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Nonostante
le promesse di questo nuovo dispositivo a stato solido, le errate
convinzioni legate alla novità della tecnologia utilizzata e gli
stati d'animo derivanti da leggende metropolitane, deve essere
ricordato che il CCD è prima di tutto e principalmente un dispositivo
analogico, come il tubo.
Esso
possiede molte caratteristiche che sono proprie del mondo analogico
alcune delle quali chiamate con termini famigliari utilizzati
per descrivere le caratteristiche dei tubi a fotoconduzione mentre
altre terminologie sono specifiche di questa nuova tecnologia.
Per
concezione il CCD è radicalmente diverso dalla sua controparte
fotoconduttiva ovvero il tubo utilizzato precedentemente nelle
telecamere. Al posto della superficie anamorfica del tubo che
viene scansionata dal fascio del cannone elettronico, il CCD consiste
di un grande numero di elementi-immagine discreti (pixel) disposti
in una griglia ortogonale a due dimensioni. Ogni pixel accumula
una carica elettronica direttamente proporzionale all'unico livello
di luce che lo stimola.
La
griglia del CCD può essere concettualmente assimilata a una grande
collezione di campionature elettroniche discrete dell'immagine
ottica. Diversamente dall'uscita morbida e continua prodotta dal
tubo, il segnale prodotto dal CCD è una serie di campionature
discrete generate come informazione contenuta nella griglia leggendo
un pixel dopo l'altro. Il risultante segnale in uscita del CCD
assomiglia molto all'uscita analogica di un tubo se la campionatura
avviene alla stessa frequenza. Il teorema della campionatura di
Nyquist afferma che l'ingresso del sistema di campionatura dei
dati deve (può) essere limitato di banda alla metà della frequenza
di campionamento se si desiderano evitare errori di aliasing nei
dati campionati. L'esperienza della natura dell'aliasing utilizzando
CCD e quindi la necessità di utilizzare un filtro ottico anti-aliasing
è la cosa che deve essere presa in considerazione per prima.
Nei
rilevatori a stato solido la campionatura avviene in ambiente
ottico e a causa di questo la limitazione di banda prescritta
dalla legge di Nyquist deve accadere in ambiente ottico. Il filtro
passa-basso sarà quindi un filtro ottico che deve essere in grado
di diminuire l'energia delle alte frequenze spaziali che vanno
a colpire il rilevatore provocando aliasing senza con questo provocare
una perdita o attenuare la banda alta di frequenze utili.
Progettando
il filtro si deve considerare con attenzione la soglia di intervento.
Un filtro ottico troppo efficace ridurrebbe l'aliasing ma anche
la possibilità di riprodurre il dettaglio fine dell'immagine.
Il teorema di Nyquist rende ora chiaro che un incremento nel numero
di pixel del rilevatore equivale all'incremento della frequenza
di campionatura del sistema di acquisizione dei dati. Un incremento
della risoluzione del sistema diventa quindi possibile. Il concetto
della campionatura spiega anche il numero degli elementi orizzontali
degli attuali CCD che assommano a 768 pixel sull'orizzontale.
Un
rapido calcolo mostra che questo numero che sembra casuale corrisponde
invece a 768 campionature per linea attiva orizzontale che corrisponde
a sua volta a 4 campionature per ogni ciclo di sottoportante ovvero
secondo uno schema di campionatura video meglio noto come 4xFsc
(4 volte la frequenza della sottoportante-subcarrier).
Aumentando
il numero di pixel del rilevatore si ottiene potenzialmente la
possibilità di incrementare la risoluzione e diminuire l'aliasing.
Tuttavia in questo caso compaiono difficoltà tecniche quando la
frequenza di campionatura non corrisponde a un multiplo esatto
della frequenza della sottoportante. A causa di questo l'uso di
un CCD con solo un piccolo incremento nel numero di pixel sull'orizzontale
al di sopra dei 768 pixel può non fornire un miglioramento generalizzato.
Il
meccanismo di trasferimento dei CCD
Il
CCD possiede due caratteristiche che sono ingredienti di base
di un rilevatore di successo:
- La
cella individuale del CCD possiede la capacità di accumulare
una carica direttamente proporzionale alla quantità di luce
incidente.
- La
carica di una cella del CCD può essere rapidamente spostata
alla prossima cella con l'applicazione di una carica/comando/impulso
di spostamento.
Esistono
sostanzialmente 3 tipi di CCD utilizzati nelle camere broadcast:
- Il
CCD detto FT – Frame Transfer
- Il
CCD detto IT – Interline Transfer
- Il
CCD detto FIT – Frame Interline Transfer
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