Fotocamere digitali: Cosa succede effettivamente quando si regola l'ISO?

Quello che succede è praticamente lo stesso per ogni macchina fotografica, a parte dettagli specifici.

Torniamo alla prima fotografia elettronica, che era per le videocamere. La macchina fotografica aveva un sensore, composto da una serie di fotodiodi. Ogni fotone che colpisce un fotodiodo rilascia un elettrone, che accumula una carica nel sito del sensore durante un'esposizione. Quella carica, una volta completata l'esposizione, forma la base elettronica di quello specifico pixel.

Si potrebbe far passare l'uscita di quel sensore più o meno direttamente al meccanismo di scrittura del nastro (ai tempi dell'analogico), ma questo renderebbe la telecamera piuttosto limitata. Così hanno messo una cosa chiamata amplificatore a guadagno variabile/programmabile (VGA o PGA) -- fondamentalmente un amplificatore con un controllo del volume -- tra il sensore e il circuito del nastro. Questo permetteva di tagliare o aumentare il segnale, di solito misurato direttamente in decibel (dB) di amplificazione.

Quando il mondo è passato al digitale, questo PGA era ancora lì, solo che ora si trovava tra il sensore e il convertitore analogico-digitale (ADC). Se si va nella maggior parte delle videocamere dedicate, si compone ancora il guadagno in dB. Ogni sensore ha la sua sensibilità naturale, quindi un aumento di +10dB su una videocamera produrrà probabilmente un valore di esposizione (EV) diverso a parità di apertura e velocità dell'otturatore rispetto a quell'aumento di +10dB su una videocamera diversa.

Quando sono arrivate le fotocamere digitali, hanno mantenuto gran parte dello stesso design del percorso del segnale sperimentato sui camcorder (una delle ragioni per cui è stato abbastanza facile aggiungere funzioni video dopo un paio di generazioni). Ma dato che la fotografia fissa stava già usando una scala di sensibilità standardizzata - la scala ISO per la sensibilità della pellicola, sono state redatte delle specifiche per standardizzarla per le fotocamere digitali (ISO 12232:2006). Così, quando si digita ISO400 su qualsiasi macchina fotografica digitale, è almeno in teoria la stessa ISO400 di qualsiasi altra macchina fotografica, anche se l'impostazione dell'amplificatore effettivo varia in base al design del sensore e di altri componenti del sistema (ma soprattutto il sensore).

Ecco la cosa interessante: quando si acquista una pellicola ISO diversa, si sta effettivamente ottenendo un'emulsione più o meno sensibile. Su una macchina fotografica digitale, il sensore è il sensore - non cambia mai la sensibilità. Ogni diodo fotografico in quell'array di sensori ha una gamma dinamica di 100-120dB, forse più ampia. Ma l'ADC della macchina fotografica non lo fa... la maggior parte di questi sono a 12 o 14 bit, meno di 84dB di gamma. Quindi l'amplificatore permette di selezionare una "finestra" dell'attività del sensore da digitalizzare, che è certamente tutto ciò che serve per imitare la pellicola.