la dimensione del sensore fotografico (fattore di crop)

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Non tutte le macchine fotografiche sono uguali e non tutte hanno lo stesso prezzo. A parte tutta una serie di caratteristiche  peculiari che possono fare o meno lievitare il prezzo, uno dei pezzi forti di una macchina fotografica è il sensore, o meglio la dimensione del sensore fotografico.

Il sensore fotografico è il cuore della macchina fotografica ed è diverso, da modello a modello, sia per tecnologia impiegata sia per dimensioni. E proprio la dimensione del sensore è un parametro fondamentale quando si valuta un apparecchio fotografico in quanto incide direttamente su tantissime cose come la profondità di campo, la quantità di rumore, gamma dinamica, lunghezza focale delle lenti e dimensioni delle stesse.

Come si misura la dimensione del sensore fotografico

I sensori sono, per convenzione, misurati in pollici. Inoltre, la metodologia di misurazione applicata (da cui la convenzione usata per il loro formato) è direttamente legata al modo in cui venivano misurati i tubi catodici dei televisori.

Ovvero: il rapporto che indica un sensore (esempio 1/1.8″) non è altro che il diametro esterno (in pollici) del vetro che ricoprirebbe i fosfori nel caso in cui si trattasse di un televisore.

Per ottenere la dimensione del “diametro” del sensore, partendo dal valore fornito dal produttore, non dovete fare altro che effettuare la divisione dei due valori (per esempio 1/1.8=0.555) e moltiplicare per 25.4 (ovvero il valore in mm di un pollice): 1/1.8″ = 0,555*25.4mm =14.11mm. La diagonale è quindi pari a (diametro del cerchio /pi greco *2), quindi 2 x (14.11/3.14) = 8.98mm.

Sensore e tubo catodico
Il sensore rapportato al “cerchio”, come nei vecchi tubi catodici

Per convenzione, il formato “full frame” 35mm (che tra l’altro misura 36x24mm), genera un’immagine ad ingrandimento pari ad 1. Tutti gli altri sensori, più piccoli di dimensioni, saranno in grado di catturare una parte solo dell’immagine catturabile con un 35mm, ovvero agiranno come se “ingrandissero” una parte dell’immagine catturata da un 35mm. Il fattore di ingrandimento equivalente è solitamente indicato con il nome di fattore di crop.

Nel disegno qui di seguito possiamo vedere, in maniera molto rapida, l’area catturata dai singoli sensori, mentre sull’asse sinistro è riportato il fattore di crop, ovvero l’ingrandimento (o meglio la riduzione di area) fotografata: un sensore APS di Nikon per esempio, moltiplica per 1.5 l’area fotografata rispetto ad un full frame.

dimensione sensori
le differenti dimensioni dei sensori, rapportate in un comodo schema

Di seguito una tabella nella quale potete trovare la dimensione del sensore (o meglio dei sensori) più comuni.

Tipo SensoreDiagonale (mm)Lunghezza (mm)Altezza (mm)Fattore di Crop
1/10″1.601.280.9627.04
1/8″2.001.601.2021.65
1/6″3.002.401.8014.14
1/4″4.003.202.4010.81
1/3.6″ (Nokia Lumia 720)5.004.003.008.65
1/3.2″ (iPhone 5)5.684.543.427.61
1/3″ (iPhone 5S)6.004.803.607.21
1/2.7″6.725.374.046.44
1/2.5″ (Nokia Lumia 1520)7.185.764.296.02
1/2.3″7.666.174.555.64
1/2″8.006.404.805.41
1/1.8″8.937.185.324.84
1/1.7″9.507.605.704.55
1/1.6″10.078.086.014.30
2/3″ (Nokia Lumia 1020)11.008.806.603.93
Standard 16mm film frame12.710.267.493.41
1/1.2″ (Nokia 808 PureView)13.3310.678.003.24
1″15.8613.208.802.72
4/3 (quattro terzi)21.6017.30132.00
1.5″23.3618.70141.85
Sigma Foveon X324.9020.7013.801.74
Canon EF-S, APS-C26.8222.3014.901.61
Standard 35mm film frame27.2022.016.01.59
Nikon APS-C28.2–28.423.6–23.715.601.52–1.54
Canon APS-H33.5027.9018.601.29
35mm full-frame,43.1–43.335.8–3623.9–241.0
Leica S5445300.80
Pentax 645D5544330.78
Standard 65mm film frame57.3052.4823.010.76
Kodak KAF 39000 CCD[29]61.304936.800.71
Leaf AFi 1066.5756360.65
Medio Formato (Hasselblad H5D-60)67.0853.740.20.65
Phase One P 65+, IQ160, IQ18067.4053.9040.400.64
Medio Formato 6×4.57056420.614
Medio Formato 6×67956560.538
Medio Formato 6×78767560.505
Grande Formato 4×5150121970.29
Grande Formato 5×72101781270.238
Grande Formato 8×103002542030.143

Lunghezza focale equivalente

Avete presente la lunghezza focale che trovate scritta sulle lenti? Quei valori sono sempre rapportati ad un sensore full frame e non al sensore che equipaggia la macchina fotografica ed il suo corrispondente sensore. Nel caso avessimo delle macchine fotografiche equipaggiate con obiettivi con la stessa lunghezza focale e differenti sensori, otterremmo questo risultato:

fattore di crop dei sensori
Sensore più piccolo significa meno area catturata

In soldoni, usando un 50mm su di un full frame, otterremmo una foto “intera”. Usando un APS Nikon (una D7000 per sempio), la dimensione della scena sarebbe ingrandita di 1.5, ovvero equivarrebbe alla scena catturata da un full frame con un obiettivo 50mm x 1.5 = 75mm e così via. Un sensore 1/2.3″ cattura una scena talmente piccola da essere equivalente a quella catturata con un full frame equipaggiato con un obiettivo con lunghezza focale pari a 50mm x 5.62 (il crop factor) = 281mm.

A proposito, se volete calcolare il fattore di crop della vostra macchina fotografica, dove seguire questo semplice calcolo:

  • Diagonale di un sensore full frame: 36x24mm -> 43.27mm
  • Diagonale del sensore che equipaggia la vostra macchina fotografica (eg. micro 4/3: 17,3x13mm ->21.6mm)
  • Rapporto tra la diagonale sensore full frame ed il vostro sensore (eg. micro 4/3: 43.27mm/21.6mm = fattore di crop 2)

Full Frame Film/DSLR format = 36x24mm = 43.27mm diagonal (image circle diameter)

Posto in altri termini, un sensore più grande ha una profondità di campo maggiore, ed il disegno di seguito schematizza la differenza tra un full frame ed un half frame di casa nikon.

dx vs fx: profondità di campo

Dimensione del sensore e “qualità”

La lunghezza focale non è però l’unico parametro ad essere però interessato dalla dimensione del sensore, come già abbiamo potuto vedere nell’articolo relativo ai sensori fotografici linkato all’inizio di questo post. Il problema più grande è la capacità che un sensore ha nel catturare la luce. Abbiamo anche visto come tanti megapixel significa tanto rumore, vediamo ora, con un semplice schema, la differenza peculiare tra un sensore “grande” ed un sensore “piccolo”.

I sensori fotografici sono composti da tanto “fotositi” (che spesso vengono equiparati ai pixel). Ogni fotosito è un’area del sensore dedita alla cattura della luce.

A parità di pixel (o megapixel), un sensore più piccolo deve necessariamente contenere fotositi più piccoli di un sensore “grande”. L’immagine qui di seguito raffigura appunto il parallelo tra due fotositi appartenenti a due sensori, uno grande ed uno piccolo, aventi lo stesso numero di pixel.

dimensione del sensore
Fotositi più grandi catturano più fotoni

Come si vede, il fotosito di destra è molto più piccolo di quello di sinistra: immaginiamoli come dei contenitori. Su di essi arriverà la luce solare (o meglio fotoni), e i fotoni sono “conservati” dentro i fotositi stessi. A parità di durata di illuminazione (lo scatto), il fotosito più grande, essendo più esposto alla luce, conterrà più fotoni rispetto al fotosito piccolo. Più fotoni significa maggiore luce (e quindi i sensori più grandi sono più luminosi) ma anche un rapporto segnale/rumore (ovvero la quantità di luce “buona” rispetto al segnale elettrico di fondo, il rumore) maggiore: questo perché il rumore di fondo (che noi vediamo come puntini di colore diverso sulle foto) è più o meno lo stesso indipendentemente dalla dimensione del fotosito essendo direttamente legato a problemi oggettivi quali l’alimentazione del sensore stesso.

Quindi, un sensore più grande è più luminoso e ha meno rumore di un sensore piccolo: si tratta ovviamente di una schematizzazione molto banale, ma per chi volesse approfondire maggiormente questo aspetto, vi rimando ad un documento Canon particolarmente esaustivo che potete scaricare direttamente qui: