Corso Base: Come funziona
Il sensore
Un sensore di immagini tipo CCD.
Qui sotto un disegno che rappresenta un ingrandimento dei suoi pixel, ognuno dei quali cattura una porzione dell'immagine finale.
Come si può notare, i pixel verdi sono in numero doppio rispetto ai rossi e ai blu. Infatti i nostri occhi sono più sensibili al colore verde, che quindi deve essere riprodotto con maggiore accuratezza.
La grande differenza fra le camere analogiche e quelle digitali consiste nel modo in cui la luce viene catturata. Al posto della pellicola fotosensibile, le fotocamere digitali usano un dispositivo elettronico allo stato solido chiamato sensore di immagini di tipo CCD (Charge-Coupled Device) o CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Sulla superficie di questi chip di silicio di varie dimensioni, si trova una griglia di milioni di diodi fotosensibili, detti fotoelementi o più comunemente pixel (picture element). Ogni singolo fotoelemento cattura la luminosità ed il colore di una minima porzione dell'intera immagine. Il disegno rappresenta una porzione ingrandita della superficie del sensore. Si può notare che i pixel verdi sono in numero doppio rispetto ai rossi e ai blu. Infatti i nostri occhi sono più sensibili al colore verde, che quindi deve essere riprodotto con maggiore accuratezza.
L'esposizione
Quando si preme il pulsante per scattare una foto, una cellula fotoelettrica (esposimetro) misura la quantità di luce che entra nella camera attraverso le lenti, determinando il valore di apertura del diaframma e della velocità di otturazione per ottenere una corretta esposizione. In questo istante ogni pixel del sensore registra la brillantezza della luce che lo colpisce, accumulando una carica elettrica. Più intensa è la luce, più alta sarà la carica elettrica. Alla chiusura del diaframma, la carica di ogni pixel viene misurata ed il suo valore viene convertito in un numero binario (digitale). La serie di numeri ottenuta viene elaborata dal software della camera per ricostruire l'immagine sul monitor della camera e memorizzarla nella scheda di memoria.
Solo bianco e nero
Potrà sembrare sorprendente, ma i pixel del sensore possono registrare solo l'intensità della luce, non il suo colore. Ogni singolo pixel colpito dalla luce può produrre una scala di 256 valori che corrispondono a 256 tonalità di grigio, dal puro nero al puro bianco. Come la fotocamera riesca a ricreare un'immagine colorata partendo dal bianco-nero, è una storia molto interessante che vedremo più avanti.
La scala dei grigi comprende 256 tonalità, dal puro nero al puro bianco.
L'immagine con 32 tonalità è solo indicativa.
Come nasce il colore nella fotografia digitale
Quando fu inventata, la fotografia poteva essere solo in bianco e nero. La ricerca per riprodurre il colore fu un processo lungo e difficile, e per molti decenni il colore veniva applicato a mano sulle lastre esposte.
Il primo vero passo verso la ricostruzione del colore fu compiuto nel 1860 dal fisico scozzese James Clerk Maxwell che per primo usò un negativo in bianco e nero e tre filtri in rosso, verde e blu. Fece scattare dal fotografo Thomas Sutton tre foto di un oggetto colorato, ognuna con un diverso filtro applicato davanti all'obiettivo. Le tre immagini furono proiettate su uno schermo con tre diversi proiettori, ognuno con lo stesso filtro usato per le riprese.
Quando le tre immagini furono perfettamente sovrapposte, il risultato fu la prima vera immagine ottica a colori. Quasi un secolo e mezzo più tardi, i sensori di immagini funzionano secondo lo stesso principio. Tutti i colori di un'immagine fotografica hanno origine dai tre colori primari, Rosso, Verde, Blu (RGB). Quando i tre colori primari sono combinati nella stessa intensità, si ottiene luce bianca.
Il sistema additivo RGB è usato tutte le volte che la luce viene proiettata per formare i colori su uno schermo, o direttamente nei nostri occhi. Per essere più corretti, dobbiamo precisare che il sistema RGB viene usato quando si tratta di miscelare luce, come nel monitor del nostro PC o schermo TV, mentre nei processi di stampa si usa il sistema sottrattivo CMY perché si tratta di miscelare pigmenti da applicare su una superficie bianca.
In questo caso i colori primari usati sono Cyan (turchese), Magenta (violetto) e Yellow (giallo), che possono produrre tutte le sfumature di tutti i colori se miscelati in varie proporzioni. In teoria, se miscelati in uguali proporzioni, dovrebbero produrre il nero. In realtà produrrebbero un colore indefinito bruno-grigio-scuro. Per questo motivo, per riprodurre fedelmente i toni scuri, nelle nostre stampanti fotografiche è presente anche un serbatoio di inchiostro nero fotografico.
Per riassumere, il sistema additivo (RGB) crea i colori aggiungendo luce ad uno sfondo nero, mentre il sistema sottrattivo (CYM) usa pigmenti per bloccare selettivamente la luce riflessa da uno sfondo bianco
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Il sistema additivo RGB (Red-Green-Blue) è usato per i monitor e la TV. I colori aggiungono luce ad uno sfondo nero Se si sovrappongono i tre colori primari additivi di eguale intensità, si forma il bianco. Con la sovrapposizione di due colori si formano rispettivamente i colori cyano giallo e magenta (CYM). |
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Il sistema sottrattivo CYM (Cyan-Yellow-Magenta) è usato per la stampa. I pigmenti sottraggono luce ad uno sfondo bianco. Se si sovrappongono i tre colori primari sottrattivi di eguale intensità, si forma il nero. Con la sovrapposizione di due colori si formano rispettivamente rosso, verde e blu (RGB). |
Vedi anche una dimostrazione pratica in questa pagina.