Sigma Photo
SD9 - SD10 - SD14 - DP1 - DP1s - DP2 - DP1x - SD15 

Nuovi orizzonti della fotografia digitale

       La fotografia digitale in pochi anni si è al tradizionale rullino. Ma l'innovazione principale nel settore sembra comunque essere quella della società statunitense Foveon, fondata nel 1997 da Carver Mead, e acquisita dalla SIGMA nel novembre 2008, che ha ideato un rivoluzionario sensore, denominato X3. 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 del sensore verrà dunque elaborato un pixel, senza interpolazioni, che sarà poi quello visualizzato sul monitor o stampato sulla carta.

Dettaglio di una foto scattata con la Sigma SD10

       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. Alcune case costruttrici per simulare un maggior numero di pixel ricorrono anche 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, 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'energia 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 gia’ nota da tempo per la sua produzione di ottiche per tutte le macchine fotografiche, ha optato per prima per l'utilizzo dell'X3 sulla sua SD9.
   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.

 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.

   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, SD14, DP1, DP1s, DP2, DP1x, SD15 

    La SD9 della Sigma è stata la prima reflex con l'X3 della Foveon; può utilizzare, come la 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 ha prodotto 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 camera malgrado fornisse un’ottima qualita di immagini ha presentato sin dall’inizio dei problemi di surriscaldamento e di lentezza di messa a fuoco che non sono stati risolti dalla cas produttrice cinese, quindi il modello e’ stato dismesso.

   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.

   La SIGMA che ha acquistato la Foveon l'11 novembre del 2008,  ha immesso sul mercato a giugno 2010 un nuovo modello di reflex: la SD15.

Copyright by Bruno Castrovinci. Le foto senza indicazioni sono tratte dal sito Foveon e Sigma.