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Il plus di EOS 5D si chiama CMOS
Inserito il 14 marzo 2006 alle 15:20:24 admin.

EOS 5D è dotata di un nuovo sensore CMOS progettato e costruito da Canon. Questi sensori, una delle piattaforme tecnologiche chiave Canon, ora sono presenti in tutte le fotocamere reflex digitali Canon. Ciò conferisce ad EOS 5D e alla gamma EOS straordinari vantaggi



STORIA

La storia di Canon, relativamente allo sviluppo del sensore, cominciò nel 1987, quando ebbe inizio l’impiego del sensore BASIS per i suoi sistemi autofocus nella EOS 650. Continuando la ricerca e lo sviluppo in questo campo, Canon nel 2000 presentò EOS D30, la prima reflex dotata di sensore CMOS per la cattura di immagini a colori.
Incoraggiata dal successo della fotocamera, Canon continuò a migliorare e sviluppare questa tecnologia controcorrente.
Nel marzo 2002, Canon lanciò la seconda fotocamera EOS dotata del sensore CMOS: EOS D60 da 6,3 Megapixel.

LA RICHIESTA DI UN SENSORE PIÙ AMPIO

Entrambe le EOS, D30 e D60, possedevano un sensore APS-C, da 22,7 x 15,1 mm. Però, una pellicola da 35 mm a pieno formato misura 36mm x 24mm.
Una delle ragioni per le quali Canon si è dedicata allo sviluppo di un sensore a pieno formato è il suo potenziale di miglioramento della qualità dell’immagine. La qualità dell’immagine offerta da un sensore a pieno formato è superiore perché consente di migliorare la risoluzione e di adottare pixel più grandi.
In più, il formato 35mm – e quindi il sistema EOS – è basato sulla fotografia a pieno formato. Il pieno formato ripristina l’esperienza fotografica; i grandangolari rimangono tali, il mirino è più grande e più luminoso, ed è possibile esercitare un maggior controllo sulla profondità di campo.

RISOLUZIONE MIGLIORATA

Erroneamente si crede che la risoluzione sia l’unica caratteristica del sensore di immagine della fotocamera.
Ma non è così. La risoluzione è la capacità di un sistema ottico di distinguere due elementi molto vicini tra loro. Questa abilità di “vedere” o risolvere il dettaglio è prima di tutto limitata dall’obiettivo, ragione per cui i fotografi professionisti sono propensi a sostenere forti investimenti nei componenti ottici professionali, come gli obiettivi EF della serie L Canon.
Gli obiettivi EF sono stati progettati per la pellicola, ed ottimizzati per coprire il pieno formato 35mm. Tuttavia, l’area di un sensore APS-C copre solo il 40% del pieno formato. Dall’avvento della fotografia digitale, agli ingegneri Canon è subito risultato chiaro che, per consentire ai fotografi di ottenere il meglio dai loro obiettivi EF, sarebbero stati necessari sensori a pieno formato.

PIXEL PIÙ GRANDI

Un sensore più grande comporta un aumento delle dimensioni dei pixel, pur mantenendone invariato il numero complessivo. I pixel più grandi sono più sensibili e possiedono una gamma dinamica più ampia per una maggiore resa del dettaglio, che risulta particolarmente evidente nelle aree caratterizzate da ombre scure o da alte luci. Vantano inoltre anche un miglior rapporto S/N, per prestazioni senza rumore, specialmente ad alte sensibilità ISO.

DIFFICOLTÀ DI FABBRICAZIONE

I sensori d’immagine, come altri chip in silicio, vengono prodotti con un processo di fotolitografia. La maggior parte delle macchine per la fotolitografia nell’industria dei semi-conduttori è progettata per fare al massimo una singola esposizione che ha approssimativamente le dimensioni di un sensore APS-C. La fabbricazione di sensori più grandi richiede un allineamento e un’interconnessione accurati di esposizioni multiple adiacenti.
Quando si produce un sensore CCD, il processo di allineamento delle esposizioni multiple può creare delle connessioni incomplete o mal formate tra i canali di trasferimento della carica e i percorsi lungo i quali vengono alimentati i segnali provenienti da ciascuna sede che contiene l’elemento fotosensibile (pixel).
Ciò può essere un problema potenzialmente insormontabile, poiché il segnale non amplificato che passalungo il canale di trasferimento della carica è estremamente suscettibile al degrado causato dal superamento dei confini in cui si verifica l’esposizione che dà origine a una sezione del sensore.
Uno dei modi per superare questo inconveniente con un sensore CCD a esposizione multipla, è collocare degli amplificatori di segnale negli angoli più esterni del sensore, in modo che la carica non oltrepassi alcun confine di esposizione. Poiché in ogni caso l’elaborazione del segnale varia sempre leggermente da un amplificatore all’altro, ogni segnale di uscita della singola sezione
del sensore può essere visibilmente differente da quella adiacente.
A differenza dei sensori CCD, quelli CMOS possiedono un amplificatore per ogni pixel. Essendo i segnali risultanti forti, sono in grado di attraversare i confini tra le esposizioni senza un degrado percettibile del segnale. Ottimizzando i suoi wafer in silicio, Canon ottiene consistenti prestazioni nell’amplificazione. Quindi, eventuali variazioni nell’amplificazione del segnale risultano impercettibili, poiché sono distribuite casualmente su tutta l’inquadratura.

I PRIMI SENSORI A PIENO FORMATO

Nel novembre 2002, Canon ha presentato EOS-1Ds da 11,1 Megapixel, la sua prima fotocamera con sensore a pieno formato. È stato un successo immediato. La sua qualità dell’immagine, la gamma 100-1250 ISO (espandibile fino a 50) e prestazioni da 3 fotogrammi al secondo l’hanno consacrata come termine di paragone con il quale misurare tutte le altre fotocamere reflex digitali.
EOS-1Ds non ha conosciuto rivali sino al novembre 2004, mese in cui Canon ha lanciato la sua seconda fotocamera con sensore a pieno formato: EOS-1Ds Mark II da 16,7 Megapixel. Con le nuove microlenti posizionate sopra ogni sede del pixel e il circuito di riduzione del rumore riprogettato, la seconda generazione di sensori CMOS è praticamente priva di rumore. La sua ampia gamma dinamica consente la riproduzione delle più tenui gradazioni tonali nelle ombre, nei toni medi e nelle alte luci. Secondo diversi critici, la qualità dell’immagine non solo supera quella di una pellicola da 35mm, ma sfida anche quelle di medio formato.

MENO RUMORE, PIÙ POTENZA

Un vantaggio di cui godono i sensori CMOS rispetto ai CCD è quello di essere caratterizzati da un rumore più contenuto e da un minore consumo energetico.
I sensori CCD impiegano un sistema bucket relay per trasferire la carica elettrica accumulata da ciascun pixel al canale di trasferimento corrispondente. Una ad una, la carica dei pixel è trasferita ad un amplificatore all’estremità del sensore. Solo dopo la lettura di ogni pixel, il segnale può essere amplificato e passato al processore d’immagine della fotocamera.
L’operazione richiede del tempo e un certo consumo energetico. È difficile costruire una fotocamera con sensore CCD che sia sensibile ed efficiente. L’elevato consumo energetico limita la durata della batteria e genera calore indesiderato, oltre ad aumentare il rumore e ad abbassare il livello qualitativo dell’immagine.
Per contro, la conversione del segnale nei sensori CMOS Canon è gestita dagli amplificatori di ciascun pixel. Si evitano inutili operazioni di trasferimento della carica, rendendo più rapido il processo di invio del segnale al processore d’immagine. Il rumore è ridotto e il consumo energetico limitato.
In particolare il basso rumore caratteristico del sensore CMOS di EOS 5D si rivela particolarmente apprezzabile alle elevate sensibilità ISO, e con tempi di scatto lunghi.

ANGOLO DI VISIONE

Scattando con un sensore più piccolo del pieno formato, le immagini risultano tagliate e l’area che appare nella fotografia ridotta. Ciò produce l’effetto di un ingrandimento delle immagini, poiché le fotocamere che incorporano un sensore non a pieno formato hanno come conseguenza l’apparente risultato di aumentare la lunghezza focale degli obiettivi che montano.
Per esempio, un obiettivo da 100 mm montato sulla EOS 350D con sensore APS-C, si comporta come se avesse una lunghezza focale di 160 mm.
Mentre i sensori più piccoli non creano problemi se utilizzati con i teleobiettivi, solo il sensore a pieno formato permette ai fotografi di ottenere il meglio dai loro grandangolari.

PROFONDITÀ DI CAMPO

Per ottenere lo stesso angolo di visione della combinazione obiettivo-fotocamera con sensore a pieno formato, si dovrebbe montare un obiettivo con una lunghezza focale più corta su una fotocamera dotata di sensore più piccolo. Tuttavia, la profondità del campo visivo diventa più ampia se la lunghezza focale effettiva diminuisce.
Questo significa che i fotografi che riprendono a pieno formato godono di un vantaggio quando desiderano limitare la profondità di campo al fine di ottenere uno sfondo sfocato.

IMMAGINE NEL MIRINO

Il mirino della EOS 5D e della EOS-1Ds Mark II si differenzia da quello usato nelle fotocamere con sensore APS-C e APS-H per due importanti motivi. Il primo è che una maggior quantità di luce entra nel mirino, rendendolo più luminoso e facilitando l’inquadratura, specialmente in condizioni di scarsa luminosità. Il secondo
è che la stessa immagine è più grande, senza “l’effetto tunnel” tipico delle fotocamere con sensori più piccoli.

QUALITÀ D’IMMAGINE

Il sensore a pieno formato vanta una superficie oltre due volte maggiore rispetto all’area del sensore APSC tipico di molte fotocamere reflex digitali. Questo migliora la risoluzione consentendo un aumento del numero e delle dimensioni dei pixel. Più sensibili alla luce, i pixel godono di una gamma dinamica più ampia per riprodurre dettagli più veritieri e rapporti segnale/rumore più elevati per prestazioni senza disturbi, persino alle più elevate sensibilità ISO.
 
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