Manuale alla fotografia digitale: 1. Funzionamento del sensore

Una fotocamera digitale utilizza una matrice di sensori composti da milioni di minuscoli pixel per produrre l'immagine finale. Quando si preme il pulsante di scatto della fotocamera e l'esposizione inizia, ciascuno di questi pixel ha una “photosite” (tradotto letteralmente posto dove c’e’ la foto, quindi possiamo immaginarlo come i pixel del sensore), che ha lo scopo di raccogliere e conservare i fotoni in una cavità. Una volta terminata l'esposizione, la fotocamera chiude ciascuna di queste photosites, e quindi cerca di valutare il numero di fotoni caduto in ciascuno di essi. La quantità relativa di fotoni in ogni cavità è poi suddivisa in vari livelli di intensità, la cui precisione è determinata dalla profondità in bit (0 - 255 per un'immagine a 8 bit).

Ogni cavità è in grado di distinguere la quantità di ogni colore caduto dentro, come si vede nella figura sopra, però, saremmo in grado di grado di creare solo immagini in scala di grigio. Per catturare le immagini a colori, ciascuno di queste “camere” deve avere un filtro per acconsentire solo la penetrazione di un particolare colore della luce. Praticamente tutte le fotocamere digitali attualmente sul mercato non possono catturare più di uno dei tre colori primari per ogni cavità, e quindi sono obbligate a scartare circa i 2/3 della luce in entrata. Come risultato, la fotocamera deve approssimare gli altri due colori primari in modo da avere informazioni su tutti e tre i colori in ogni pixel. Il tipo più comune di filtro per matrice di colore è chiamata “matrice di Bayer” e il suo funzionamento è illustrato di seguito.

Una matrice di Bayer è costituita da tutta una serie di righe alternate di filtri rosso-verde e verde-blu. Si noti come la matrice di Bayer contiene il doppio dei sensori verdi, rispetto al numero di sensori rossi o blu. Ogni colore primario non riceve una quantità uguale dper ogni colore, perché l'occhio umano è più sensibile alla luce verde rispetto alla luce rossa o a quella blu. Questa ridondanza di pixel verdi produce un'immagine che appare meno rumorosa e con dettagli più nitidi rispetto a quello che potrebbe essere compiuto se ogni colore fosse stato trattato allo stesso modo. Questo spiega anche perché il rumore nel canale verde è molto inferiore rispetto agli altri due colori primari.

Nota: Non tutte le fotocamere digitali utilizzano un array di Bayer, tuttavia questo è di gran lunga la scelta più comune. Il sensore Foveon utilizzato nelle Sigma SD9 e SD10 cattura tutti e tre i colori in ogni sede dei pixel. Le telecamere Sony catturano quattro colori in una matrice simile: rosso, verde, blu e verde smeraldo.