AES (Automatic Elettronic Shutter)

Prima di parlare dello shutter elettronico o otturatore, credo sia meglio spiegare la differenza tra un'immagine sovraesposta ed una sottoesposta. Un'immagine si dice sovraesposta (bruciata nel gergo fotografico), quando, a causa della troppa luce che passa attraverso l'obiettivo, appare molto chiara e i dettagli in corrispondenza delle zone più luminose risultano essere poco visibili. Al contrario, si dice che un immagine è sottoesposta quando, a causa della poca luce che passa attraverso l'obiettivo, appare molto scura e i dettagli in corrispondenza delle zone più scure risultano essere poco visibili. Anche l'occhio umano è sensibile alle variazioni luminose e per correggerle si affida ad un muscolo chiamato iride. L'iride, attraverso la variazione del suo diametro, regola la quantità di luce passante, cercando, per quanto possibile, di consentirci una visione ottimale in tutte le condizioni. Nelle telecamere, per evitare che le immagini siano sovra o sottoesposte, si ricorre a due metodi principali: la regolazione dell'apertura del diaframma (Vedi articolo sugli obiettivi), o, in caso di diaframma fisso, la regolazione del tempo di esposizione.

Nelle vecchie macchine fotografiche l'otturatore era un componente meccanico, il suo compito era quello di aprirsi e richiudersi velocemente in modo da consentire, per un tempo più o meno breve, il passaggio della luce che avrebbe impresso la pellicola. Il tempo di apertura dell'otturatore o tempo di esposizione variava in base alle condizioni di luce, tempi brevi in ambienti luminosi, tempi più lunghi in ambienti bui.

Nelle telecamere l'otturatore non è una parte meccanica ma un componente elettronico, il suo compito è quello di leggere (campionare), ad intervalli regolari, il livello di carica di ogni fotodiodo. La frequenza con cui viene letta la carica sui fotodiodi viene stabilita dal DSP in base alla luminosità della scena, scene luminose frequenze di campionamento più alte, scene scarsamente illuminate frequenze di campionamento più basse. Le telecamere con shutter elettronico hanno raggiunto un buon livello di prestazione ed oggi si stanno affermando anche in quelle applicazioni dove, a causa della forte escursione luminosa, erano richieste esclusivamente telecamere con obiettivi autoiris.


Funzionamento

Nell'articolo relativo al funzionamento del sensore d'immagine abbiamo visto che esso è costituito da tanti fotodiodi che hanno il compito di tradurre il segnale luminoso, proveniente dalla scena, in un segnale elettrico. Un esempio potrà aiutarci a capire il funzionamento dell'otturatore; supponiamo di mettere un bicchiere (fotodiodo), sotto un rubinetto e che il livello ottimale di riempimento d'acqua (fotoni), sia di mezzo bicchiere, se adesso apriamo il rubinetto (esposizione alla luce), il bicchiere comincerà a riempirsi e per raggiungere il livello richiesto impiegherà un tempo (tempo d' esposizione), che sarà più o meno lungo, a seconda che il flusso d'acqua sia più (forte illuminazione), o meno (scarsa illuminazione), potente. In questo caso il compito dell'otturatore elettronico sarebbe quello monitorare la quantità d'acqua all'interno del bicchiere e di vuotarlo ogni volta che si sia raggiunto il livello richiesto. Se l'otturatore non intervenisse nei tempi giusti il rischio sarebbe quello di avere immagini sotto o sovraesposte, o peggio ancora l'acqua potrebbe "traboccare" e uscire dal bicchiere. Un fotodiodo irradiato dalla luce comincerà a caricarsi e se non intervenisse l'otturatore elettronico, a leggerlo e a scaricarlo, continuerebbe fino a diventare bianco, "effetto trabocco", con conseguente perdita dell'informazione. il tempo d'intervento dell'otturatore viene monitorato dal DSP che in base alle informazioni provenienti da alcuni fotodiodi (detti di servizio), presenti sul sensore stabilisce il livello di luminosità della scena e di conseguenza la frequenza con la quale devono essere campionati i fotodiodi. In condizioni di scarsa luminosità il tempo necessario per ottenere un buon livello di carica di fotoni e quindi d'informazione è maggiore, per cui il DSP provvederà abbassando la frequenza delle letture, in condizioni di forte luminosità, invece, l'eccessiva quantità di fotoni caricherebbe il fotodiodo in pochissimo tempo fino a farlo "traboccare", in questo caso il DSP interverrà aumentando la frequenza delle letture. Gli otturatori elettronici odierni possono raggiungere velocita superiori ai 100.000 campionamenti al secondo, riuscendo a fornire delle buone immagini anche in condizioni di elevata luminosità. L'effetto trabocco è tipico dei sensori CCD ed è il responsabile della sovraesposizione, in pratica oltre un certo numero di fotoni il fotodiodo si satura e il punto dell'immagine in questione diventa bianco, i sensori CMOS non risentono dell'effetto trabocco e per questo motivo vengono preferiti nelle condizioni di forte illuminazione.

Auto Iris o AES.

Negli obiettivi autoiris la frequenza di campionamento è fissa a 50 cicli al secondo (in PAL), questo è reso possibile dal fatto che in queste telecamere l'informazione ottenuta dai fotodiodi di servizio viene usata per regolare il diametro dell'iris (iride), che è il foro da cui passa la luce che raggiunge il sensore, per cui si avranno delle aperture maggiori in caso di scarsa illuminazione e aperture minori nel caso contrario. Le telecamere che montano obiettivi autoiris si adattano meglio alle condizioni di luce estrema, di contro hanno un costo e un ingombro maggiore, per questo motivo la tendenza generale, mettendo in conto delle prestazioni inferiori, è quella di usare telecamere con shutter elettronici in tutte le condizioni.

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