Più megapixel = più qualita?


Bentornati ragazzi nell’angolo della lettura del mio blog, che tratta argomenti e curiosità varie spesso associate anche a leggende metropolitane.

Quest’oggi si parla di megapixel! Spesso quando compriamo una nuova fotocamera, ci viene detto: “Bella, quanti megapixel ha?” .. come se questa fosse una specie di unità di misura della qualità della nostra macchina.

CMOSIS by Leica

Non c’è bisogno di dire che tutto ciò è ovviamente falso!

Per capire cosa sono i megapixel e quanto la loro presenza influisca sulla nostra foto finale, dobbiamo come sempre partire dalle basi.
In questo caso partiamo dal funzionamento di un sensore fotografico digitale.


CMOS vs CCD

In anzitutto precisiamo che esistono in commercio sia sensori CCD che sensori CMOS. Solitamente i CCD sono utilizzati per webcam e fotocamera compatte, mentre i CMOS per le reflex.

Qual’è la differenza tra i due tipi di sensore appena citati?

Ognuna delle due tecnologie ha i suoi punti di forza e i suoi svantaggi, ed ovviamente non potrò dilungarmi molto nelle descrizioni.

In particolare il CCD crea immagini di alta qualità ed è meno sensibile al rumore rispetto al CMOS,  infatti webcam CCD vengono spesso utilizzate per riprese di astrofotografia spinta, in cui si utilizzano altissime sensibilità e tempi, con soggetti totalmente al buio (le stelle appunto).

Di contro però abbiamo che i CCD sono molto più costosi ed utilizzano molta più energia oltre ad essere meno complessi dei CMOS.

Ad oggi ovviamente il divario tra le due tecnologie è sicuramente diminuito, ed è grazie al costo inferiore di produzione che troviamo ovunque i sensori CMOS.

Detto ciò, vediamo come influisce il nostro sensore per la cattura di una foto.

 

Come funziona il nostro sensore?

Il sensore della nostra fotocamera è formato da alcuni componenti piccolissimi chiamati fotorecettori, che non fanno altro che ricevere la luce che passa tramite l’obiettivo, e ne calcolano l’intensità tramite carica elettrica.

Per fare un esempio possiamo dire che se in un punto della scena inquadrata abbiamo tutto nero, avremo che il fotorecettore registrerà una carica elettrica pari a “0”. Se invece abbiamo tutto bianco il fotorecettore segnerà 1. Ed ovviamente in mezzo ci staranno tutte le sfumature di luminosità catturata.

Questi piccoli componenti alla fine creano un “pixel”, ovvero un quadratino (a volte sono rettangolari, dipende dal formato) che va a comporre la nostra immagine finale.

Ad esempio per una foto di 12Megapixel, avremo bisogno di un sensore che generi una foto con 4000 pixel in orizzontale e 3000 in verticale (4000×3000 = 12 milioni di pixel = 12megapixel).

 

I colori

Se ci avete fatto caso però, non abbiamo parlato dei colori! Come fa il nostro sensore a catturare i colori della nostra scena, se salva delle cariche elettriche che corrispondono alla scala dei grigi?

Un giorno un signore (ricercatore Kodak) di nome Bryce Bayer, inventò una particolare specie di griglia da apporre davanti al sensore che permetteva di rendere le immagini a colori; esistono anche altri tipi di pattern, ma la matrice di Bayer è attualmente la più utilizzata.

bayer

Come funziona questa specie di griglia? Abbiamo una matrice 2×2 nei quali compaiono 2 valori di verde per ogni blu e rosso presente.

Questa griglia applicata sul sensore, non fa altro che far passare in ognuno degli slot, un solo colore per volta tranne il verde che è ripetuto perché il nostro occhio è più sensibile appunto al verde.

In questo modo anziché avere nel sensore delle informazioni  che dicono la quantità di luminosità totale ottenuta, abbiamo una classificazione per colore.

Facciamo un esempio pratico immaginando che le cariche vadano da 0 (nero) a 100 (bianco); mentre prima avremmo ottenuto un qualcosa di questo tipo:

Foto finale = 0 10 20 40 51 86 80 100

Ora otteniamo un qualcosa del genere:

Blu = 0 52 47 42 05 84 08 56
Verde = 04 38 04 08 54 86 46Rosso = 15 48 08 46 08 04 64
Verde = 03 84 84 08 64 86 46 81

Bayer3

Come si può vedere nell’immagine qui sopra, otteniamo le cariche elettriche per ogni componente di colore.

 

Demosaicizzazione

Cosa succede dopo aver registrato questi dati? I dati vengono salvati in un formato chiamato RAW (ovvero grezzo) che non contiene una vera e propria immagine, ma tutti i dati catturati dal sensore.

Tramite un software che riesce a leggere questo formato RAW, viene fatta la cosiddetta demosaicizzazione che individua le matrici di colore e le somma per avere un pixel colorato, che unito agli altri milioni, va a formare la nostra immagine finale a colori.

 

Più megapixel = più informazioni = più qualità?

Più informazioni si, più qualità dipende dalla grandezza del nostro sensore!

Vi faccio un esempio: Immaginate di essere in una pista di ballo in cui la musica è il tango ed il biglietto costa 5€. Se la pista misura 2 metri per 2 metri, avere 3 ballerini ci assicura un ottimo spettacolo (qualità) ma soli 15€ di incasso (informazioni).

Mettendo invece 10 ballerini, vedremo solo tante persone che sbattono l’un l’altra perché appunto la pista è troppo piccola (minor qualità), anche se avremo 50€ di incasso (informazioni)!

Avere tanti megapixel, ci assicura piu dettagli specialmente se andiamo a ritagliare la foto, ma se il sensore non è adeguatamente grande, tutti quei fotorecettori saranno talmente vicini, piccoli e compressi, da fornirci una pessima qualità fotografica.

Ecco spiegato il motivo per il quale 14megapixel in una fotocamera compatta (che ha un sensore di 1/2.3 pollici), restituisce foto peggiori di ad esempio una reflex fullframe (che ha un sensore da 36x24mm) da 12megapixel.

 

Stampa e Crop

Molti scelgono una fotocamera con tanti megapixel perché stampano molto, oppure fanno grandi ritagli.

Riguardo ai ritagli sono d’accordo, perché ad esempio chi fa caccia fotografica di animali molto distanti, tenderà a prendere un sensore APS-C (24x15mm circa) per avere un fattore di crop iniziale, con abbastanza megapixel ed alte sensibilità gestibili da poter ritagliare e quindi avvicinare  il soggetto lontano da lui ripreso.

Riguardo alle stampe invece, sappiate che per stampare la classica foto formato famiglia (in genere 13x18cm) bastano soli 3megapixel!

 

Spero come sempre di esservi stato utile… alla prossima!



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