un occhio per catturare la luce di un'immagine. Tuttavia, invece di utilizzare un processo chimico per imprimere l'immagine su un negativo della pellicola, una fotocamera digitale cattura l'immagine digitalmente. I dati che rappresentano l'immagine sono memorizzati in bit e byte, consentendo ad altri computer e dispositivi digitali di interpretarli. Nella maggior parte dei casi, le fotocamere digitali memorizzano le immagini su schede di memoria flash o chiavette USB, ma alcuni modelli memorizzano i dati dell'immagine su unità disco come quelle presenti nei computer portatili.
Sensori CCD e CMOS
Per catturare la luce di un'immagine in formato digitale, una fotocamera digitale utilizza un sensore speciale, solitamente chiamato sensore CCD (charge-coupled device) o CMOS (complementary metal-oxide semiconductor). Entrambi i tipi di sensori sono comuni in migliaia di modelli di fotocamere digitali e entrambi offrono eccellenti supporti per catturare immagini digitali. I sensori CCD e CMOS hanno solitamente le dimensioni di un'unghia e sono fabbricati in silicio. La superficie del sensore contiene milioni di diodi di dimensioni microscopiche che catturano un singolo pixel dell'immagine catturata dall'occhio dell'obiettivo quando l'otturatore si apre e si chiude. Generalmente, più diodi ci sono sulla superficie del sensore, migliore sarà la qualità dell'immagine che una fotocamera digitale è in grado di scattare. Quando vedi riferimenti a megapixel nelle specifiche delle fotocamere, si riferiscono al numero di sensori sulla superficie del sensore CCD o CMOS. Le fotocamere digitali con una valutazione in megapixel più alta generalmente scattano foto ad alta risoluzione, o più nitide, rispetto ai modelli con specifiche in megapixel più basse.
Conversione del colore
Le prime fotocamere a pellicola potevano catturare solo un'immagine fotografica in bianco e nero. Produrre una fotografia a colori richiedeva la colorazione a mano dopo che l'immagine era stata scattata e sviluppata. Nel 1860, James Clerk scoprì un modo per convertire immagini in bianco e nero in immagini a colori utilizzando speciali filtri rossi, blu e verdi. In parole semplici, una fotocamera crea tre immagini diverse utilizzando ciascun filtro colorato e poi allinea le tre immagini filtrate per creare un'immagine a colori completa. Le fotocamere moderne utilizzano un processo sofisticato chiamato "interpolazione" per filtrare i colori rosso, blu e verde e poi combinarli una volta che l'otturatore permette a un'immagine di passare all'occhio della fotocamera. Tutti i colori nello spettro visibile contengono una certa miscela di rosso, blu e verde -- persino il bianco e nero -- e il sensore CCD o CMOS nella fotocamera fornisce tutte le informazioni RGB (rosso, verde, blu) necessarie al processore nella fotocamera per interpretare i colori dalla scena dell'immagine passata dall'obiettivo al sensore.
Il computer all'interno
Ogni volta che scatti una foto con una fotocamera digitale, milioni di operazioni avvengono molto rapidamente all'interno della fotocamera. Affinché una fotocamera digitale possa catturare, interpolare, comprimere, filtrare, memorizzare e visualizzare le immagini, utilizza un piccolo computer di bordo. In alcuni aspetti, il computer in una fotocamera digitale è simile a quello che probabilmente stai usando per visualizzare questo articolo. Ha un processore, memoria e un supporto di memorizzazione; ma a differenza di un computer portatile o desktop, il computer all'interno di una fotocamera digitale di solito risiede su un singolo chip. Mentre catturare e interpolare immagini richiederebbe una notevole quantità di potenza di elaborazione se utilizzato su un computer con molti programmi software installati, i produttori sono in grado di utilizzare computer a singolo chip a basso costo e più piccoli nelle fotocamere digitali perché eseguono solo un numero molto limitato di funzioni e operazioni matematiche avanzate. Le fotocamere digitali con i chip di bordo più semplici eseguono le funzioni di base di scatto fotografico in modo relativamente buono. I modelli più avanzati hanno spesso chip più grandi e di capacità superiore che consentono all'utente di eseguire funzioni di modifica di base come rimozione degli occhi rossi, miglioramento dell'immagine e bordi, e persino rimozione della sfocatura direttamente sulla fotocamera prima che le immagini vengano trasferite a un PC.