Έχοντας περάσει πλέον στην ψηφιακή εποχή, ο αισθητήρας έρχεται να αντικαταστήσει το φιλμ. Πρόκειται για ένα τσιπ σιλικόνης όπου, εκτός από κυκλώματα, διαθέτει και μια φωτοευαίσθητη επιφάνεια, πάνω στην οποία εστιάζεται το είδωλο του φωτογραφικού θέματος. Η επιφάνεια αυτή αποτελείται από ένα πλέγμα εικονοστοιχείων (pixels) τα οποία δεν είναι τυχαία τοποθετημένα, αλλά βρίσκονται κατανεμημένα σε συγκεκριμένη διάταξη. Ο αριθμός των pixels παίζει καθοριστικό ρόλο στην ψηφιακή φωτογραφία, καθώς όσο περισσότερα pixels έχει ένας αισθητήρας, τόσο μεγαλύτερη ανάλυση μπορεί να δώσει.

 

Τρόπος Λειτουργίας

Το κάθε pixel είναι μία μικροσκοπική φωτοευαίσθητη περιοχή που διαθέτει μία τουλάχιστον φωτοδίοδο, το μέγεθος της οποίας παίζει πολύ σημαντικό ρόλο, καθώς από αυτό εξαρτάται η συνολική ευαισθησία τού αισθητήρα, η αναλογία σήματος / θορύβου και το εύρος τού δυναμικού πεδίου. Καθώς λοιπόν το φως εισέρχεται στη φωτοδίοδο, προκαλεί τη δημιουργία ηλεκτρικού φορτίου. Αυτό συμβαίνει γιατί τα φωτόνια απελευθερώνουν κάποια από τα ηλεκτρόνια (φωτοηλεκτρικό φαινόμενο) με τα οποία φορτίζεται πριν από κάθε λήψη η επιφάνεια του αισθητήρα. Όσο περισσότερο είναι το φως, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση τού ηλεκτρικού φορτίου που παράγεται.

Το ηλεκτρικό φορτίο μεταβιβάζεται μέσω ειδικών καναλιών μεταφοράς (transfer channels), που διατρέχουν όλη τη φωτοευαίσθητη επιφάνεια του αισθητήρα και προωθείται εν τέλη σε έναν ενισχυτή. Ενισχυμένο πλέον, το φορτίο, θα περάσει από τον ειδικό αναλογικό-ψηφιακό μετατροπέα (A/D converter). Θα μετατραπεί σε 12μπιτο (12bit) ή 14μπιτο (14bit) ψηφιακό σήμα για να καταλήξει στον επεξεργαστή προκειμένου να δημιουργηθεί η τελική εικόνα.

 

Δημιουργία Χρώματος

Μπορούμε να πούμε ότι τα εικονοστοιχεία των αισθητήρων "πάσχουν από αχρωματοψία" και δεν μπορούν να αποδώσουν κανένα χρώμα παρά μόνο 256 τόνους του γκρι. Δίνουν λοιπόν τιμές που κυμαίνονται από το μηδέν (για τον πιο σκοτεινό τόνο) μέχρι το 255 (για τον πιο φωτεινό τόνο). Επειδή όμως το χρώμα είναι απαραίτητο σε μία φωτογραφία, έχουν επινοηθεί διάφοροι… έμμεσοι τρόποι προκειμένου να δημιουργηθεί.

Ο συνηθέστερος είναι να καλύπτεται κάθε εικονοστοιχείο του αισθητήρα από ένα έγχρωμο φίλτρο το οποίο μπορεί να είναι κόκκινο, πράσινο ή μπλε (RGB). Ως γνωστόν, τα τρία αυτά χρώματα ονομάζονται “βασικά” και από τη σύνθεσή τους (προσθετική μέθοδος) μπορούν να προέλθουν όλα τα υπόλοιπα. Έτσι, η τιμή (από 0 έως 255) που δίνει κάθε pixel, αντιστοιχεί πλέον σε ένα από τα τρία αυτά χρώματα. Το φιλτράρισμα των pixels δημιουργεί εικόνες που θυμίζουν περισσότερο ένα μωσαϊκό τιμών βασικών χρωμάτων και όχι την έγχρωμη φωτογραφία που όλοι γνωρίζουμε. Προκειμένου, λοιπόν, να αποδοθεί το φωτογραφικό θέμα σωστά, πρέπει να υπάρξει μία διαδικασία “απο-μωσαϊκοποίησης” που ονομάζεται χρωματική σύνθεση ή αλλιώς “demosaicing”.

 

 

Το demosaicing είναι μία από τις εργασίες που αναλαμβάνει να κάνει ο επεξεργαστής της μηχανής, με σκοπό να δοθεί σε κάθε pixel το σωστό χρώμα. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να συνεκτιμηθούν οι τιμές των γειτονικών pixels. Έτσι, για παράδειγμα, αν υποθέσουμε ότι ψάχνουμε το χρώμα ενός pixel και το κάθε ένα από τα τρία γειτονικά δίνει τιμή 255 (255μπλε, 255κόκκινο, 255πράσινο), το πιθανότερο είναι το υπό αναζήτηση pixel να έχει λευκό χρώμα. Στην πραγματικότητα βέβαια, η συνεκτίμηση περιλαμβάνει μία ομάδα τουλάχιστον οκτώ γειτονικών εικονοστοιχείων.

 

Μέγεθος και Αναλογία Πλευρών Εικόνας

Στις φθηνές ψηφιακές compact οι αισθητήρες έχουν πολύ μικρές διαστάσεις. Σε ακριβές compact μπορούμε να βρούμε αισθητήρες μεγέθους APS, αλλά και Full Frame. Το μέγεθος των μικρών αισθητήρων ποικίλει και περιγράφεται με ένα κλάσμα. Οι περισσότερες φθηνές compact διαθέτουν αισθητήρα 1/2.3”.

Οι μηχανές με εναλλασόμενους φακούς έχουν μεγαλύτερους αισθητήρες 1”, APS ή και Full Frame. Εδώ, πρέπει να σημειωθεί ότι ανάλογα με το μέγεθος του αισθητήρα, το πραγματικό εστιακό μήκος του φακού πολλαπλασιάζεται με έναν συντελεστή για να προκύψει το τελικό εστιακό μήκος. Στους Full Frame αισθητήρες, όμως, ο 
συντελεστής είναι πάντα 1Χ. Για παράδειγμα, στους αισθητήρες 1/2.3” ο συντελεστής πολλαπλασιασμού εστιακού μήκους είναι 5.64Χ, στους αισθητήρες 1” είναι 2.72Χ, ενώ στους APS είναι 1.5Χ-1.6Χ.

Εκτός από το μέγεθος του αισθητήρα, ένα εξίσου σημαντικό στοιχείο είναι η αναλογία των πλευρών τής εικόνας, που αρκετά συχνά αποκαλείται “φορμά εικόνας”. Μέχρι τώρα υπήρχε εξοικίωση με το φορμά 3:2 που προσέφερε το φιλμ των 35mm (διαστάσεις καρέ 36x24mm). Στις ψηφιακές μηχανές, όμως, υπήρξε μια μικρή διαφοροποίηση που αφορά κυρίως στα compact μοντέλα. Εκεί, η αναλογία των πλευρών είναι 4:3, κάτι που συνεπάγεται πιο “τετραγωνισμένες” φωτογραφίες. Κάποιες μηχανές προσφέρουν δυνατότητα επιλογής τού φορμά εικόνας μέσα από ποικιλία αναλογίας διαστάσεων, όπως 3:2, 5:4, 1:1 κλπ.

 

Η συνέχεια του άρθρου στο Μέρος Β'