Sono o no 48 megapixel? Il nuovo sensore Sony che sa di fregatura

Prima di tutto una piccola premessa

In questo articolo non mi sto scagliando contro un certo produttore di smartphone o l'altro, non sto nemmeno attaccando Sony per il suo operato. Sicuramente gli ingegneri dell'azienda hanno delle valide motivazione per ogni scelta progettuale effettuata nella realizzazione del sensore e li invito, nel caso stessero leggendo questo articolo, a correggermi o spiegarmi tale scelte in privato o nei commenti qui sotto.

Ovviamente anche i commenti e le obiezioni provenienti da voi lettori sono benvenuti a patto di mantenere la conversazione civile e rispettosa di tutti.

Il Sony IMX586 è davvero un sensore da 48 megapixel?

Nella teoria si, nella pratica un po' meno. Leggendo il datasheet pubblicato da Sony sul proprio sito web è possibile leggere ovunque la frase "sensore per smartphone con 48 megapixel effettivi" e anche la tabella riporta una risoluzione di 8000x6000 pixel che effettivamente equivale a tale numero. Ma diamo una sbirciata più da vicino al sensore...

In un sensore che utilizza una disposizione dei pixel Bayer Array, ogni singolo fotorecettore è filtrato fisicamente per poter far passare solo le lunghezze d'onda della luce verdi, rosse o blu (pratica comune che imita il funzionamento dell'occhio umano). L'elettronica del sensore è poi responsabile per trasformare gruppi di pixel adiacenti nel colore effettivo che è stato "percepito" dal singolo pixel prendendo in prestito le informazioni dai vicini e utilizzando un po' della cara e vecchia matematica. Questo viene fatto prendendo i valori di due pixel verdi (G) di cui viene fatta una media, quelli di un pixel rosso (R) ed di un pixel blu (B).

Sony sull'IMX586 utilizza una disposizione dei pixel chiamata Quad Bayer Array che non è nient'altro che una più classica disposizione Bayer Array (utilizzata praticamente su ogni sensore per smartphone esistente) ma dove al posto di ogni singolo pixel ne sono stati posizionati 4 componendo un quadrato di 2x2. L'articolo dei colleghi di GSM Arena spiega perfettamente il funzionamento della matrice Quad Bayer sugli smartphone Huawei P20 e P20 Pro.

Ora, capirete anche voi come raggruppare 4 pixel dello stesso colore uno vicino all'altro in una matrice Quad Bayer equivalga praticamente ad avere un sensore con matrice Bayer con dei pixel dalla dimensione doppia (misurata sul lato, quadrupla come area). Facendo qualche semplice conto capirete come questo Sony IMX586 sia più vicino alla definizione di 12 megapixel che 48 come tanto acclamato.

Non si può però dire nemmeno che l'informazione sia errata, in quanto ogni singolo fotorecettore è separato dall'adiacente quindi tecnicamente ne sono presenti 48 milioni...

Tanto marketing e molti dubbi

Sony afferma che questa configurazione permetta sia alta sensitività sia alta definizione per il suo sensore. Per quanto riguarda l'alta sensitività non posso dire nulla: raggruppando 4 pixel dello stesso colore assieme si ottiene l'equivalente di un singolo fotorecettore da 1,6 micron, invece dei (miseri) 0,8 micron del singolo recettore luminoso.

Ciò che c'è da ricordare però è che questo è solo di poco più grande se confrontato al più comune Sony IMX363 che dispone di pixel della grandezza di 1,4 micron, senza nemmeno contare che in quel caso i pixel hanno davvero quella dimensione e non sono interpolati. Nell'IMX586, prendendo in considerazione la matrice Quad Bayer (per semplificare, la versione raggruppata risultante in 12MP) vengono simulati dei fotorecettori solo il 30% più grandi rispetto all'IMX363 mentre al contrario, prendendo in considerazione i singoli pixel, abbiamo un'area del 67% inferiore.

Sony afferma però di utilizzare la risoluzione nativa solamente in caso di alta luminosità in quanto pixel così piccoli hanno davvero bisogno di molta luce per performare correttamente. Più è piccolo il fotorecettore più è probabile che appaiano degli artefatti (con conseguente degrado della qualità dell'immagine) al calare della luminosità. Quando la luminosità non è delle migliori viene sfruttato il sistema di raggruppamento dei pixel per diminuire il rumore ed aumentare la sensitività complessiva del sensore (miglior valore SNR) a discapito della risoluzione.

Come abbiamo però visto in precedenza, i fotorecettori sono disposti utilizzando una matrice Quad Bayer ed è qui che sorge il mio più grosso dubbio. Essendo questi pixel fisicamente filtrati per determinate frequenze luminose non è possibile muovere e trasformare una matrice Quad Bayer in una matrice Bayer per sfruttare appieno i 48MP, servirebbe spostare fisicamente i singoli fotorecettori.

Il risultato è quindi solamente un'approssimazione di ciò che un vero sensore a 48 megapixel con matrice Bayer sarebbe in grado di catturare. Come mai? Perché per determinare il colore catturato dai singoli pixel è più difficile contare sulle informazioni dei vicini che hanno molta probabilità di condividerne il colore.

Le dimensioni contano e ci sono altri fattori

Il Sony IMX586 ha una superficie di 30mm² dove deve schiacciare tutti i suoi 48 milioni di pixel. Il sensore è quindi più piccolo del 40 megapixel utilizzato su Huawei P20 Pro e Mate 20 Pro, ad esempio, che misura 45mm² (7,76x5,82mm) e condivide la stessa matrice Quad Bayer. Non solo, ma anche gli ormai estinti Nokia Lumia 1020 (41MP, 58mm²) e Nokia 808 (41MP, 85mm²) fanno molto meglio, con il dispositivo Symbian OS che ancora regna incontrastato come sensore più grande mai inserito nel corpo di uno smartphone (escludendo l'esperimento Panasonic Lumix DMC-CM1).

Inoltre molti altri fattori vanno presi in considerazione come le lenti utilizzate e l'elaborazione che viene fatta ai dati raccolti dal sensore stesso. Ad esempio l'elaborazione dell'immagine messa in atto da Honor e dal suo Kirin 980 sul nuovo arrivato View20 potrebbe essere molto diversa da quella fatta da altri concorrenti che mostrano chip diversi.

Per ora devo ammettere che non sono rimasto impressionato. Ho messo all'opera un Honor View20 a Berlino, dove vivo, ed in questo periodo invernale la maggior parte delle giornate è dominata dal colore grigio. In pieno giorno sono riuscito ad ottenere immagini piacevoli solamente sfruttando le modalità di cattura a 12 megapixel (comunque non a livello di altri smartphone da me testati) ed ottenendo per lo più foto inutilizzabili scattando a 48 megapixel. Ai bordi delle immagini il sensore sembra perdere moltissima qualità e zoomando tra i 48 milioni di puntini dell'immagine invece che notare migliori dettagli ho sempre verificato una perdita di informazioni. Comprereste davvero uno smartphone per fare foto solo di giorno e solamente nelle giornate di sole?

Qui sotto potete vedere due esempi di foto scattate a 48MP di giorno e di notte in situazioni non ideali:

• Immagine A in risoluzione originale | Immagine B in risoluzione originale

Non dico che dobbiate evitare di acquistare questi smartphone che utilizzano il Sony IMX586 ma mi sembra giusto che siate consapevoli che:

1. Più megapixel non corrispondono a necessariamente migliori foto
2. Il sensore non è più grande (e quindi non cattura più luce) rispetto alla concorrenza
3. Il software e l'hardware che lo accompagnano possono fare una enorme differenza nell'era della fotografia computazionale
4. Non dovete farvi imbrogliare dal marketing che ruota attorno a questi enormi numeri di pixel
5. Se i flagship (che sono costantemente sotto la lente di ingrandimento degli appassionati) non utilizzano questo sensore forse una ragione c'è
6. Questa è solamente la mia opinione 🤓

Ora, dopo aver letto questo infinito sfogo personale supportato dai dati che sono riuscito a raccogliere con la ricerca, siate liberi di smentirmi e contraddirmi nei commenti!

Fonte: DP Review