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Fotografia.it

Un nuovo sensore permette di aumentare la gamma dinamica senza bruciare le alte luci

Redazione fotografia.it | 15 Ottobre 2019

Siamo ancora in fase embrionale, ma alcuni ricercatori tedeschi dell’Institut für Mikroelektronik di Stoccarda hanno sviluppato un particolare sensore CMOS con pixel che non interrompono mai l’acquisizione dei dati. Questo prototipo è pensato principalmente per applicazioni industriali video ma il ricercatore capo Stefan Hirsch ha precisato che “dovrebbe essere possibile utilizzarlo anche in fotografia”.

Figura (a): il chip
Figura (b): l’architettura

Spieghiamoci meglio. Nei normali sensori CMOS ogni pixel è demandato alla raccolta delle informazioni, ovvero della luce: più il pixel è grande, più luce riesce ad incamerare (questa è anche la grande differenza tra i piccoli sensori che si trovano negli smartphone e i più grandi delle fotocamere). Di conseguenza, più luce viene incamerata da ogni singolo pixel e più ampia sarà la gamma dinamica del sensore. Ma c’è un limite fisico a tutto ciò: ogni pixel ha una determinata capienza per cui, una volta giunto a saturazione (valore massimo che determina la bruciatura di un’immagine), la luce in eccedenza non viene rilevata e le informazioni vanno perse.

Funzionamento del self-reset pixel

Ed è proprio qui che entrano in gioco i ricercatori dell’Institut für Mikroelektronik di Stoccarda. Il loro nuovo sensore CMOS, seppur ancora in fase di studio, sarebbe dotato di pixel “autorigeneranti”: una volta saturi di luce, semplicemente si “svuoterebbero” e ricomincerebbero ad incamerarne tenendo il conto di quante volte questo processo avviene grazie ad un circuito di conversione analogico/digitale. In questo modo le informazioni che sarebbero in grado di incamerare sarebbero potenzialmente infinite.

Schema del circuito di conversione analogico/digitale

Ad oggi, per poter incamerare il maggior numero di informazioni, gli odierni sensori hanno una struttura ‘stacked’ – ovvero sono impilati, con la circuiteria posta sotto lo strato fotosensibile – e sono sempre più spesso dotati di piccole barriere per riuscire ad eliminare il crosstalk tra i pixel. Questo studio potrebbe essere davvero molto importante in ambito fotografico ma è stato svolto su pixel enormi rispetto a quelli che si trovano sulle odierne macchine, per poter “miniaturizzare” queste potenzialità ci vorrà ancora tanto lavoro.

Redazione fotografia.it
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