lunedì 24 gennaio 2022

Le dimensioni del Sensore contano?

Glauco Silvestri
E' trascorso parecchio tempo da quando pubblicai il mio Corso di Fotografia, qui sul blog. L'idea di scriverne un nuovo capitolo, dopo tanto tempo, nasce dalla mia nuova passione, quella dei droni, e da una questione piuttosto vivace che anima questo mondo, proprio in questo periodo.
I droni, fino alla fine dello scorso anno, avevano tutti - salvo rare, e piuttosto costose, eccezioni - un sensore Cmos da 1/2.3" montato a bordo. Solo di recente, i costruttori, per migliorare la qualità fotografica, ma anche video, specie in basse luci, dei loro prodotti, hanno cominciato a montare sensori sempre più grandi e sempre più performanti. Da qui è partito il dibattito, con iperboli e considerazioni non sempre molto solide, su cosa fosse meglio e cosa, invece, no.
Giusto per dovere di cronaca: i sensori da 1/2.3" sono solitamente montati sulle fotocamere compatte, e sulle fotocamere bridge. Mirrorless e Reflex montano sensori molto più grandi... 
E ora cerchiamo di capire cosa sia meglio, perché lo sia, e quali fattori tenere in considerazione nel selezionare il sensore giusto per le nostre esigenze, e di conseguenza, la fotocamera giusta... Anche perché se è vero che il sensore sostituisce la pellicola dei vecchi tempi, è anche vero che, al contrario della pellicola, il sensore non lo possiamo cambiare, e una volta scelto, ce lo dobbiamo tenere finché non valuteremo il cambio della fotocamera.

Il sensore, è un dispositivo elettronico che raccoglie la luce proveniente dall'obiettivo, la scompone nei colori primari, traduce tutto in impulsi elettrici, i quali vengono poi elaborati da un microprocessore per ottenere l'immagine finale.
La tecnologia alla base dei sensori è - spiegata in soldoni - strutturata in modo molto semplice. Su di esso sono disposti tanti elementi sensibili, i pixel. Le fotocamere commerciali, solitamente, hanno circa venti milioni di pixel, quelle professionali possono tranquillamente raddoppiare, se non triplicare, questo numero.

Ogni singolo pixel è composto, attraverso differenti tecnologie (n.d.r. La più comune è il filtro di Bayer), da tre elementi sensibili, uno per ogni colore primario (n.d.r. Rosso, Verde e Blu). 
Quando il pixel viene colpito dalla luce proveniente dall'obiettivo, questo genera un piccolo segnale elettrico, che viene rilevato dal microprocessore, ed elaborato per ottenere l'immagine. 

Possiamo quindi pensare all'immagine prodotta dalla fotocamera come una sorta di puzzle dove, a parità delle dimensioni, maggiore è il numero di tessere, migliore è la sua qualità perché le singole tessere sono difficili da distinguere mentre la si guarda.

Ragionando in questo modo, avere un sensore con un alto numero di pixel aiuta ad ottenere immagini di maggiore qualità a parità di dimensioni, ma non è tutto oro quello che luccica... 

Come sempre, la tecnologia ci pone di fronte a determinati limiti che vanno presi in considerazione. Ma ne parliamo tra poco... Prima affrontiamo l'argomento 'dimensioni del sensore'!


Come anticipato all'inizio, il mercato della fotografia ci permette di scegliere le dimensioni fisiche del sensore. Partendo dal principio che quelli più grandi sono i Full Frame (n.d.r. In realtà esistono sensori ancora più grandi, ma se guardiamo alle fotocamere Reflex come focus della nostra attività, allora possiamo prendere per vero questo postulato), e hanno dimensioni identiche al singolo scatto di una pellicola da 35mm. Poi si scende ai sensori APS-C, usate nelle Reflex digitali più economiche, e di dimensioni leggermente inferiori; poi i Micro 4/3, uno standard per le fotocamere Mirrorless; i sensori da 1 pollice; e via così, sempre più piccoli, fino ai sensori delle fotocamere compatte, e agli ancora più piccoli sensori degli smartphone.

Il principale vantaggio di un sensore grande è quello di poter catturare più luce dei suoi fratellini minori. 

Il principale svantaggio di un sensore grande è che le lenti di cui ha bisogno devono essere più grandi, e di conseguenza, a parità di apertura e di profondità di campo rispetto a un sensore più piccolo. Ovviamente, una lente grande è molto più costosa e pesante, di conseguenza, una fotocamera full frame richiede ingombri non indifferenti, e portafogli ben forniti.
La portabilità, e il costo dell'attrezzatura, diventano quindi elementi discriminanti sulla scelta del sensore. 

  • Fotografi naturalisti, che devono viaggiare con uno zaino sulle spalle, devono prendere in considerazione il peso dell'attrezzatura prima di fare l'acquisto.
  • Fotografi dedicati alla Street, che cercano discrezione in ambito urbano, dovranno considerare le dimensioni dell'attrezzatura per non essere troppo visibili e perdere, di conseguenza, la genuinità degli scatti.
  • Fotografi che lavorano in studio, non avranno problemi con la dimensione dell'attrezzatura, ma dovranno valutarne il suo costo (corpo macchina e obiettivi).
A tutto ciò, va aggiunto il principio fisico che permette il funzionamento dei singoli pixel, e ovviamente, i suoi limiti, specie se i sensori sono dotati di un numero di pixel considerevole... 
Ora vi spiego dove sta il problema... Ed è un problema soprattutto per chi vuole fare fotografie con basse luci, o in notturna. Come avevo accennato in precedenza, ogni singolo pixel genera dei piccoli segnali elettrici per ognuno dei tre colori primari, i quali vanno al microprocessore, che li elabora e produce l'immagine.

Quando la luce è alta, il sensore è ben illuminato, tutto va bene e non ci sono problemi. 
Quando la luce è bassa, per ottenere un buon segnale dai pixel, il microprocessore aumenta la sensibilità del sensore, e qui cominciano i guai...

Consideriamo sensori di dimensioni differenti, ma con lo stesso numero di pixel. Diciamo che sono 20 milioni di pixel. Come potrete immaginare anche voi, un sensore piccolo avrà pixel più piccoli, per poter arrivare ai 20Mpx che ci siamo prefissati. Man mano che le dimensioni del sensore crescono, di conseguenza, le dimensioni dei pixel aumentano.

Se un sensore piccolo viene sottoposto a basse luci, l'aumento della sua sensibilità crea un problema di "rumore" nell'immagine già con ISO bassi. Il "rumore" è generato dalle interferenze elettriche che si generano tra pixel e pixel. Essendo tirati per il collo, alla loro massima sensibilità, i pixel cominciano a percepire il segnale elettrico prodotto dai pixel vicini, e a confonderlo come se fosse luce percepita. Ciò può provocare colori falsati, o errati livelli di luminosità, e più in generale, un rilevamento errato di ciò che proviene dalla lente. 
Con il crescere delle dimensioni del sensore, anche le dimensioni dei pixel lievitano, e  di conseguenza anche la loro immunità alle interferenze elettroniche provenienti da chi li affianca, perché possono contare su una maggiore dimensione della superficie ricevente, e una minore necessità di portare la loro sensibilità al massimo.


Indicativamente, i 400 ISO di un sensore da 1/2.3" sono equivalenti ai 6400 ISO di un sensore Full Frame.

Volendo concludere questa analisi, le dimensioni del sensore contano parecchio sulla resa della fotocamera, ma è evidente che non sono l'unico parametro che va valutato.
  • Le fotocamere con sensore piccolo sono solitamente più compatte, hanno lenti meno costose a parità di luminosità, che permettono focali molto lunghe in dimensioni "da taschino", ma lavorano bene solamente in buone condizioni di luce.
  • Le fotocamere con sensore grande sono solitamente ingombranti, hanno lenti voluminose, molto costose, e solitamente è raro che raggiungano focali molto lunghe, ma lavorano molto bene in condizioni di bassa luminosità.
Bisogna inoltre tener conto che i costruttori sono spesso invogliati ad aumentare il numero di pixel sui sensori di grandi dimensioni, non tanto per migliorare le prestazioni delle fotocamere, bensì per il fatto che sono ben consci del mercato, e che il numero alto di megapixel ha un effetto calamita verso gli appassionati danarosi, sempre pronti a correre dietro l'ultimo modello... Un po' come accadeva in passato con i megahertz dei processori Pentium agli inizi degl'anni novanta!


Di contro, la tecnologia migliora sempre più, e la spinta tecnologica ad avere sensori Full Frame con molti megapixel, ha portato a migliorare la tecnologia dei sensori stessi, a renderli sempre più robusti alle interferenze elettroniche, e sempre più capaci nel lavorare in condizioni di scarsa luce. 
Tutto ciò si riversa anche sui sensori di taglio inferiore, rendendo le fotocamere sempre più performanti indipendentemente dalla loro taglia

Va anche aggiunto, come postilla finale, che l'ottica vuole sempre la sua parte. Bisogna valutare anche le sue caratteristiche, e il mercato delle fotocamere compatte ha cominciato a popolarsi di macchine dotate di obiettivi molto luminosi (n.d.r. Le Premium, le Pro e le Semi-Pro), cosa che ovviamente aiuta a mitigare le problematiche dei sensori di cui sono dotate.



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About the Author

Glauco Silvestri / Author & Editor

Vivo a Bologna. Vivo per le mie passioni. Scrivo, leggo, amo camminare. Adoro il cinema, amo tantissimo le montagne. Sono cresciuto a suon di cartoni di Go Nagai e Miyazaki.
Mi guadagno da vivere grazie all'elettronica. Lavoro nella domotica, e nell'illuminazione d'emergenza, per una grossa azienda italiana. Ci occupiamo di sicurezza, salute, emergenza... ma anche di energia pulita. Il mio sogno sarebbe vivere grazie ai miei libri, ai miei disegni, alle mie fotografie... Ma onestamente, suppongo di essere più bravo nel mio attuale lavoro. Ciò non significa che io rinunci a provare, tutt'altro, faccio di tutto per migliorare, crescere, ottenere il meglio che posso nei miei lavori, che siano racconti, digital painting, fotografie...
Ovviamente, oltre a ciò, sono anche un blogger, ma se state leggendo questa breve nota, vuol dire che già lo sapete.

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