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12 aprile 2021

Chimica inside - macchina fotografica

Un tramonto. Una bambina che sorride. Il mare aperto. Cosa ci permette di portare a casa con noi un viaggio e tutti i ricordi indimenticabili legati ad esso? La macchina fotografica!

Analizziamo insieme i principali elementi che la compongono, per capire qual è il contributo nascosto, ma fondamentale, della chimica. Anche se con l’avanzare della tecnologia le macchine fotografiche si sono sempre più evolute, il sistema per scattare la foto è rimasto sempre lo stesso.
La macchina fotografica è costituita principalmente da:

  • obiettivo
  • sensore
  • otturatore
  • esposimetro
  • mirino
  • schermo

L’obiettivo può essere considerato come l’occhio della fotocamera: il gruppo di lenti che lo compone ha il compito di raccogliere e convogliare la luce (intesa come proiezione dell’immagine) verso il sensore, il quale si occuperà poi della sua effettiva acquisizione.

Dall’obiettivo dipende buona parte dell’estetica della fotografia: a seconda delle sue caratteristiche, può cambiare l’angolo di campo inquadrato (e quindi l’ingrandimento del soggetto), l’estensione della profondità di campo ma anche, in parte, la qualità d’immagine che si otterrà. Gli obiettivi sono componenti assolutamente indispensabili: qualunque macchina fotografica prevede un sistema ottico. Tuttavia, esistono fotocamere nelle quali l’obiettivo è integrato e altre in cui è indipendente (è il caso macchine fotografiche ad obiettivo fisso come le compatte e le bridge e gli smartphone; reflex e mirrorless sono fotocamere ad obiettivo intercambiabile).

Se abbiamo definito l’obiettivo come l’occhio di una fotocamera, il sensore può essere invece considerato il suo cuore. Nelle moderne fotocamere digitali, il sensore ha la stessa funzione che aveva la pellicola nei sistemi analogici, ossia quella di assorbire la luce che filtra dall’obiettivo. Il segnale luminoso catturato dal sensore viene poi elaborato dal processore della fotocamera e tradotto in informazioni digitali (nel file, insomma).

Il sensore della fotocamera è composto principalmente da silicio e presenta sulla superficie diversi milioni di fotodiodi sensibili alla luce. Ognuno di essi corrisponde ad un pixel dell’immagine. Dal numero di fotodiodi presenti sul sensore dipende quindi la risoluzione di una determinata fotocamera digitale. La dimensione del sensore (è bene precisarlo) è del tutto indipendente dalla risoluzione: una fotocamera da 20 megapixel può essere tanto una compatta con sensore da 1/2,3″ quanto una full frame professionale. Nel primo caso, però, la densità di pixel sarà di gran lunga superiore: 20.000.000 di fotodiodi devono infatti trovare spazio su una superficie molto più ristretta! Ne deriva che questi fotodiodi saranno inevitabilmente più piccoli, circostanza che ne riduce l’efficienza. Proprio per questo motivo la dimensione del sensore è il principale fattore che determina la nitidezza di una foto: maggiori sono le sue dimensioni, migliore sarà la qualità d’immagine che si potrà ottenere.

L’otturatore è un meccanismo posto tra l’obiettivo ed il sensore digitale (o la pellicola) delle fotocamere. Nel caso più comune, il classico otturatore meccanico è composto da due tendine che, in posizione di riposo, rimangono perfettamente chiuse. In questo modo, si impedisce alla luce proveniente dall’obiettivo di raggiungere il sensore. Nel momento in cui scattiamo una foto, queste tendine si aprono per un determinato lasso di tempo (ossia il tempo di esposizione), facendo sì che il sensore possa assorbire la luce ed acquisire quindi l’immagine. Esiste anche un tipo di otturatore elettronico, spesso integrato sulle fotocamere mirrorless.

L’esposimetro è il componente della fotocamera che si occupa di misurare la quantità di luce che investe la scena inquadrata, in modo da stabilire dei parametri di esposizione (tempo di posa, apertura di diaframma e sensibilità ISO) corretti.

Il mirino è l’elemento attraverso il quale possiamo inquadrare la scena e studiare la composizione. Le macchine fotografiche moderne possono disporre di due tipi di mirino, quello ottico e quello elettronico. Questo componente della fotocamera non è comunque indispensabile: la maggior parte delle compatte ed alcune mirrorless ne fanno infatti a meno. Il mirino ottico è un’esclusiva delle fotocamere reflex. In questo caso, l’immagine filtra attraverso l’obiettivo, viene riflessa dallo specchio interno e rimbalza nel pentaprisma (o nel pentaspecchio, sulle fotocamere economiche). Il mirino ottico sfrutta dunque leggi fisiche per offrire una visione diretta della scena.

Tutte le moderne fotocamere digitali dispongono di un display LCD. Fino ad alcuni anni fa, su alcune macchine fotografiche (soprattutto le reflex di fascia bassa), il display poteva essere utilizzato soltanto per accedere al menu o per sfogliare le fotografie già acquisite. Oggi, qualsiasi fotocamera digitale dispone della funzionalità live view e permette quindi di visualizzare la scena inquadrata proprio attraverso il display, in tempo reale. In questo modo, lo schermo può essere utilizzato come alternativa al mirino. Del display LCD, le caratteristiche più rilevanti sono le dimensioni fisiche e la risoluzione. Come consuetudine, quando si parla di schermi, la dimensione del display viene espressa con la lunghezza della sua diagonale, in pollici. La risoluzione del display è invece data dal suo numero complessivo di pixel.

La maggior parte delle macchine fotografiche dispone di un piccolo flash incorporato, che funge da fonte di illuminazione ausiliaria quando la luce naturale non è sufficientemente intensa.

L’avvento degli smartphone ha minato la diffusione delle macchine fotografiche negli ultimi anni, poiché includono fotocamere di altissimo livello, spesso sviluppate anche con marchi storici proprio del mondo della fotografia. Ma c’è chi comunque preferisce tenere i due dispositivi separati. E voi, da che parte state?

Si ringrazia il Professor Maurizio Masi, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria chimica “Giulio Natta” del Politecnico di Milano

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