Per informazioni di base sul funzionamento di una fotocamera digitale vedere questa pagina del mio Primer di Computer Grafica.

Il numero di fotoni (cioè la quantità di luce, cioè l'esposizione) che entrano nell'obiettivo di una fotocamera digitale e raggiungono il sensore (CCD o CMOS) dipende da:

• regolazione della sensibilità;
• apertura del diaframma;
• tempo di esposizione (o velocità di scatto o velocità dell'otturatore).

La sensibilità è analoga a quella della pellicola (ASA/DIN/ISO) e ora nelle macchine digitali viene simulata. In alcune è fissa (generalmente a 100) in altre è regolabile.

L'apertura è il diametro del foro nel diaframma dell'obiettivo. Se il diametro del foro si dimezza passando da d₁ a d₂, l'area del foro diventa quattro volte più piccola.

La lunghezza focale dell'obiettivo è costante, per esempio uguale a nd₁. Se il diametro del foro si dimezza passando da d₁ a d₂, la lunghezza focale dell'obiettivo, che rimane costante, verrà espressa da nd₁ = 2nd₂. Dunque i diametri dei diaframmi in termini di lunghezza focale sono d₁ = LF/n e d₂ = LF/2n e le aree

I valori di apertura sono indicati con i numeri f (unificati a livello internazionale): f/1 indica un diaframma totalmente aperto, f/1.4 un diaframma che fa passare metà della luce del precedente, f/2 ancora metà del precedente e così via passando per 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22, 32.

Il tempo di esposizione è la durata dell'apertura del diaframma, per esempio 1/15 di secondo, 1/30, 1/60, 1/120 e così via.

Sensibilità, apertura del diaframma e tempo d'esposizione determinano il numero di fotoni, cioè la quantità di luce, che raggiungono i singoli pixel del sensore, cioè l'esposizione della fotografia.

Poiché ogni scatto di sensibilità, di apertura di diaframma, di tempo di esposizione raddoppia o dimezza il numero di fotoni che entrano nell'obiettivo, è comodo pensare a questi impostazioni (di sensibilità, di apertura di diaframma, di tempo di esposizione) in termini di valori di esposizione VE.

• Se si passa da f/8 a f/5,6 l'obiettivo viene aperto di 1 VE.
• Riducendo la velocità dell'otturatore da 1/250 a 1/500 si riduce l'esposizione di 1 VE.
• Aumentando da 100 a 200 ISO la sensibilità, il sensore diventa più sensibile di 1 VE.

Il numero di fotoni che raggiunge il sensore (cioè l'esposizione) rimane invariato se si aumenta l'apertura e si diminuisce della stessa quantità il tempo (o viceversa). Cambia però la qualità dell'immagine. Se l'immagine è statica, l'apertura ha un effetto sulla profondità di campo. Se l'immagine non è statica, diminuendo il tempo (e aumentando l'apertura) si riesce a congelare l'immagine; aumentando il tempo (e diminuendo l'apertura) si cattura il movimento.

In una fotocamera digitale, i dati catturati dal sensore con profondità 8, 10, 12 o più bit, costituiscono l'immagine RAW (cioè grezza, cruda) che è una immagine monocromatica.

Questi dati vengono successivamente interpretati dal software contenuto nel microprocessore della macchina che in dettaglio esegue (su ogni pixel) le seguenti elaborazioni:

• demosaicizzazione, interpolazione raw, fatta dal processore della camera con qualche algoritmo, di solito scartando i bit oltre l'ottavo; per chi vuole approfondire c'è un lavoro di Ting Chen sui vari algoritmi di demosaicizzazione (ne sono illustrati 13). Altri metodi sono descritti da R. Ramanath.
• elaborazioni di conversione lineare
  • correzione esposizione;
  • bilanciamento del bianco;
• altre eventuali elaborazioni
  • rimozione rumore/artefatti;
  • applicazione curva di tonalità,
  • applicazione profilo della camera (cioè conversione di colore ad un profilo standard);
  • regolazione contrasto, luminosità, saturazione;
  • regolazione colore (globale, selettivo);
  • ritocco;
  • ridimensionamento;
  • messa a fuoco (sharpen).

Dunque l'immagine RAW è in uno spazio proprietario (che non è noto). Alcune fotocamere (almeno le più costose) convertono internamente da questo spazio proprietario in uno spazio standard (di solito sRGB o AdobeRGB).

Alcune fotocamere (poche, per esempio Canon EOS 10 D) sono in grado di incorporare il profilo ICC nell'immagine. Se il profilo è incorporato abbiamo tutte le informazioni sul colore che servono e si può importare la fotografia nel computer senza problemi.

Se il profilo non è incorporato (la grande maggioranza delle fotocamere non lo incorpora) è comunque possibile che la camera abbia catturato in uno spazio standard. Per esempio la Nikon D70, le Olympus E-10 E-20 e la Minolta DiMAGE 7Hi (non la DiMAGE 7) catturano immagini (anche) in AdobeRGB (Minolta fornisce i profili delle proprie fotocamere, che contengono tag proprietari). Nell'importazione sarà necessario assegnare manualmente il profilo all'immagine.

Se il profilo non è incorporato, e l'immagine è in uno spazio proprietario non standard è necessario creare il profilo della fotocamera.