Ho deciso di scrivere questo articolo, molto tecnico, ma spero abbastanza comprensibile, per chiarire i criteri da seguire per un confronto corretto tra le varie fotocamere e fra sensori di diverse dimensioni. Infatti anche su molti siti internet che effettuano test e review di fotocamere spesso queste condizioni non sono rispettate e si fa confusione fra i vari concetti in gioco.
Una delle domande che viene rivolta più spesso dagli amici a chi si interessa di fotografia ed ha la fama di “esperto” è: quale fotocamera produce la migliore qualità d’immagine? Oppure: quale fra queste due fotocamere produce immagini di migliore qualità?

E’ una domanda a cui è difficile, se non impossibile dare una risposta. Infatti è vero che i singoli parametri che solitamente contribuiscono alla qualità d’immagine, nitidezza, contrasto, gamma dnamica, resa dei colori, profodità di campo, qualità dello sfuocato (buckeh), rumore, distorsione, aberrazioni cromatiche,vignettatura, ecc., possono essere isurate, ma è il peso che a ciascuno di essi viene dato per valutare la qualità di un’immagine che è estremamente soggettivo e può essere valutato unicamente dal fotografo che scatta la foto o da chi la guarda.
C’è poi da premettere che molte immagini per essere valide e colpire l’attenzione dell’osservatore non hanno necessariamente bisogno di grande qualità pensate a certe istantanee famosissime di Cartier Bresson o di Capa o anche a tante immagini colte al volo che riproducono un attimo irripetibile o una situazione particolare. Invece altre immagini beneficiano notevolmente di una buona qualità, ad esempio le foto di paesaggio, di architettura, le macro, ecc..
Si deve poi considerare la soglia minima di qualità accettata da ciascuno: questa è estremamente soggettiva. Per fare un esempio con la musica c’è chi è perfettamente soddisfatto di ascoltare la musica in formato mp3, cosa che io trovo assolutamente abominevole in confronto all’ascolto di un LP analogico. Allo stesso modo c’è chi è perfettamente soddisfatto delle foto che ottiene con un cellulare e chi non si accontenta di una DSLR fullframe.
In ogni caso è possibile effettuare dei confronti fra immagini ottenute con fotocamere diverse e soprattutto con sensori di diverse dimensioni, ma si deve stabilire qual è il modo corretto di procedere per effettuare questi confronti. Ci sono ad esempio coloro che si limitano a confrontare le immagini ingrandite al 100 % fianco a fianco sullo schermo del computer. Questi confrontano in realtà non le immagini, ma i relativi pixel e questa metoidologia può portare a conclusioni sbagliate e fuorvianti.
In relatà un confronto corretto dovrebbe essere effettuato fra immagini “equivalenti”. Equivalenti non significa uguali, ma che hanno in comune alcune caratteristiche e alcuni parametri. Queste caratteristiche sono 6 e precisamente:
– uguale prospettiva (cioè uguale distanza fra il punto di ripresa e il soggetto)
– uguale angolo di ripresa dell’obiettivo (se il rapporto fra le dimensioni del formato è lo stesso questo vuol dire anche uguale inquadratura, se è diverso, ad es. 3:2 per le DSLR e 4:3 per le “4/3 e per le compatte, l’inquadratura è leggermente diversa, ma queste differenze che possono variare fra il 4 e l’8 % possono essere trascurate)
– uguale tempo di scatto
– uguale profondità di campo
– uguale esposizione apparente (cioè le foto devono essere tutte esposte correttamente, ma questo non significa che devono essere scattate con lo stesso valore di diaframma, f/stop).
– l’ouput dovrà essere lo stesso, cioè le dimensioni dell’immagine visualizzata dovranno essere le stesse.

Vedremo in seguito le conseguenze se si usano sensori con numero di pixel differente. Pe adesso si ipotizza che tutti i sensori abbiano lo stesso numero di Mpx, ad esemipo 12, cosa vera e verificata sia per le compatte sia per le reflex.
I diversi formati di sensore utilizzati nelle attuali fotocamere digitali si differenziano notevolmente nelle dimensioni: Le compatte usano sensori molto piccoli, generalmete da 1/2,5 con dimensioni di 5,75×4,32 mm e dagonale di 7,19 mm o da 1/1,8, 7,18×5,32 mm e diagonale di 8,94 mm. Le reflex APS o DX hanno un formato di 23,5×15,6 mm e diagonale di 28,21 mm (Canon però ha 22,3×14,9 mm e diagonale di 26,82 mm), quelle 4/3 hanno un sensore di dimensioni 18×13,5 mm e una diagonale di 22,5 mm, le fullframe o FX hanno le classiche misure del fotogramma a pellicola, 36×24 mm e diagonale di 43,27 mm. Come si vede le differenze sono notevoli. Di conseguenza a parità di focale di un obiettivo (ammesso che copra il formato più grande) l’angolo di ripresa visto dai diversi sensori è notevolmente diverso. Quest’angolo dipende dalle dimensioni del sensore e può essere rapportato alla lunghezza della sua diagonale. Quindi per rapportare i relativi angoli di ripresa (o di campo) degli obiettivi in funzione del formato dei sensori si usa il noto fattore moltiplicativo (o di “crop”). Ad esempio un obiettivo di focale 50 mm, per il fullframe considerato “normale” perchè ha un angolo di campo di circa 50°, simile a quello di visione dell’occhio umano, per una reflex APS equivale ad un 75 mm (80 per Canon) con un angolo di campo di circa 30°. In questo caso il fattore moltiplicativo (FM) è 1,5 (1,6 per Canon) su una 4/3 equivale a un 100 mm (FM di 2), per una compatta con sensore da 1/2,5 equivale ad un 300 mm (FM 6). Quindi per avere foto “equivalenti” si devono usare obiettivi di lunghezza focale diversa per i diversi formati dei sensori. Il fattore moltiplicativo (FM) equivale al rapporto fra le diagonali del sensore.
Per quanto riguarda l’equivalenza degli scatti a livello di tempo di esposizione non dovrebbero esserci dubbi.
E’ necessario invece approfondire il concetto di equivalenza a livello di profondità di campo: questa è una quantità soggettiva che dipende dall’ingrandimento della foto, dalla distanza dalla quale si osserva e dal potere risolvente dell’occhio umano. Per determinarla ci si basa sul cosiddetto “circolo di confusione” cioè un circolo sul fotogramma al limite della risolvenza dell’occhio umano: se un dettaglio è più piccolo l’occhio non riesce a distinguerlo e quindi tutti i particolari più minuti di questo circolo risultano ugualmente a fuoco (anche se in realtà non lo sono perchè solo il piano di messa a fuoco lo è). Esistono delle formule matematiche per calcolare la profondità di campo in funzione dell’obiettivo usato e dell’apertura del diaframma, ma è opportuno precisare un concetto fondamentale. La profondità di campo dipende dal diametro fisico dell’apertura del diaframma (dal diametro del “buco” che si vede guardando frontalmente l’obiettivo) e non dal valore f/stop impostato. Questo infatti risulta dal rapporto fra la lunghezza focale dell’obiettivo e il diametro della lente frontale e può essere quindi uguale per obiettivi di lunghezza focale differente, mentre il diametro, cioè l’apertura, del diaframma è diversa. Ad esempio un obiettivo da 80 mm a f/8 ha un’apertura di 10 mm, mentre un 50 mm a f/8 ha un’apertura di 6,2 mm e un 24 mm a f/8 ha un’apertura di solo 3 mm. Ne consegue che, poichè la profondità di campo dipende dall’apertura e non dal valore f/stop, per avere la stessa profondità di campo due foto ottenute da sensori di diverse dimensioni devono essere scattate con diversi valori f/stop, quindi quella scattata con il sensore più grande deve essere scattata con un valore f/stop più grande . Il rapporto fra i valori di f/stop da usare con sensori di diverse dimensioni per ottenere la stessa profondità di campo varia allo stesso modo della lunghezza focale equivalente, cioè si può usare lo stesso valore di fattore moltiplicativo (FM). E’ però più facile esprimere questo valore in f/stop, approssimando questi fattori ad 1/3 di f/stop perchè differenze inferiori non sono significative. Quindi la differenza fra APS o DX e fullframe o FX è di 1 e 1/3 f/stop, fra FX e 4/3 è di 2 f/stop e fra Fx e 1/2,5 di 6 f/stop. In conclusione per ottenere foto con la stessa profondità di campo da una compatta 1/2,5, una reflex 4/3, una APS e una fulframe si deve scattare rispettivamente con un valore f/stop di ad esempio rispettivamente di 2,8, 11, 18 e 22. Questo comporta che l’apertura del diaframma usato (il suo diametro) sarà lo stesso, ma il fattore f/stop sarà diverso, in funzione della diversa lunghezza focale utilizzata. Il fotogramma riceverà, durante l’esposizione, la stessa quantità di luce, ma ovviamente questa si spanderà su tutto il sensore e quindi il sensore più grande riceverà meno luce per unità di superficie. Qualcuno potrà obiettare cjhe chiudendo il diaframma a valori molto alti (f/22) le foto con il sensore più grande saranno degradate dalla maggire diffrazione, ma in realtà ciò non è vero perchè la degradazione prodotta dalla diffrazione è inversamente proporzionale alle dimensioni dei pixel e quindi il sensore più grande, avendo, a parità di numero, pixel più grandi la subirà per valori di diaframma più alti. Al contrario, chiudendo il diaframma si eliminano tutti quei difetti imputabili in alcuni casi agli obiettivi per fullframe, in particolare grandangoli, quali la vignettatura e la minor nitidezza ai bordi.
A questo punto ci si chiederà come è possibile mantenere la stessa esposizione apparente, cioè esporre correttamente il fotogramma, nei vari casi. Ovviamente l’unica possibilità è quella di aumentare in proporzionale la sensibilità dei sensori più grandi rispetto a quelli più piccoli. Così nel nostro esempio su per il sensore da 1/2,5 si esporrà per una sensibilità di 100 Iso per quello da 4/3 occorreranno 1600 iso, per l’APS 4000 iso e per il fullframe 6400 Iso. Il rapporto fra le sensibilità da utilizzare è espresso dallo stesso fattore moltimlicativo FM visto precedentemente
Il rumore prodotto da un sensore dipende, a parità di tecnologia e di generazione, dalle dimensioni dei suoi pixel e dalla sensibilità a cui viene utilizzato, quindi il rumore prodotto nelle foto scattate con i sensori più grandi, a parità di numero di pixel e di tecnologia, in queste condizioni sarà lo stesso. Il sensore più grande perde in questo caso il vantaggio di produrre minor rumore. Queste sono le condizioni da rispettare per scattare foto”equivalenti” con sensori di diverso formato.
Ma allora perchè si dovrebbero usare sensori più grandi (fullframe) e perchè si dice che le reflex, con sensori più grandi delle compatte, producono minor rumore?
In realtà quelle illustrate sono le condizioni necessarie per scattare foto “equivalenti”, ma in pratica spesso, anzi direi quasi sempre, non si lavora così.
Con un sensore più grande è possibile modificare alcuni dei parametri di scatto e quindi scambiare ad esempio profondità di campo col rumore, oppure tempo di scatto con rumore.
Nel caso in cui non serva una grandissima profondità di campo, come quella prodotta SEMPRE dalle compatte, ma anzi si voglia isolare il soggetto dallo sfondo, oppure si fotografi un soggetto lontano (all’infinito o oltre la cosiddetta distanza iperfocale, al di là della quale tutto è a fuoco) con una reflex fullframe (o anche APS) si potrà aprire il diaframma e ridurre la sensibilità usata. Lo stesso si potrà fare aumentando il tempo di scatto quando la luce presente garantisce comunque un tempo adeguato per evitare il mosso o si usa una macchina con stabilizzatore (indifferentemente sul sensore o sull’obiettivo). In questo modo si utilizzerà una sensibilità più bassa, ottenendo foto con valori di rumore inferiori a quelli di una fotocamera con sensore più piccolo. In pratica normalmente si lavora così perchè nella realtà non sono molti i casi in cui si vuole tutto a fuoco, tranne alcune eccezioni come le foto di architettura. In questi casi, se non c’è molta luce,  si dovrà usare un treppiede.
Con una compatta invece non sarà mai possibile ottenere gli stessi risultati perchè si dovrebbero usare valori di f/stop che non sono disponibili (la compatta con f/stop più basso, f/2.0, è la Panasonic LX3). Ad es con una fullframe si potrebbe usare un obiettivo f/2,8: per ottenere la stessa stessa stretta profondità di campo che questo consente una compatta dovrebbe poter lavorare con un f/stop di 0,37 che non esiste. Ancora peggio se si usasse un obiettivo f/1,4, disponibile per fullframe e APS. Con una compatta si avrà quindi sempre, a parità di focale equivalente, una grande profondità di campo. Per qualcuno questo potrebbe anche essere un vantaggio, ma normalmente non è così ed è meglio disporre della flessibilità che ci può consentire di scegliere come scattare al meglio una foto.

Naturalmente la qualità finale ottenibile da una fotocamera resta sempre soggettiva perchè ciascuno darà un peso differente ai vari parametri che la compongono in funzione delle sue valutazioni e del suo modo di fotografare. Si dovranno poi considerare molti altri fattori quali il peso, l’ingombro, l’ergonomia, la qualità e vastità del parco di ottiche disponibili ed il prezzo.
Queste considerazioni, come ho detto, sono valide se l’output prodotto dai vari sensori ha le stesse dimensioni, cioè se hanno gli stessi pixel. Ma come comportarsi per confrontare foto prodotte con sensori con numero di pixel diverso e quindi di dimensioni diverse se confrontate sul computer al 100 %. In questo caso l’unica possibilità concreta ed obiettiva per poter confrontare le foto è quella di ridimensionare le foto scattate con il sensore con meno pixel almeno al valore del sensore con il numero maggiore di pixel o, in alternativa, ridimensionare tutte le foto ad un valore di pixel superiore a tutti, corrispondente a quello di una stampa di grandi dimensioni per la quale si vuol valutare la qualità. In questo modo si potrà avere una valutazione obiettiva ed indipendente dal numero di pixel e dalle dimensioni del sensore, della qualità delle foto prodotte, come fa DXOMark, standardizzando le dimensioni dell’output per le sue valutazioni. Ridurre invece il numero di pixel del sensore con il numero più alto a quelle del sensore con meno pixel sarebbe scorretto (anche se nei miei articoli l’ho fatto) perchè farebbe perdere dei dettagli presenti in quello con più pixel a favore dell’altro.
Infine vorrei sfatare il mito che un sensore più grande, fullframe, richieda obiettivi migliori di uno più piccolo, APS. In realtà è vero il contrario. Infatti una fotocamera con sensore APS deve avere un obiettivo con una risolvenza 1,5 volte superiore per compensare il fatto che il sensore e di conseguenza i pixel sono più piccoli ed una 4/3 deve avere una risoluzione circa doppia (in realtà un po’ meno per il differente rapporto dimensionale dei formati). Basta in realtà farsi un semplice conto per capirlo: un sensore da 12 Mpx formato 3:2 ha 4288 pixel sul lato più lungo. Se è fullframe questo sarà di 36 mm e quindi si avranno 4288/36=120 pixel per millimetro, corrispondenti a 60 linee/mm, una risoluzione che la maggior parte degli obiettivi non ha difficoltà a raggiungere. Per un sensore APS i valori sono invece 4288/23,5=182 pixel per millimetro, corrispondenti a 91 linee/mm, risoluzione che solo i migliori obiettivi raggiungono. Per il formato 4/3 i valori sono 4288/18=238, cioè 119 linee/mm, il doppio di una fullframe. Si deve inoltre considerare che la curva di trasmissione della luce (MTF) che indica la capacità di un obiettivo di differenziare i valori di intensità di luce fra due punti adiacenti, uno bianco ed uno nero, varia al variare delle dimensioni dei punti, calando e quindi differnziando di meno i punti, al diminuire delle loro dimensioni, cioè come si dice all’aumentare della frequenza spaziale di utilizzo. Ciò spiega perchè, per gli obiettivi che possono essere utilizzati sia su fulframe che su APS, i migliori risultati si ottengono sulle fullframe. E’ verò che con le APS si sfrutta solo la parte centrale del cerchio di copertura dell’obiettivo, che da risultati migliori, ma qusto non basta a compensare la necessità di maggior risoluzione se non in casi particolari come per il Nikon 70-200/2,8 VR ottimizzato in particolare per l’APS (vedi il test di DPReviw a confronto con l’equivalente Canon). Per i grandangoli potrebbe esseci qualche problema di maggior vignettatura e distorsione ai diaframmi più aperti, ma come abbiamo visto con una fulframe è possibile scattare foto equivalenti con diaframmi più chiusi, minimizzando questi fenomeni.
Mi rendo conto che questo articolo è pesante e difficile e non dice nemmeno tutto quello che ci sarebbe da dire per esaurire l’argomento, ma era una premessa necessaria per un corretto confronto fra le diverse fotocamere e ringrazio chi ha avuto la pazienza di leggerlo fino in fondo.