{"id":54349,"date":"2023-08-16T00:01:26","date_gmt":"2023-08-15T22:01:26","guid":{"rendered":"http:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/?p=54349"},"modified":"2023-08-16T07:51:59","modified_gmt":"2023-08-16T05:51:59","slug":"principi-di-ottica-subacquea-dallanalogico-al-digitale-parte-iii-di-andrea-mucedola","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/archives\/54349","title":{"rendered":"Principi di ottica subacquea: dall&#8217;analogico al digitale &#8211; parte III"},"content":{"rendered":"<span class=\"span-reading-time rt-reading-time\" style=\"display: block;\"><span class=\"rt-label rt-prefix\">tempo di lettura: <\/span> <span class=\"rt-time\"> 6<\/span> <span class=\"rt-label rt-postfix\">minuti<\/span><\/span><p><span style=\"color: #ffffff;\">.<\/span><\/p>\n<p><a class=\"maxbutton-8 maxbutton maxbutton-livello-2\" href=\"javascript:void(0);\"><span class='mb-text'>livello medio<\/span><\/a><br \/>\n<span style=\"color: #ffffff;\">.<\/span><br \/>\n<span style=\"color: #008000;\"><strong>ARGOMENTO: FOTOGRAFIA<br \/>\nPERIODO: XXI SECOLO<\/strong><\/span><br \/>\n<strong><span style=\"color: #008000;\">AREA: DIDATTICA<\/span><br \/>\n<\/strong>parole chiave: ottica subacquea<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"font-size: 18pt;\"><strong><span style=\"color: #008000;\">Dall&#8217;analogico al digitale<\/span><\/strong><\/span><br \/>\nA causa dei lentissimi progressi nello studi della fotografia chimica con lo sviluppo di sali d\u2019argento, si rese necessario negli anni \u201850 uno studio alternativo per fotografare oggetti attraverso fluidi altamente diffondenti come le nebbie, le nubi e le acque. <strong><span style=\"color: #008000;\">Il problema principale era sempre come mitigare gli effetti della diffusione e dell&#8217;assorbimento<\/span><\/strong>.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Nel 1961, grazie al completamento del progetto di riconoscimento satellitare <strong><span style=\"color: #008000;\">WS 116 L <\/span><\/strong><span style=\"color: #000000;\">dell\u2019<\/span><strong><span style=\"color: #008000;\">USAF<\/span><\/strong>, si apr\u00ec l&#8217;era della fotografia elettronica, sfruttando le esperienze fatte in astronomia, con lunghezze focali di sei metri ed una risoluzione sulla pellicola di 200 linee per mm. Queste tecniche furono utilizzate in campo oceanografico dagli anni \u201870 con lo sviluppo del <strong><span style=\"color: #008000;\">progetto LIBEC<\/span><\/strong> da parte della marina statunitense, che decise di continuare per scopi militari lo studio della fotografia digitale.&nbsp;<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"font-size: 18pt;\"><strong><span style=\"color: #008000;\">I sistemi di trattamento del segnale elettronici<\/span><\/strong><\/span><br \/>\nUn ulteriore sviluppo fu portato a termine da <strong><span style=\"color: #008000;\">E. Kurtoff<\/span><\/strong> del National Geographic Magazine, utilizzando per primo il <span style=\"color: #008000;\"><strong>sistema <u>CCD<\/u> (Charge Coupled Device)<\/strong><\/span>, sviluppato dalla RCA Electro Optics.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/wp-content\/uploads\/2021\/02\/CCD_charge_transfer_animation.gif\" alt=\"Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file \u00e8 CCD_charge_transfer_animation.gif\" width=\"580\" height=\"314\"><\/p>\n<p align=\"justify\"><a href=\"https:\/\/zhuanlan.zhihu.com\/p\/33636735\">tecnologia \u4ec0\u4e48\u662fCMOS\u4e0eCCD?\u2014\u2014\u8282\u9009\u81ea\u300a\u9ad8\u5174\u8bf4\u663e\u793a\u8fdb\u9636\u7bc7\u4e4b\u4e09\u300b &#8211; \u77e5\u4e4e (zhihu.com)<\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">In parole semplici, il <strong><span style=\"color: #008000;\">CCD (Charge Coupled Device)<\/span> <\/strong>\u00e8 un circuito integrato formato da una riga, o da una griglia, di <strong><span style=\"color: #008000;\">elementi semiconduttori<\/span><\/strong> in grado di accumulare una carica elettrica (<strong><span style=\"color: #008000;\"><i>charge<\/i><\/span><\/strong>), proporzionale all&#8217;intensit\u00e0 della radiazione elettromagnetica che li colpisce.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Questi elementi sono accoppiati (<strong><span style=\"color: #008000;\"><i>coupled<\/i><\/span><\/strong>) in modo che ognuno di essi, sollecitato da un impulso elettrico, possa trasferire la propria carica ad un altro elemento adiacente. Inviando al dispositivo (<strong><span style=\"color: #008000;\"><i>device<\/i><\/span><\/strong>) una sequenza temporizzata di impulsi, <strong><span style=\"color: #008000;\">si ottiene in uscita un segnale elettrico che ricostruisce la matrice dei pixel che compongono l&#8217;immagine proiettata sulla superficie dello stesso CCD<\/span><\/strong>.<\/p>\n<div class=\"lyte-wrapper fourthree\" style=\"width:420px;max-width:100%;margin:5px;\"><div class=\"lyMe\" id=\"WYL__djfA0ermCM\"><div id=\"lyte__djfA0ermCM\" data-src=\"\/\/i.ytimg.com\/vi\/_djfA0ermCM\/hqdefault.jpg\" class=\"pL\"><div class=\"tC\"><div class=\"tT\"><\/div><\/div><div class=\"play\"><\/div><div class=\"ctrl\"><div class=\"Lctrl\"><\/div><div class=\"Rctrl\"><\/div><\/div><\/div><noscript><a href=\"https:\/\/youtu.be\/_djfA0ermCM\" rel=\"nofollow\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/i.ytimg.com\/vi\/_djfA0ermCM\/0.jpg\" alt=\"YouTube video thumbnail\" width=\"420\" height=\"295\" \/><br \/>Guarda questo video su YouTube<\/a><\/noscript><\/div><\/div><div class=\"lL\" style=\"max-width:100%;width:420px;margin:5px;\"><\/div><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Le immagini possono essere convertite in formato digitale per l&#8217;immagazzinamento in file su una memoria. L\u2019uso del CCD fu riportato la prima volta da \u201c <strong><span style=\"color: #008000;\">Sea technology<\/span><\/strong>\u201d (febbraio 1979) a seguito di spedizioni effettuate al largo delle Galapagos ad oltre 3000 metri di profondit\u00e0 e su fondali melmosi.&nbsp;<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Nello stesso periodo in cui comparvero i <strong><span style=\"color: #008000;\">CCD<\/span><\/strong> furono realizzati i <strong><span style=\"color: #008000;\">CMOS<\/span><\/strong>. Ormai la maggior parte dell\u2019elettronica moderna utilizza la tecnologia <strong><span style=\"color: #008000;\">CMOS<\/span><\/strong> (semiconduttori a ossido di metallo complementari) che utilizza transistor <span style=\"color: #008000;\"><strong>NMOS<\/strong><\/span>&nbsp;e&nbsp;<span style=\"color: #008000;\"><strong>PMOS<\/strong><\/span>, che conferiscono eccellenti caratteristiche di commutazione. La costruzione di sensori CMOS consente di incorporare i convertitori analogico &#8211; digitale. Ogni pixel in un sensore CMOS ha il proprio amplificatore di lettura e spesso i sensori hanno convertitori A\/D per ogni colonna: questo rende possibile leggere l\u2019array in modo estremamente rapido. I transistor situati su ciascun pixel occupano un p\u00f2 di spazio, con conseguente minore sensibilit\u00e0 e profondit\u00e0.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"color: #008000;\"><strong><span style=\"font-size: 18pt;\">Vantaggi e svantaggi tra CCD e CMOS<br \/>\n<\/span><\/strong><\/span><strong><span style=\"color: #008000;\">&#8211; il CCD realizza un\u2019immagine ad alta qualit\u00e0 rispetto al CMOS ma consuma parecchia energia rispetto al CMOS (circa 3 volte di pi\u00f9), \u00e8 pi\u00f9 costoso&nbsp; e meno complesso.<\/span><\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><strong><span style=\"color: #008000;\">&#8211; il CMOS \u00e8 pi\u00f9 suscettibile al rumore rispetto al CCD ma si surriscalda meno e introduce meno rumore dovuto alla temperatura rispetto al CCD<\/span><\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">I centri di ricerca hanno continuato a migliorare in parallelo le due tecnologie, lavorando per i CMOS sulla qualit\u00e0 dell\u2019immagine e per i CCD sul contenimento dei consumi. <strong><span style=\"color: #008000;\">Il risultato \u00e8 che i due sensori sono in genere equiparabili e utilizzabili senza alcuna differenza su tutte le macchine. Ad esempio le Go Pro utilizzano un sensore CMOS.<\/span><\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span style=\"font-size: 18pt;\"><strong><span style=\"color: #008000;\">Range Gating<\/span> <\/strong><\/span><br \/>\nUn altro metodo conosciuto per ridurre il backscatter \u00e8 il <strong><span style=\"color: #008000;\">Range gating<\/span><\/strong> che consente di eliminare il 95% dei disturbi dovuti alla <strong><span style=\"color: #008000;\">diffusione<\/span><\/strong>.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Si tratta di un\u2019apparecchiatura impulsiva (ad esempio un laser) che emette un impulso ad alta intensit\u00e0, che viene riflesso dal bersaglio. Data la grande energia emessa, al fine di non saturare le ottiche (a causa dell\u2019energia riflessa dal backscattering) il ricevitore sincronizzato con la sorgente si spegne per un tempo pari alla durata della larghezza dell\u2019impulso originato dalla sorgente stessa.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Considerando che la luce viaggia a circa 0,224 metri al nanosecondo e che la distanza ottica richiesta varia tra i 15 ed i 60 metri, gli impulsi generati sono compresi tra i 65 ed i 265 nanosecondi.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><strong><span style=\"color: #008000; font-size: 18pt;\">Assorbimento<br \/>\n<\/span><\/strong>L\u2019assorbimento dipende fondamentalmente dalla qualit\u00e0 e dalla concentrazione del particolato.&nbsp;Per contrastare i problemi di assorbimento, si devono utilizzare sorgenti luminose con una penetrazione particolarmente (lunghezze d\u2019onda dai 480 ai 560 nanometri).<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">In passato venivano utilizzate lampade ai vapori di mercurio, che, pur avendo una discreta luminosit\u00e0, lavorano su lunghezze d\u2019onda tendenti al rosso; per cui, come abbiamo gi\u00e0 visto, la loro diffusione era fortemente limitata.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Negli anni \u201870, l\u2019Astronautical Research Inc., sviluppando lampade con massima propagazione in ambienti \u201cdiffondenti\u201d quali acque, nubi e zone nebbiose, realizz\u00f2 <strong><span style=\"color: #008000;\">tre nuove sorgenti luminose<\/span><\/strong>. Esse possiedono un\u2019<strong><span style=\"color: #008000;\">efficienza luminosa<\/span> <\/strong>(Lumen\/Watt) due volte maggiore di quella delle lampade ai vapori di mercurio, e ben cinque volte maggiore di quella delle lampade al quarzo. Inoltre, consentono un sostanziale risparmio di energia. Sono provviste di un riflettore e di un equilibratore di tensione, e costituiscono un vero e proprio sistema che permette al subacqueo un\u2019ampia scelta d\u2019illuminazione a seconda delle condizioni ambientali in cui deve operare.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Queste lampade sono:<br \/>\n&#8211; Le <strong><span style=\"color: #008000;\">l<\/span><span style=\"color: #008000;\">ampade ai vapori ad alta pressione di sodio (HPSA)<\/span><\/strong> che forniscono un\u2019efficienza luminosa di pi\u00f9 di 105 Lumen su Watt, con una vita media stimata di diecimila ore. Il loro spettro \u00e8 caratterizzato da due massimi di diffusione nelle lunghezze d\u2019onda di 570 e 600 nanometri, nella zona verde- giallo. Sono adatte per tutte le applicazioni industriali dove la resa dei colori non \u00e8 di grande importanza. Hanno un colore che i costruttori definiscono &#8220;bianco dorato&#8221; ma che tende un p\u00f2 al giallo arancione con temperatura di colore 2100 K<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"\" src=\"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/wp-content\/uploads\/2021\/02\/ottica-sub-Fig.-2.7.jpg\" alt=\"Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file \u00e8 ottica-sub-Fig.-2.7.jpg\" width=\"575\" height=\"295\"><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">&#8211; la <strong><span style=\"color: #008000;\">Lampada al tallio iodide (TI)<\/span><\/strong> \u00e8 una lampada ad arco con vapori di metallo, consistente in un contenitore di quarzo con degli elettrodi posti alle estremit\u00e0, e dei cristalli di tallio iodide con vapori di mercurio. La luce del <strong><span style=\"color: #008000;\">TI<\/span> <\/strong>\u00e8 nella regione del blu &#8211; verde e si avvicina al picco di sensibilit\u00e0 dei tubi televisivi Vidicon. E\u2019 consigliata per applicazioni televisive ed ha una efficienza luminosa minima di 80 Lumen su Watt. La temperatura colore \u00e8&nbsp; tra 4500\u00b0K e 6000\u00b0K, con un\u2019emissione luminosa di circa 100 lumen\/watt, il che le rende anche adatti per l\u2019illuminazione di edifici, parcheggi o campi sportivi.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"\" src=\"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/wp-content\/uploads\/2021\/02\/ottica-sub-Fig.-2.8.jpg\" alt=\"Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file \u00e8 ottica-sub-Fig.-2.8.jpg\" width=\"579\" height=\"340\"><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">&#8211; La <strong><span style=\"color: #008000;\">Lampada al dysplosio iodide (DI)<\/span><\/strong>. Essa&nbsp;si distingue dalle altre lampade per la ricchezza dei suoi colori; \u00e8 costituita da un miscuglio di dysprosio iodide, con vapori di mercurio,. Questa lampada, per le sue caratteristiche, si offre per usi fotografici o di osservazione visuale.<br \/>\n<img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/wp-content\/uploads\/2021\/02\/ottica-sub-lampada-DI.jpg\" alt=\"Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file \u00e8 ottica-sub-lampada-DI.jpg\"><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><strong><span style=\"color: #008000;\">Tutte e tre le lampade precedentemente descritte necessitano<\/span><\/strong>, a causa della loro curva caratteristica non lineare (Volt\/Ampere), <strong><span style=\"color: #008000;\">di un dispositivo equilibratore.<\/span> <\/strong>Nonostante queste sorgenti non abbiano un grande potere riflettente, per le loro caratteristiche, si possono prestare per alcune applicazioni subacquee.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/wp-content\/uploads\/2021\/02\/ottica-sub-comparazione-1.jpg\" alt=\"Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file \u00e8 ottica-sub-comparazione-1.jpg\"><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">In particolare, le lampade <strong><span style=\"color: #008000;\">HSPA,<\/span><\/strong> impiegate per un uso in acque torbide, e <strong><span style=\"color: #008000;\">TI<\/span><\/strong> venivano impiegate con <strong><span style=\"color: #008000;\">telecamere tipo Vidicon<\/span> <\/strong>(ormai soppiantate dalle camere CCD e CMOS). Il <strong><span style=\"color: #008000;\">dysprosio<\/span><\/strong> si presta particolarmente per fotografie a colori (con filtri correttivi colorati), ma pu\u00f2 essere utilizzato per riprese televisive, essendo un ottimo compromesso tra la HSPA e la TI.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><strong><span style=\"color: #008000;\">fine Parte III &#8211; continua<\/span><\/strong><\/p>\n<p><strong><span style=\"color: #008000;\">Andrea Mucedola<\/span><\/strong><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong><span style=\"color: #008000;\">foto di copertina Francesco Pacienza<\/span><\/strong><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><span style=\"color: #ffffff;\">.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Alcune delle foto presenti in questo blog possono essere state prese dal web, citandone ove possibile gli autori e\/o le fonti. Se qualcuno desiderasse specificarne l\u2019autore o rimuoverle, pu\u00f2 scrivere a infoocean4future@gmail.com e provvederemo immediatamente alla correzione dell\u2019articolo<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><a class=\"maxbutton-3 maxbutton maxbutton-pagina-principale\" target=\"_blank\" title=\"tooltip\" rel=\"nofollow noopener\" href=\"http:\/\/www.ocean4future.org\"><span class='mb-text'>PAGINA PRINCIPALE<\/span><\/a><br \/>\n<span style=\"color: #ffffff;\">.<\/span><\/p>\n<p><a class=\"maxbutton-13 maxbutton maxbutton-parte-i\" target=\"_blank\" title=\" tooltip\" rel=\"nofollow noopener\" href=\"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/archives\/54262\"><span class='mb-text'>PARTE I<\/span><\/a> <a class=\"maxbutton-14 maxbutton maxbutton-parte-ii\" target=\"_blank\" title=\" tooltip\" rel=\"nofollow noopener\" href=\"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/archives\/54345\"><span class='mb-text'>PARTE II<\/span><\/a> <a class=\"maxbutton-15 maxbutton maxbutton-parte-iii\" target=\"_blank\" title=\" tooltip\" rel=\"nofollow noopener\" href=\"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/archives\/54349\"><span class='mb-text'>PARTE III<\/span><\/a><\/p>\n<p><a class=\"maxbutton-16 maxbutton maxbutton-parte-iv\" target=\"_blank\" title=\" tooltip\" rel=\"nofollow noopener\" href=\"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/archives\/54419\"><span class='mb-text'>PARTE IV<\/span><\/a> <a class=\"maxbutton-17 maxbutton maxbutton-parte-v\" target=\"_blank\" title=\" tooltip\" rel=\"nofollow noopener\" href=\"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/archives\/54351\"><span class='mb-text'>PARTE V<\/span><\/a> <a class=\"maxbutton-18 maxbutton maxbutton-parte-vi\" target=\"_blank\" title=\" tooltip\" rel=\"nofollow noopener\" href=\"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/archives\/54355\"><span class='mb-text'>PARTE VI<\/span><\/a><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><span style=\"font-size: 18pt;\"><strong><span style=\"color: #008000;\">Fonti<\/span><\/strong><\/span><br \/>\nTesi specialistica Ottica subacquea e sue applicazioni nella guerra mine, 1985, autore Andrea Mucedola<br \/>\nUnderwater Optical Imaging: Status and Prospects di Jules S. Jaffe, Kad D. Moore, John McLean e Michael R Strand<br \/>\nIn Water Photography&#8221;, Mertens, 1970&nbsp;<br \/>\nwikipedia<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p><span class=\"span-reading-time rt-reading-time\" style=\"display: block;\"><span class=\"rt-label rt-prefix\">tempo di lettura: <\/span> <span class=\"rt-time\"> 6<\/span> <span class=\"rt-label rt-postfix\">minuti<\/span><\/span>. . 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