Sigma SD9/SD10
Nuovi orizzonti della fotografia digitale
La fotografia digitale in pochi anni si è imposta come valida
alternativa al tradizionale rullino. Le proiezioni fornite dalla
Photo Marketing Association (PMA) indicano una vendita, su scala mondiale, di macchine fotografiche
digitali in costante aumento. L'Europa si colloca al primo posto seguito da USA e Giappone.
Al contrario delle pellicole fotografiche, la
tecnica digitale ha beneficiato di continui progressi: il fotosensore dei
modelli commerciali è passato dai 1,3 megapixel di circa quattro anni fa, agli
oltre 13 milioni di quelli più evoluti; resta comunque ancora sensibile la
differenza tra i due sistemi se si pensa che un fotogramma 24x36mm da 50 ASA
offre, in termini di risolvenza, intorno al centinaio di milioni di
"elementi reali" di immagine - alogenuri d'argento di varia dimensione
- che per comodità si possono equiparare ai pixel elaborati dai fotodiodi
presenti sul fotosensore.
Il punto è che i vantaggi del digitale sono
numerosi: immediato controllo del risultato su display, totale o minore assenza
d'intrusione di polvere o elementi esterni nella filiera che porta all'immagine,
maggiore sensibilità del fotorecettore rispetto alla pellicola, inquinamento
chimico quasi nullo nei processi produttivi, inoltro immediato
delle foto via Internet e conseguenti inferiori costi di produzione per i
Media.
L'innovazione principale nel settore sembra comunque essere quella della società statunitense Foveon che ha ideato da alcuni anni un rivoluzionario chip, denominato X3, solo da poco prodotto in grande serie. Esso imita in toto la pellicola in quanto, al posto dei suoi tre strati di emulsioni chimiche, sensibili ai colori blu-verde-rosso, presenta una matrice di 2268x1512 punti - per un totale di oltre 3.4 milioni - ciascuno dei quali è composto da tre fotodiodi stratificati al silicio, uno per ogni colore; da ogni punto verrà dunque elaborato un pixel, che sarà poi quello visualizzato sul monitor o stampato sulla carta.
L'X3 si discosta di molto dall'attuale
tecnologia CMOS o CCD che invece usa per i tre colori fondamentali tre distinti
fotodiodi monocolore disposti su di un singolo strato di silicio e i cui valori
elettrici, elaborati, daranno un singolo pixel - per cui l'effettiva risoluzione
del fotosensore risulta essere poi un terzo di quella dichiarata dalle case
costruttrici. Per simulare quindi un maggior numero di pixel esse ricorrono così
all'artificio di crearne di nuovi partendo dal valore elettrico di un singolo
fotodiodo cui associano i valori intermedi (per gli altri colori mancanti) di
due contigui fotodiodi: l'operazione serve dunque solo a creare dettagli fittizi
dove manca l'informazione, a scapito però del rilievo, resa cromatica,
definizione e plasticità.
Non solo, ma i milioni di calcoli per
l'interpolazione necessitano di potenti processori che minano la durata delle
batterie, tallone d'Achille delle macchine fotografiche, specialmente di quelle
di ridotte dimensioni; infatti una rilevante parte dell'alimentazione viene già
assorbita dal display a colori per la visualizzazione delle immagini durante
l'inquadratura. Altro sgradevole imprevisto
può essere poi il noto
effetto grafico Moiré: per dirla in breve, delle intrusioni, nell'immagine, di
disegni grafici ripetitivi dalle forme imprevedibili che a volte vengono fuori
proprio a causa del lavoro di interpolazione.
La giapponese Sigma nota per la sua
produzione di ottiche per tutte le macchine fotografiche, ha optato per prima
per l'utilizzo dell'X3 sulla sua SD9. Questa reflex digitale è adesso venduta
sul mercato on line anche a meno di €900, inclusi zoom 24/70, flash esterno e
grossa scheda di memoria. E' questa una notevole diminuzione di prezzo, causata
dal recente debutto del nuovo modello, la SD10, che presenta notevoli migliorie
tecniche. La casa giapponese non ha però ancora ritenuto di dotarla di un
comodo flash incorporato, della memorizzazione delle foto, oltre che nel formato
Tiff, anche nel più diffuso jpg. Non è inoltre possibile girare videoclip, in
formato VGA, per i quali l'X3 è già naturalmente predisposto.
Tuttavia, la differenza - tra la tradizionale tecnica
digitale detta a "Mosaico" e il prodotto Foveon è fuor di dubbio. Ne
beneficiano, infatti, sia la definizione dei dettagli che la profondità dei
colori, non alterati dalle interpolazioni. Le
centinaia di specialisti e appassionati del settore, che mettono in mostra
migliaia di eccezionali foto sui forum di Internet, sostengono che la qualità
di questa nuova tecnica supererà, a breve, quella della fotografia
tradizionale.
La
tecnica "a mosaico"
Nella tecnica della cattura a "Mosaico" il fotorecettore
presenta una matrice di fotodiodi nei tre colori fondamentali - rosso/verde/blu
- disposti a macchia di leopardo. I valori elettrici di ogni tripletta di
fotodiodi formeranno i vari pixel, da picture element, elemento primario
dell'immagine. La risoluzione reale del fotorecettore sarà dunque equivalente a
circa un terzo del totale dei singoli fotodiodi. Questi ultimi, inoltre,
risultano non proporzionati, in numero e dislocazione, ai singoli colori, in
quanto si è scelto come colore dominante il verde, poiché l'occhio umano
percepisce meglio la sua luminanza. Con il processo di interpolazione le case
costruttrici riescono poi a far generare al sistema
pixel fittizi mediando dai valori dei circostanti fotodiodi.
La
tecnica Foveon
L'X3 della Foveon rileva da ogni singolo elemento del fotosensore -
composto da tre fotodiodi stratificati - i valori di tutti e tre i colori
fondamentali che formano il pixel: blu/verde/rosso.
Il chip consente anche, ai
costruttori che lo utilizzano nei loro apparati, di ricavare un pixel da quattro
o da sedici fotodiodi. Tale versatilità trasforma in un attimo la macchina fotografica in telecamera - fino ad una risoluzione
768x512pixel a 30 fotogrammi al secondo - consentendo quindi, durante la ripresa
di un filmato, di scattare immagini ad alta risoluzione: intuibili gli usi, per
esempio nelle telesorveglianze.
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Il chip CMOS della Foveon presenta una matrice di 2268x1512 fotodiodi
stratificati. Ognuno di essi recepisce il valore di uno solo dei tre colori
fondamentali - blu/verde/rosso - emulando così le corrispondenti emulsioni
chimiche fotosensibili presenti in una pellicola, composte da alogenuri, qui
mostrati nella foto di destra.
Sigma SD9, SD10 e Polaroid X530
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La SD9 della Sigma è stata la prima reflex con l'X3 della Foveon; può
utilizzare, come la nuova SD10, particolari obiettivi intercambiabili con
montatura a baionetta prodotti soltanto da questa casa costruttrice. Il valore
delle focali deve però essere moltiplicato per un fattore di correzione di 1,7
in quanto il fotosensore misura 20.7mm x 13.8mm, invece dei 24x36mm del
fotogramma di un normale rullino. Uno zoom 20-40mm risulterà
quindi avere una focale 35-70mm.
La Polaroid produrrà invece per
il mercato consumer, a partire da giugno 2004, ad un costo sui €350, la x530,
una macchina con un chip Foveon di 1,5 megapixel "reali", con
videoclip sonori a risoluzione VGA
e flash incorporato. Questa nuova macchina dovrebbe riuscire a risollevare le
sorti della mitica industria d'Oltreoceano. Non è poi azzardato predire che una
pletora di altri marchi, fino adesso riluttanti a pagare le necessarie royalties
- a cominciare da quelli meno illustri - si rivolgeranno alla Foveon per
utilizzare questo chip.
Mead: foto Paul Sakuma AP
Carver Mead è nato nel 1934 a Bakersfield, California. Sin da ragazzo,
grazie al lavoro del padre, tecnico presso la locale centrale idroelettrica, si
è trovato a suo agio con circuiti elettrici e magnetismo. La sua inclinazione
lo ha portato ad insegnare a partire dal 1960, dopo la laurea in elettrotecnica,
al California Institute of Technology; oggi nella stessa famosa università
detiene il titolo di professore emerito. Oltre quaranta le sue invenzioni e
brevetti nel settore dei circuiti integrati VLSI e nelle microonde per
telecomunicazioni. Sua è anche la scoperta dell'HEMPT - High Electron Mobility
Transistor - un circuito di amplificazione per fibre ottiche usato in telefonia
e Internet.
Frutto delle sue ricerche sui sistemi
neuromorfici per sviluppare una tecnologia che imitasse il sistema nervoso
umano, sono stati, già una decina di anni fa, una retina su chip e la parte
interna dell'orecchio umano. Tutt'oggi è un apprezzato consulente di diverse
aziende high-tech.
Mead, scienziato di elettrodinamica,
elettromagnetismo e fisica quantistica ha dissertato su quest'ultima branca nel
suo libro "Collective
Electrodynamics: Quantum Foundations of
Electromagnetism", editore MIT, ottobre 2000, ISBN: 0262133784, $16. In
quest'opera egli sostiene che il mondo reale non può essere spiegato in termini
di dimensioni di particelle - siano essi atomi, fotoni o quant'altro - descritte
dall'attuale fisica incoerente, ma utilizzando la fisica coerente che studia
invece le onde elettromagnetiche generate dalle medesime particelle.
Nel 1997
ha fondato a Santa Clara, Silicon Valley, la società
Foveon, per la costruzione del nuovo rivoluzionario fotosensore X3,
registrato nell'ottobre 1999 con brevetto USA n° 05965875. Tra i soci del
progetto si annoverano la californiana Synaptics, creata dallo stesso Mead e
dall'italiano Federico Faggin. Quest'ultimo è conosciuto per avere contribuito
nel novembre del 1971 alla nascita del primo processore Intel, il 4004. Faggin
creerà nel 1974 con altri ingegneri transfughi della Intel, la Zilog, e nel
luglio del 1976 produrrà un processore più avanzato, lo Z-80 che sarà
utilizzato nel primo PC dell'IBM. L'X3 viene prodotto negli stabilimenti della
Statunitense National Semiconductor, socio della Foveon insieme alla NEA, New
Enterprise Associates.
In effetti il primo utilizzo commerciale della nuova tecnologia - sfruttato per lo più negli studi fotografici professionali - si è avuto con la produzione, ora dismessa, da parte della Hasselblad, nell'ottobre del 2000, del prototipo Dfinity. Il fotosensore, di forma quadrata, era composto da 2048x2048 fotodiodi stratificati e offriva una risoluzione di 4,2 megapixel reali.
Copyright by Bruno Castrovinci, aprile 2004. Le foto senza indicazioni sono tratte dal sito Foveon e Sigma.
