Avevamo detto in altri articoli di questo portale che le dimensioni del sensore sono importanti perché influenzano la capacità della fotocamera di catturare la luce, il dettaglio dell'immagine e le prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione.

Tuttavia, è essenziale notare che le dimensioni del sensore da sole non determinano la qualità complessiva delle immagini; altri fattori come la qualità delle lenti, l'apertura dell'obiettivo, il processore dell'immagine e l'ottimizzazione del software svolgono un ruolo cruciale.

Ed è questo il punto fondamentale da tenere presente quando si parla dei sensori del comparto ottico degli smartphone: a determinare la qualità delle immagini concorrono una serie di variabili.

I sensori delle fotocamere degli smartphone hanno una grandezza che può variare da 1/2.5" a 1/1.8" di pollice e che nello smartphone delle Leica, il Leitz Phone 2 - ricordo solo che questo modello è stato commercializzato solo in Giappone. Sono dimensioni piccole se paragonate a quelle dei sensori aps-c o full-frame, ma sono delle stesse dimensioni dei sensori di alcune fotocamere compatte e di alcune bridge. Pensate ad esempio alla bridge di casa Nikon, la Coolpix B500, che monta un sensore CMOS 1/2.3" da 16 Mp e dispone di uno zoom 40x.

Qui sotto un'illustrazione che mostra le dimensioni dei vari sensori in relazione al formato APS-C.

Gli smartphone con fotocamera hanno soppiantato l'acquisto delle fotocamere compatte

Dando un rapido sguardo ai dati del CIPA - Camera & Imaging Products Association in Japan - sulle fotocamere consegnate, si nota che la consegna delle fotocamere compatte ha subito una decrescita del -18% rispetto al 2022. Non c'è da stupirsi. Come non stupisce il dato negativo delle consegne di reflex con pentaspecchio (-35%) visto che non vengono più prodotte dai maggiori brands sul mercato!

Dunque gli smartphone possono vantare un sensore di grandezza simile a molte fotocamere compatte e bridge presenti sul mercato. E le foto che ci regalano i telefonini - a prescindere dalla conoscenza fotografica di chi fa le foto - sono comunque di buona qualità.

Inoltre gli smartphone possono vantare un sistema operativo che "aiuta" l'utente a fare una bella foto, togliendogli tutti quei rompicapi su diaframma, esposizione, ecc. Inquadra e scatta. La stessa logica delle compatte. E infine, per quanto piccola possa essere, una compatta non ti sta nella tasca dei pantaloni come invece ti sta un telefonino, che qui vince di molto in termini di comodità e praticità.

Ma ritorniamo ai sensori con qualche esempio.

I sensori degli iPhone, con il tempo, sono aumentati di dimensione. Il sensore di un iPhone 14 Pro e di un 15 Pro è di 1/1.28", molto più grande che nei modelli precedenti dove solitamente si aggirava intorno a 1/2.5" (ad esempio nei modelli XS, 11 e 12). Quindi più luce che entra e migliore sarà la qualità fotografica.

Almeno fino alla versione 14, il numero di pixel per il sensore era di 12 e questo ha permesso una maggiore velocità di elaborazione delle immagini da parte del software, che nei telefonini svolge un ruolo importantissimo nella realizzazione della fotografia - vedi anche l'articolo sulla "Fotografia computazionale". In breve, parlando in maniera semplice, è grazie ai calcoli della fotografia computazionale che si è riusciti ad ottenere immagini migliori mai ottenute da sensori così piccoli.

Consideriamo anche il fatto che su uno smartphone – a meno di stravolgerne il design – è impossibile pretendere di avere un sensore grande perché non avremo spazio per la lunghezza focale!

Nella foto sotto: Phil Schiller - Apple marketing chief - parla della maggiore apertura del diaframma e del sensore più grande nell'iPhone 5S.

Cos'è la grandezza dei pixel?

La grandezza dei pixel è un fattore che può influenzare la qualità dell'immagine, ma è solo uno tra molti altri aspetti che contribuiscono alle prestazioni complessive di una fotocamera. Come ricordato all'inizio:

La combinazione di fattori come la grandezza del sensore, la grandezza dei pixel, la qualità delle lenti e l'elaborazione dell'immagine determina l'effettiva capacità di una fotocamera di catturare dettagli e luminosità in diverse condizioni.

La grandezza dei pixel espressa in micrometri (µm) si riferisce alla dimensione fisica di ciascun pixel sul sensore della fotocamera. Un micrometro, o micron, è una unità di misura di lunghezza equivalente a un milionesimo di metro (1 µm = 0,000001 m).

Quando si parla della grandezza dei pixel in fotografia, si sta considerando la larghezza di ciascun pixel sul sensore della fotocamera. Ad esempio, se una fotocamera ha pixel con una grandezza di 1,4 µm, significa che ogni pixel sulla superficie del sensore è largo 1,4 micrometri.

La grandezza dei pixel è un aspetto importante nella fotografia digitale. Pixel più grandi tendono ad essere in grado di catturare più luce e quindi possono essere più sensibili in condizioni di scarsa illuminazione. Tuttavia, il compromesso potrebbe essere la riduzione della risoluzione dell'immagine complessiva, poiché pixel più grandi possono portare a sensori con meno pixel totali sulla stessa superficie.

Riassumendo: più grande è la dimensione dei pixel, più luce riesce a raccogliere, più la foto risultante sarà di maggiore qualità. Il pixel della fotocamera di un iPhone 12, ad esempio, ha una grandezza di 1.4 µm. Nell'iPhone 13 Pro Max la grandezza è invece di 1.9 µm.

Quando il software esagera

Quando il software deve gestire tanti pixel in un piccolo sensore... qualcosa comunque deve farci uscire, per farci contenti. Ecco che vengono messi in gioco dei processi di contrasto locale ed altri simili calcoli per cui l'immagine che ci viene presentata diventa, di fatto, distante dal mondo reale. Diventa un artefatto e non sembra più un'immagine... assomiglia piuttosto ad un dipinto ad acquerello, o ad un dipinto astratto.

Questi artefatti appaiono soprattutto in condizioni di luce non ottimale, nel caso di fotografia HDR, a volte nella simulazione del bokeh via software. In condizioni di luce appropriata gli smartphone ci regalano delle foto di qualità buona, soprattutto se le vediamo sul monitor dello smartphone. Nel momento in cui ingrandiamo la fotografia su un monitor di maggiori dimensioni, o proviamo a fare stampe 50 x 70 cm, ecco che questi artefatti potrebbero uscire allo scoperto.

Ecco qui sotto un chiaro esempio di creazione di artefatti per la produzione di un'immagine. La poca luce nella scena a costretto il Neural Engine dell'iPhone XS a creare dei pixel che cerchio di attenuare il rumore digitale. Vedete come i pixel si siano impastati, lo notate soprattutto nel cappello delle due persone, nei pantaloni e anche nella pavimentazione. Guardato i dati Exif di questa foto si può scoprire che è stata scattata a f/1.8 con tempo di esposizione di 1/50" e a 320 ISO. Il piccolo sensore mostra i suoi limiti.

Infine un piccolo consiglio per settare al meglio il vostro iPhone. Per i video, se utilizzate il formato FullHD, settate la ripresa a 60 fps. Per le foto invece preferite la Compatibilità all'efficienza, come mostrato dall'immagine qui sotto. Come potete leggere, il formato HEIF riduce le dimensioni dei file... ma in questa maniera va anche a perdere informazioni.

Conclusioni

Difficile trarre delle conclusioni su un argomento che sul piano tecnologico è in continua evoluzione. Possiamo però ribadire il concetto espresso inizialmente, e cioè che il progresso tecnologico della fotografia computazionale ha permesso di avere delle immagini migliori che non erano mai state ottenute in passato con sensori così piccoli. A volte sono davvero stupito della bellezza delle foto scattate con il mio iPhone... che ha un sensore così piccolo!

Qualche foto con iPhone XS

Volevo presentarvi qui sotto una piccola galleria di fotografie scattate con un vecchio iPhone XS del 2018, che monta un sensore di 1/2.5" e possiede uno zoom ottico 2x. La grandezza dei pixel di questo sensore è di 1.4μm. Infine, rispetto ai modelli precedenti, la serie X vanta un software aggiornato e notevolmente migliore per l'elaborazione delle fotografie.

iPhone XS apporta delle migliorie anche sul predecessore iPhone X. John Gruber, scrittore e blogger statunitense, ha analizzato la fotocamera dell'iPhone XS arrivando alla conclusione che il sensore è del 32% più grande di quello dell'iPhone X, consentendo alla fotocamera di catturare il 50% di luce in più. E questo, ovviamente, determina un miglioramento qualitativo nelle fotografie. A parità di megapixel - 12Mp per entrambi gli smartphone - l'iPhone XS avrebbe pixel più grandi. Ma la differenza la fanno ovviamente anche i calcoli dell'elaboratore, e mi riferisco al Neural Engine e allo Smart HDR.

Prima di lasciarvi alla visione della Gallery volevo farvi notare un errore software nella modalità ritratto. Come sapete l'iPhone può simulare grazie al software l'effetto bokeh ottenuto in fotografia con le caratteristiche ottiche degli obiettivi utilizzati. Nella foto sotto potete vedere – cerchiati in rosso – i due errori commessi dal neural engine che non ha riconosciuto lo spazio interno agli anelli della catena come sfondo. Mentre il resto della catena va sfumando, questi particolari rimangono a fuoco – in realtà si tratta della parte del cancello dietro alla catena che risulta sfumato via software tranne che per queste due parti. Potete trovare la foto nella sua totalità all'interno della Gallery qui sotto.

• iPhone XS: Gallery in QHD
• iPhone XS: Gallery B&W

Qualche foto con iPhone 12

Rispetto al modello XS la fotocamera di iPhone 12 ha un nuovo grandangolo con focale f/1.6 che permette di catturare il 27% di luce in più regalando foto e video migliori – anche in ambienti poco illuminati. Il sensore rimane però lo stesso dell’iPhone XS, con un fotodiodo di 1.4 μm – mentre nei modelli 12 pro Max si arriva a 1.7 μm, caratteristica che viene presentata nei modelli base a partire dall’iPhone 13.

Oltre al grandangolo, iPhone 12 dispone di uno zoom ottico 2x, mentre lo zoom digitale può arrivare fino a 5x.

Sul versante software invece l’iPhone 12 si distingue e sorpassa il modello XS per la fotografia computazionale introducendo la modalità Notte, Deep Fusion e Smart HDR3. Deep Fusion opera in modalità automatica e serve per migliorare il livello di dettaglio delle immagini. Si attiva solo con la lente grandangolare e non con l’ultra grandangolo e solo quando la luce dell’ambiente è tra i 10 e i 600 Lux. Al di sotto dei 10 Lux si attiva la modalità Notte. Queste funzioni vengono attivate a discrezione del neural engine di Apple.

Qui sotto una slide in occasione della presentazione dell'iPhone, dove si può capire visivamente come funzioni il metodo per migliorare una'immagine attraverso il calcolo computazionale su una serie di foto che vengono utilizzate per creare l'immagine finale.

Lo Smart HDR3, sommando una serie di scatti, fornisce una singola immagine ad ampia gamma dinamica. Un esempio è la foto qui sotto, scattata in una giornata piovosa di Febbraio con una illuminazione non ottimale. Notate come non ci siano zone particolarmente in ombra, come non ci siano zone sovraesposte e come le nuvole siano ben visibili. Merito dell'HDR3.

Quando invece le condizioni di luce sono ottimali, iPhone regala delle buone fotografie, con colori naturali e buon contrasto. Come ho detto in altri articoli la caratteristica delle fotocamere per smartphone è di fare meglio – grazie al software – quello che in passato facevano le fotocamere compatte con sensori così piccoli – stiamo parlando di sensori di 1/2.5” o al massimo di 1/1.7” negli ultimi modelli di iPhone.

Le noti dolenti – con sensori così piccini – si vedono quando la luce ambiente è scarsa o non uniforme, come nel caso qui sotto, all'interno di una biblioteca pubblica. La foto qui sotto è un totale dell'immagine a 1200 pixel di larghezza. Non è male, cosa ne pensate?

Ma se andiamo a fare un crop al 100% dell'immagine appena presentata qui sopra... ahi ahi! Ecco le note dolenti. Vedete come il software abbia fatto del suo meglio per sopperire alla mancanza di dati, andando a interpolare e a ricreare pixel per mitigare il rumore digitale. Il risultato è una sorta di effetto pastello dove le scale di grigio sono mischiate e dunque si va a perdere il dettaglio fine – lo vedete molto bene sulla mouquette. Quindi la visione d'insieme è accettabile... il crop assolutamente no! Succede anche con le reflex professionali – o con le mirrorless – se alzate gli ISO in maniera spropositata.

Non per essere impietoso, ma qui sotto vi propongo una foto analoga, scattata sempre nello stesso posto e con le stesse condizioni di luce, ma con sensore APS-C. La foto è stata scattata con diaframma aperto a f/1.4, quindi con poca profondità di campo. Guardate anche come lo sfumato creato otticamente, cioè dalle caratteristiche dell'obiettivo e non via software, sia molto più graduale e omogeneo. Come potete vedere dal crop al 100% il dettaglio è... beh, giudicate voi.

Qui sotto una galleria di foto realizzate a colori e una in bianco e nero con iPhone 12.