Tecnologia: sensori fotografici e tipi di shutter

Tecnologia: sensori fotografici e tipi di shutter

Come sempre accade in elettronica, le innovazioni sono rapide e talvolta introducono nuovi concetti che vanno spiegati.Qui parleremo di sensori fotografici e tipi di shutter.

L’evoluzione dei droni, chiamati in Italia APR (Aeromobili a Pilotaggio Remoto), ma noti nel mondo con la sigla UAV (Unmanned Aerial Vehicle) ha riunito molte tecnologie in questi apparati, che vengono utilizzati non solo da noi per svolgere Protezione Civile, ma anche da professionisti di vari ambiti.
Oltre alla componentistica e alla tecnologia per farli volare, un elemento importante che li costituisce è il cosiddetto “carico pagante”, che in buona parte identifica la telecamera che serve a riprendere soggetti dal particolare punto di vista del drone. Ecco quindi un’importante caratteristica da considerare nella tecnologia di queste telecamere.

Rolling Shutter

I sensori fotografici che abbiamo nelle macchine fotografiche digitali, nei nostri telefoni e nei tablet, registrano con una certa velocità l’immagine, partendo dall’angolo in alto a sinistra e procedendo verso il basso riga per riga (per righe si intendono quelle costituite dai pixel orizzontali sul sensore).
Quindi, quando si fotografano oggetti fermi, il chip che pilota la sequenza di acquisizione di ogni singolo pixel, ha il tempo di memorizzare e generare un’immagine completa ed integra del soggetto.
Quando invece vengono fotografati oggetti che si muovono, magari più velocemente di quanto il chip del sensore fotografico riesca a “fare il giro di tutti i pixel” prima di ritornare in alto a sinistra, il risultato è quello di un’immagine distorta, dove invece dell’oggetto integro, si vedono solo quelle parti di esso che erano presenti nei pixel letti nel momento della memorizzazione. Questo effetto è chiamato rolling shutter. Il rolling shutter è ben visibile quando si fotografano o si riprendono in video eliche di aerei, che sono oggetti che si muovono molto più in fretta dell’arco di tempo che il chip impiega per catturare ogni singola immagine o fotogramma (se si tratta di video).

Global Shutter

Alcuni nuovi tipi di sensori sono invece provvisti di un meccanismo elettronico conosciuto come global shutter.  Nelle macchine fotografiche digitali, telefoni e tablet che utilizzano un global shutter, tutti i pixel che compongono un’immagine vengono catturati nello stesso istante. Ciò significa che l’immagine sarà nitida, senza l’effetto mosso o sfocato.

rolling shutter - global shutter

Conclusioni

Quando si vola con un drone, bisogna considerare alcuni importanti parametri:

  • Velocità di volo
  • Altitudine di volo
  • Condizioni di luce
  • Soggetto da riprendere
  • Dettaglio che si vuole ottenere (quindi distanza dall’oggetto da rilevare).

Utilizzando la telecamera del drone, avere il global shutter assume grande rilevanza, perché le riprese avvengono quasi sempre in movimento e i soggetti possono avere altri oggetti in movimento al loro interno.
Con il Rolling Shutter i pixel dell’immagine NON vengono catturati nello stesso istante, quindi il fotogramma che viene composto dall’alto verso il basso genera effetti strani e qualità finale non elevata.
Avendo una telecamera con global shutter ogni fotogramma viene generato senza composizioni di pixel in attimi diversi, quindi si fornisce la possibilità di riprendere oggetti in movimento e volare ad una velocità più elevata senza il rischio di immagini sfocate e non nitide.

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