Specifiche Tecniche dei Sensori CCD
Un dispositivo a carica accoppiata (CCD - Charged-Coupled Device) è un semiconduttore che raccoglie un pattern di cariche — come un'immagine fotografica — e poi sposta questo array di cariche fuori dal chip verso un dispositivo che converte l'array di segnali in un flusso di dati. Questo processo può continuare per produrre una sequenza di immagini (come un film). Questa tecnologia sta rapidamente diventando lo standard per l'elaborazione delle immagini in fotocamere, cinema e astronomia.
Frequenza dei Frame (Frame Rate)
La frequenza dei frame è la velocità con cui le immagini vengono trasferite dal chip CCD. L'immagine su un CCD viene rapidamente spostata dal collettore semiconduttore e convertita in flusso di dati mentre viene raccolta l'immagine successiva, quindi la frequenza dei frame rappresenta il tempo di esposizione. Funzionalmente, questo rende la frequenza dei frame l'equivalente della velocità dell'otturatore nelle fotocamere a pellicola. Frequenze più lunghe raccolgono più luce: quando Hubble scatta un'immagine CCD la frequenza è elevata. Per fotocamere ordinarie (e cineprese) una frequenza lunga causa immagini mosse. La frequenza dei frame è una specifica relativa alla scena fotografata. Se tutto è fermo, più lunga è la frequenza, meglio è. Più veloci sono i movimenti nella scena, più veloce deve essere la frequenza.
Rapporto Segnale/Rumore (S/N Ratio)
Il rapporto segnale/rumore (S/N) misura quanto rumore il dispositivo CCD aggiunge al flusso di dati. È impossibile costruire un CCD senza rumore, ma meglio è costruito, migliore sarà il rapporto S/N. È principalmente una questione di controllo qualità. Le due fonti principali di rumore sono il rumore di lettura (read noise) e il rumore di scatto (shot noise). Il rumore di lettura dipende dal processo produttivo. Se il CCD registra elettroni solo a gruppi di 10, allora 2 o 8 elettroni potrebbero registrarsi allo stesso modo. Il rumore di scatto è causato dalla fisica della luce, quindi non si può eliminare. I rumori aggiunti e il rumore di lettura rimangono costanti, mentre il rumore di scatto dipende dalla durata dell'esposizione. In altre parole, per lunghe esposizioni il rumore di lettura diventa una piccola componente del rumore totale: più lunga l'esposizione, meno importa la qualità del CCD.
Dimensioni del CCD
La dimensione del CCD — il numero di elementi — è la specifica pubblicizzata per le fotocamere. Ogni elemento rappresenta 1 pixel nell'immagine finale. Più alta è la dimensione del CCD, maggiore la risoluzione. Sembrerebbe che più grande sia meglio, ma non è vero. Oltre il punto di risoluzione necessario — l'occhio ha i suoi limiti — tutti i soldi sono sprecati. Peggio ancora, gli elementi CCD hanno una piccola interferenza reciproca che si manifesta come rumore. CCD con dimensioni molto elevate hanno un alto rapporto S/N.