X3 Foveon: il
    futuro della fotografia digitale

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X3 Foveon: il futuro della fotografia digitale


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X3 è il nome di una categoria di sensori di nuovissima generazione (quarta) prodotti da Foveon: allo stato attuale rappresentano forse il futuro dei sensori CMOS e quindi della fotografia digitale. Il Foveon è un sensore a tecnologia CMOS. Le altre tecnologie esistenti sono chiamate CCD e JFET. La CCD è la più diffusa e spesso si usa come sinonimo di sensore. In questo articolo anche il termine CMOS verrà usato in tale senso (come sinonimo di sensore).

Sebbene la tecnologia sia ancora giovane alcune feature sono davvero all'avanguardia e uniche in tutto il panorama della fotografia. La caratteristica peculiare di questo sensore è quella di catturare i tre colori primari insieme invece che in tre zone adiacenti. L’effetto conseguito è qualcosa di rivoluzionario. Ma vediamo di andare con ordine...

Sensori tradizionali
Innanzitutto cominciamo col dire che il sensore, chiamato anche CMOS, è il cuore di una fotocamera digitale. I suoi parametri più importanti sono il numero di pixel, misurato in Megapixel (milioni di pixel), e la dimensione. La dimensione viene misurata in pollici. Ma il valore è espresso sotto forma di frazione. Invece di 0.5 scriveremo 1/2 cioè 1 diviso 2.
Ovviamente tanto più è grande il divisore (in questo caso 2) tanto più piccolo è il CMOS. Nella figura a lato è possibile vedere come siano fatti i CMOS: in un cerchio (area in grigio) fatto di silicio viene inserito un rettangolo molto più piccolo (area in verde) composto da milioni di transistor. In realtà il rettangolo viene scolpito direttamente sul silicio.
Nella tabella che segue vengono mostrate le dimensioni equivalenti ai modelli di sensori più diffusi. I sensori sono ordinati in ordine crescente di grandezza. Il valore riportato nella colonna diametro si riferisce al diametro del cerchio ed è il valore meno interessante. Mentre la diagonale è il valore fondamnetale.


Grandezza del sensore
Nome Rapporto larghezza - altezza Diametro Diagonale Dimensioni (larghezza x altezza)
1/2.7" 4 : 3 9 mm 7 mm 5 mm x 4 mm
1/1.8" 4 : 3 14 mm 9 mm 7 mm x 5 mm
2/3" = 1/1.5" 4 : 3 17 mm 11 mm 9 mm x 7 mm
1" 4 : 3 25 mm 16 mm 13 mm x 10 mm
4/3" 4 : 3 34 mm 23 mm 18 mm x 14 mm
APS-C 3 : 2 - 30 mm 25 mm x 17 mm
35 mm 3 : 2 - 43 mm 36 mm x 24 mm
645 4 : 3 - 70 mm 56 mm x 42 mm



Vi siete mai chiesti come funzionino questi sensori?
Innanzitutto dovete sapere che la luce non è altro che un segnale elettromagnetico scomponibile in tre componenti fondamentali: il colore rosso, il verde e il blu. Tramite questi tre colori è possibile ricreare tutti i colori osservabili dall'occhio umano.

Il colore risultante dall'intersezione di tre fasci di luce dei suddetti colori è il bianco. Volendo potreste convincervi della veridicità di queste affermazioni utilizzando tre torce elettriche e tre filtri colorati.



In ogni caso ognuno dei minuscoli sensori montati sul CMOS è in grado di catturare 1 solo di questi colori. Al colore catturato viene associato un valore che indica la sua luminosità: 0 se completamente nero, 256 per la massima luminosità registrabile dal sensore. Per ottenere un'immagine a colori i pixel vengono disposti secondo uno schema particolare che vede l'alternarsi dei tre colori primari: lo schema più usato consiste nel dipingere i pixel adiacenti secondo lo schema GRGB Green (verde), Red (rosso), Blue (blu), Green (verde) (si noti che il verde è il colore a cui l’occhio umano percepisce la maggior parte di dettagli).


In pratica l’effetto che si ottiene attraverso questa tecnica è quello di avere tre fotografie dello stesso oggetto, ognuna leggermente spostata rispetto all’altra. L'effetto può essere veramente fastidioso! Avendo tre immagini incomplete il software dovrà tirare a indovinare tra un pixel e l'altro.


Ad esempio se il primo pixel (rosso) fosse molto luminoso e anche il terzo (rosso) fosse altrettanto luminoso è plausibile che anche il secondo pixel (verde) avesse una componente rossa (che non è stata registrata) molto luminosa. Ma... cosa succede se non fosse così? Le macchine fotografiche digitali non riescono a rendere le foglie degli alberi in controluce. Il motivo è semplice la luminosità varia continuamente tra la massima e la minima e tale variazione è netta!
L'algoritmo software invece calcola i pixel non registrati come se la variazione fosse lenta e soft. Il risultato è già pessimo di per sé, come se non bastasse la compressione Jpeg peggiora ulteriormente il tutto regalandoci un "ottimo" risultato che potete vedere nella foto che segue.



Notate i pixel di colore giallo e violaceo e la resa "soft". tutti questi effetti sono presenti in tutte le macchine fotografiche digitali! Anche se ovviamente scattando con un sensore da 8 Mp e ridimensionando l'immagine del 50% la resa dei dettagli migliorerà notevolmente...



Riassumendo, con i CMOS tradizionali erano richiesti più di 100 calcoli per ogni pixel (ne consegue un tempo abbastanza lungo necessario all'elaborazione di una foto tra uno scatto e l'altro) e l’immagine era generata per interpolazione (in pratica era come se la risoluzione reale fosse nettamente inferiore a quella dichiarata). Nelle zone a brusco cambiamento di colore (pattern, texture, ecc) si generano aloni di colori falsati eliminabili solo a scapito della nitidezza globale...

Nuovo sensore CMOS X3 da Foveon
Foveon è il nome della ditta che produce questi nuovi sensori. e X3 il nome di un insieme di modelli differenziati dal numero di pixel e altre caratteristiche che vedremo in seguito.

Foveon non produce direttamente macchine fotografiche, i suoi sensori possono essere comprati e usati da qualunque marca. Attualmente le fotocamere che usano tale sensore sono solo tre. La Sigma SD9, la Sigma SD10 e la Polaroid x530. Nel foveon gli strati di transistor sono tre e ognuno cattura uno dei tre colori primari. La figura che segue mostra chiaramente come siano realizzati questi nuovi pixel capaci di catturare contemporaneamente tutti e tre i colori.


Le due immagini successive espongono lo stesso concetto in maniera più chiara ed intuitiva







La domanda che intendiamo porci è quanto influisce realmente questa nuova tecnologia sulle nostre foto?
L'influenza è evidente dalle foto che seguono: Sono tratte da una singola foto scattata con un sensore CMOS tradizionale e con l'X3.


CMOS Standard Foveon

Inoltre questo sensore dispone di altre facilitazioni via software per i costruttori di macchine fotografiche digitali che lo rendono allo stato dell'arte.

Tuttavia la prova su strada ci ha leggermente deluso: il sensore X3 è prodotto attualmente in due soli formati: da 4,5 Megapixel e da 10 Megapixel. I dati però vanno divisi per tre perchè i pixel sono sovrapposti!
Quindi la risoluzione reale fornita da questi CMOS è rispettivamente di 1,5 Megapixel e 3,34 Megapixel. In altre parole irrisoria la prima e appena passabile la seconda. Sebbene la definizione sia più alta rispetto alle fotocamere digitali dalle prove in laboratorio risulta che le immagini ottenute con il nuovo sensore siano paragonabili al più a quelle ottenibili con un 6 Megapixel e per una fotocamera da 1.200€ sono pochini...

Inoltre il sensore riesce supporta solo fino al 400 iso che è veramente inaccettabile per una fotocamera professionale. Tuttavia sono solo difetti di gioventù e la nuova versione del sensore prodotto dalla Foveon risolve il problema luminosità grazie all'uso di minuscole lenti montate davanti a ogni pixel. In questo modo la luminosità supportata è 1600 iso. Inoltre la Sigma (la fotocamera che monta il sensore X3) produce un rumore di colore neutro molto meno visibile rispetto a quello prodotto da tutte le altre fotocamere che utilizzano CMOS tradizionali.

Infine il Foveon gestisce un formato proprietario superiore al Jpeg e al Tiff sotto diversi punti di vista, ad esempio la gestione luminosità è stata ottimizzata permettendo di agevolare la modifica della gamma via software.



Conclusioni
Insomma un sensore ancora molto giovane ma già in grado di competere con i suoi rivali: a parità di prezzo il sensore X3 montato dalla SD9 è, a nostro parere, leggermente inferiore ai sensori da 8Mp delle migliori marche. Tuttavia già il nuovo modello, montato sulla SD10, non teme confronti. Una versione a 5Mp reali (5*3=15Mp dichiarati dalla casa costruttrice) di tale sensore sarebbe irraggiungibile.

L'ideale sarebbe aspettare un annetto, ma se avevate deciso di comprare una macchina fotografica non credo valga la pena di aspettare così a lungo...

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