Il rilevatore CCD FIT (Frame Interline Transfer) combina i pregi dell'IT e quelli del FT e virtualmente elimina il problema dello smear verticale.

Il CCD tuttavia in questo caso diventa un semiconduttore molto complesso, di difficile costruzione e molto costoso. Il concetto con il quale vengono trasferite le cariche è simile a quello dell'IT ma avviene un doppio trasferimento. Le cariche vengono prima rilevate dagli elementi sensibili, successivamente passate in un registro di memoria di interlinea e sempre nell'intervallo verticale vengono trasferite a una griglia di memoria di fotogramma completamente protetta dalla luce. 

Le cariche sono presenti nel registro di interlinea solo per un brevissimo tempo e quindi la contaminazione provocata da luce intensa, sebbene presente, risulta attenuata di molto. Con il CCD a struttura FIT il fenomeno dello smear verticale viene praticamente eliminato sino a portarlo a un livello insignificante ovvero intorno a 120 dB sotto al livello del segnale principale.

Si ricorda che il rapporto segnale/disturbo tipico di una telecamera broadcast è intorno ai 90dB o meglio. Ovviamente anche i CCD FIT sono stati dotati di sistema a micro lenti Hyper HAD.

UNA CONSIDERAZIONE CURIOSA

La televisione è sempre stata vissuta come un sistema che lavora in tempo reale. Salvo il tempo di trasferimento del segnale su ponti e elaborazioni di processo sia in bassa che alta frequenza questo concettualmente è vero se in condizione di ripresa "live".

Tuttavia se pensiamo all'acquisizione dell'immagine con tubi a fotoconduzione si otteneva la rappresentazione dell'immagine all'uscita della camera in "vero tempo reale" in quanto le cariche elettriche generate dal target del tubo eccitate dal cannone elettronico istantaneamente fornivano l'informazione necessaria a modulare la sottoportante di sistema.

Utilizzando CCD come rilevatori esiste un ritardo di sistema insito nei CCD e che, sebbene insignificante, concettualmente fa si che l'immagine in pratica non venga catturata in tempo reale ma con il ritardo imposto dal tempo richiesto a raggiungere il primo intervallo di semiquadro che si presenta, momento nel quale i registri di memoria vengono scaricati e processati. Quindi la televisione oggi non è più in "tempo reale" già all'origine.

Per capirsi gli elementi fotosensibili del CCD catturano l'immagine in tempo reale ma bisogna aspettare un intervallo verticale per processarle e scaricarle dai registri di memoria quindi l'immagine prodotta è in ritardo su ciò che sta accadendo.

La cosa potrebbe risultare ininfluente ma non è così. Esistono una serie di problemi legati a questo ritardo di sistema, il più importante dei quali è la sincronia con l'audio altrettanto in condizione "live".
Se l'audio viene catturato in modo analogico (come avviene ancora nella maggior parte dei casi) in pratica esso non subisce alcun ritardo di processo mentre il video catturato con CCD viene processato/ritardato già nei registri di memoria dei CCD.

Posso assicurare che gli addetti ai lavori colgono questo delay/ritardo audio/video (audio in anticipo) anche solo a sensazione. La cosa è anche misurabile e il ritardo massimo che si può osservare è nell'ordine del semiquadro ovvero di 1/50 di secondo.

In pratica non si può fare nulla per risolvere il problema in quanto introdurre delay in audio per compensare il delay del CCD non risulta pratico. Vengono introdotti delay in audio solo nel caso in cui il ritardo video diventi maggiore e più avvertibile a causa di processazioni di linea indispensabili al trasferimento del segnale video o per accoppiare audio e video che subiscono processazioni diverse e che richiedono tempi di elaborazioni diversi.

L'OFF-SET SPAZIALE

Quello dell'off-set spaziale è un concetto poco noto e che vale la pena di esaminare. In pratica si riesce ad aumentare il potere di risoluzione di un sistema di acquisizione basato su 3 CCD senza aumentare il numero degli elementi singoli di ogni CCD.

A differenza del CCD FT che possiede singoli elementi praticamente contigui, la presenza dell "Interline Storage Register" nei CCD IT e FIT riduce l'area disponibile del sensore di una frazione dell'area del singolo pixel.

I pixel sono disposti lontani gli uni dagli altri e non contigui. Questo provoca inevitabilmente un minore potere di risoluzione del sistema che viene corretto con l'utilizzo dell'off-set spaziale.

È un metodo molto efficace, poco costoso e pratico  e consiste nell'aumentare la risoluzione della luminanza della camera. Quando si utilizza l'off-set spaziale i CCD del canale del rosso e del blu vengono posizionati fisicamente con uno spostamento orizzontale di ½ pixel rispetto al posizionamento del CCD del canale verde. L'off-set spaziale non aumenta la risoluzione dei canali del rosso, del verde e del blu individualmente ma aumenta sensibilmente il numero effettivo di campionature eseguite.

Una camera che utilizza un rilevatore con 768 pixel per riga e senza off-set spaziale raggiunge la risoluzione limite della luminanza in 560 linee TV. Utilizzando l'off-set spaziale la stessa camera raggiungerà la risoluzione di 700 linee TV. Questo a costo praticamente nullo in quanto l'accuratezza nel posizionare i sensori sul retro del prisma dicroico resta la medesima, solo con un piccolo off-set del CCD del verde. La circuitazione preposta alla gestione dell'off-set spaziale ha costo ininfluente.

È bene dire per far meglio comprendere che il valore della luminanza può sempre essere ricavato per somma dei valori di percentuali del rosso, verde e blu e pertanto spostando di ½ pixel i rilevatori del rosso e del blu è come se si campionasse due volte la luminanza, una volta con il canale del verde e l'altra volta con i due canali del rosso e del blu ma spostati di ½ pixel il che significa che la frequenza di campionatura aumenta del valore del quale i rilevatori del rosso e del blu vengono off-settati.  

LE MICROLENTI

Abbiamo parlato in precedenza delle microlenti posizionate su ogni singolo sensore del CCD. Vediamo più in dettaglio cosa sono e come funzionano.

Tipicamente una camera con CCD senza microlenti possiede questa sensibilità:

Segnale di 1 Vpp ottenuto con luce di 2000 lux riflessa per il 96% da una superficie riflettente con diaframma a F=5.6

Tipicamente una camera con CCD dotati di microlenti possiede questa sensibilità:

Segnale di 1Vpp ottenuto con luce di 2000 lux riflessa per il 96% da una superficie riflettente con diaframma a F=8

Quindi si guadagna uno stop di diaframma, il che significa che la sensibilità raddoppia.

Possiamo ad esempio ricordare che la sensibilità tipica di un tubo a fotoconduzione da 2/3" Plumbicon era:

Segnale di 1 Vpp ottenuto con luce di 2000 lux riflessa per il 96% da una superficie riflettente con diaframma a F=4.5

Per un tubo Saticon da 2/3"

Segnale di 1 Vpp ottenuto con luce di 2000 lux riflessa per il 96% da una superficie riflettente con diaframma a F=4

Come è facilmente comprensibile dai dati citati sopra ora diventa evidente il perché le odierne camere a CCD e dotate di microlenti sono molto più sensibili rispetto alle camere di soli 10 anni fa. La sensibilità è di 4 o 5 volte maggiore oltre all'aumentata qualità generalizzata dell'immagine che sono in grado di fornire.

Tuttavia come al solito l'uso delle  microlenti ha benefici e svantaggi. Lo scopo delle microlenti è quello di concentrare sulla superficie del singolo elemento sensibile del CCD luce che non lo raggiungerebbe in quando andrebbe a cadere su aree non sensibili tra un pixel e l'altro ma questo produce inevitabilmente una certa diffusione della luce e proprio in prossimità del singolo rilevatore, luce che può essere captata anche dal pixel adiacente. Questo fenomeno negativo di cui si patisce è tuttavia compensato dai benefici che si ottengono relativi all'aumentata sensibilità di sistema. Un altro beneficio che si somma è una certa riduzione del pur già ridottittismo e ininfluente a questo punto fenomeno dello smear verticale.

CONCLUSIONI

I CCD con microlenti hanno un costo praticamente doppio di quelli senza microlenti.

I CCD FIT hanno un costo praticamente doppio di CCD IT e FT.

La migliore camera broadcast oggi disponibile sul mercato monta indifferentemente dalla quantità di pixel presenti sul sensore: rilevatore da 2/3", CCD tipo FIT, microlenti, off-set spaziale.
Una camera con questa configurazione di CCD fornirà se dotata di ottica adeguata, immagini superbe e al di sopra delle aspettative in qualsiasi condizione d'uso.

Attualmente (anno 2002) vengono comunemente prodotti CCD FIT con potere di risoluzione di 900 linee TV e sensibilità nominale sempre a F=8. Vengono prodotti CCD multiformato in grado di gestire l'aspect-ratio sia di 4:3 che 16:9 con la stessa camera, vengono prodotte camere a CCD con scansione progressiva e non più interlacciata, vengono realizzati otturatori elettronici variabili a regolazione fine senza con questo perdere la sensibilità nominale della camera.  

Le camere di alta fascia oggi posseggono due torrette di filtri di sistema, un sofisticato dialogo ottica/camera, possono essere equipaggiate con ottiche di altissime prestazioni sia a focale fissa che a zoom e anche con ottiche la cui operatività è la stessa di quelle cinematografiche.

La cinematografia elettronica oggi è una realtà anche in bassa risoluzione ovvero per fruizione televisiva senza dover utilizzare sistemi in elettronici in Hi-Definition ad esempio tipo Cinealta e simili, sistemi con i quali è possibile sostituire interamente la pellicola cinematografica e la cinepresa come sistema di acquisizione di immagine di alta qualità in movimento. I sistemi elettronici tipo Cinealta possono oggi sostituire lo standard cinematografico anche per fruizione per proiezione su schermo di sala cinematografica sino al formato 16:9.