Nokia Lumia 1020, dettagli tecnici della fotocamera da 41 Mxp del miglior cameraphone sul mercato

Nokia Lumia 1020

Nokia negli scorsi giorni ha pubblicato un documento molto dettagliato attraverso cui ci illustra tutte le innovazioni tecniche che sono state implementate sul nuovo Nokia Lumia 1020 che ne fanno, a ragion veduta, il miglior cameraphone sul mercato, in grado di competere a livello qualitativo addirittura con le tradizionali fotocamere digitali in commercio.

Tutto ciò è stato ottenuto con un sapiente mix di soluzioni hardware, software e con un approccio decisamente innovativo nell’affrontare i diversi problemi di ingegneria, per riuscire ad ottenere i migliori risultati in uno spazio limitato come è quello di uno smartphone.

Tutto nasce con il Nokia 808 PureView, il capostipite della tecnologia PureView sviluppata da Nokia. Il concetto è abbastanza semplice: un sensore esageratamente capace (41 Megapixel) per ottenere immagini dettagliate e senza “rumore”, ottenute grazie al sovracampionamento, in cui ogni pixel dell’immagine è il risultato delle informazioni provenienti da 5 pixel. Un’esigenza nata quando Nokia era alla ricerca di una funzione di “zoom” rivoluzionario, e il risultato è stato all’altezza delle aspettative. Niente lenti che potessero variare potere ingrandente o lunghezza focale, agendo “a monte” del problema, ma ingrandimenti ottenuti in post editing, senza perdita di qualità, proprio grazie alla grande quantità di dati presenti in ogni singolo scatto.

Il passo successivo, richiesto dagli utenti grazie ai feedback inviati a Nokia, è stato ottenere la stessa elevata qualità anche in condizioni di luce molto scarsa e senza l’utilizzo del flash. E’ così che nasce il Nokia Lumia 920 (seguito da Lumia 925 e Lumia 928), il primo device dotato di Stabilizzatore Ottico dell’Immagine (OIS), sensore retroilluminato (BSI) con apertura di f2.0 e i pixel più sensibili mai inclusi in una fotocamera.

Ottica Lumia 1020

Il Nokia Lumia 1020 ha preso il meglio dei device PureView che lo hanno preceduto: immagini estremamente dettagliate in ogni condizione di luminosità, in estrema sintesi. Ma vediamo più in dettaglio le principali caratteristiche hardware e software del Nokia Lumia 1020:

• Sensore retroilluminato (BSI) di ultima generazione ad elevate prestazioni
• Dimensioni del sensore 1/1,5”, 41 MP, dimensione pixel 1,1 micron
• Rapporto focale: f/2,2
• Otturatore meccanico
• Stabilizzazione ottica dell’immagine (OIS)
• Ottica composta da 6 lenti (5 lenti modellate in plastica altamente performante e un elemento in vetro ad alta precisione)
• Flash allo Xenon di nuova generazione con tecnologia dei condensatori piani che garantisce maggior potenza in un pacchetto più compatto
• Tecnologia Nokia di processamento immagine e sovracampionamento
• Algoritmi 3A sviluppati da Nokia (autoesposizione, auto-focus, bilanciamento dei bianchi automatico) per aumentare la qualità dell’immagine
• Nuova tecnologia per il bilanciamento dei bianchi

Risoluzione e nitidezza

Più volte abbiamo affrontato l’argomento relativo alla capacità dei sensori fotografici, e al fatto che l’alto numero di Megapixel non sia automaticamente sinonimo di qualità. Ovvero per ottenere un’immagine di qualità la capacità del sensore è solo uno dei parametri da prendere in considerazione.

Nel Lumia 1020 altre caratteristiche concorrono ad ottenere immagini estremamente nitide e pressoché prive di “rumore”. Innanzitutto l’ottica, progettata da Zeiss, composta da 6 lenti di grande diametro (la prima in vetro ad alta precisione, le altre cinque in plastica ad alte prestazioni), inserita in uno stabilizzatore ottico dell’immagine (OIS) barrel shift di ultima generazione, che risponde istantaneamente ad ogni più impercettibile movimento. A differenza delle fotocamere tradizionali, in cui solo una delle lenti si muove per contrastare il movimento, nel Lumia 1020 l’intero gruppo ottico, montato su cuscinetti a sfera, è messo in movimento da un minuscolo motore per minimizzare i movimenti indesiderati della fotocamera, captati da un giroscopio.

Immagine da 5 Mpx tradizionale e una da 5 Mpx sovracampionata

Il resto del lavoro lo compie il sovracampionamento, in cui ogni pixel è il frutto della somma dei dati raccolti fino a un massimo di ben 7 pixel, che consente di ottenere immagini da 5 megapixel ben superiori come qualità ad una fotocamera con valore nominale della stessa grandezza. Considerato, infatti, che una fotocamera tradizionale con valore nominale da 5 megapixel ha, ad esempio, a disposizione solamente 2,5 milioni di pixel verdi e 1,25 milioni di pixel rossi e blu, è facile intuire che è fisicamente impossibile che il risultato ottenuto sia anche lontanamente paragonabile alla qualità ottenuta col Lumia 1020.

Scatti al buio

La straordinaria capacità di realizzare scatti di alta qualità in presenza di scarsa illuminazione propria del Lumia 1020 è da attribuire innanzitutto al sensore retroilluminato di ultima generazione (BSI) che, rispetto ai sensori a illuminazione frontale (FSI), riesce a catturare una quantità molto maggiore di luce, per il motivo che la retroilluminazione non interferisce od ostacola i fotoni di luce che arrivano al sensore.

Il resto dell’opera lo compiono sia il valore di apertura dell’otturatore che in ogni condizione lavora a f2.2, che l’onnipresente stabilizzatore ottico dell’immagine (OIS), in grado di supportare scatti con tempi di posa più lunghi, quindi con movimenti involontari del fotografo necessariamente maggiori rispetto a scatti catturati in condizioni di luce maggiori. Per scene di soggetti in movimento, quando il supporto di una fonte di luce diventa irrinunciabile, entra in scena il flash allo Xenon di ultima generazione, in grado di fornire una grande quantità di luce in tempi ristrettissimi.

Zoom ad alta risoluzione

Anche la funzione di zoom ad alta risoluzione lossless, ovvero senza perdita di dati, è ottenuta grazie ai principi che abbiamo visto in precedenza. La funzione di sovracampionamento è l’elemento principale che consente di mantenere elevata la qualità anche al massimo livello di zoom (3x).

Quando il livello di zoom è uguale a 0 il sovracampionamento è massimo, e diminuisce progressivamente fino al massimo livello di zoom, quando i pixel del Lumia 1020 cominciano a comportarsi in modo convenzionale. Anche in questa condizione, però, c’è da tenere presente che comunque, la fotocamera del Lumia si comporta in modo egregio visto che, al contrario degli zoom ottici, solo la porzione centrale del gruppo ottico fornisce l’immagine finale, riducendo quasi a zero la distorsione ottica e geometrica, per ovvi motivi fisici.

Senza dimenticare che nei tradizionali zoom ottici, all’aumentare del livello di zoom corrisponde una progressiva diminuzione dell’apertura f, che nel Lumia 1020 rimane inalterata quale che sia il livello di zoom, così come la distanza di messa a fuoco. A completare il quadro, nelle fotocamere tradizionali spesso si deve ricorrere all’upscaling. In parole povere, con livelli elevati di zoom, il sistema deve zoomare più di quanto richiesto dalla risoluzione dell’immagine finale, per cui la fotocamera deve migliorare lo scatto per raggiungere quel livello di risoluzione. Ciò significa, ad esempio, che un dispositivo da 12MP potrebbe catturare soltanto 4MP utilizzando lo zoom, e l’immagine da 4MP verrebbe poi riportata digitalmente a 12MP, con risultati immaginabili.

Inoltre, sul Lumia 1020 Nokia ha introdotto una nuova e interessante funzionalità, Dual Capture, per cui ogni immagine viene salvata di default in due formati: uno da 5 megapixel per la condivisione veloce e di alta qualità, e uno a risoluzione completa, da utilizzare ogni qualvolta si desideri, ad esempio, selezionarne una porzione da zoomare, o modificare a proprio piacere.

Rispetto ad uno zoom ottico, lo zoom del Nokia Lumia 1020 presenta i seguenti vantaggi:

• La dimensione dell’apertura di uno zoom ottico standard si riduce notevolmente nella fase di zoom in avanti. Ad esempio, uno zoom ottico standard può avere un’apertura pari a f2.8 con il grandangolo, ma può ridursi a f6 con il teleobiettivo. Ciò implica che la fotocamera ha bisogno di un tempo di esposizione cinque volte superiore in caso di utilizzo di un teleobiettivo. Questo problema è aggravato dal fatto che la fotocamera è più soggetta al movimento della mano al momento dello scatto nella modalità teleobiettivo, e proprio per questo l’utente dovrebbe usare un tempo di esposizione inferiore per evitare lo sfocamento dell’immagine. Nel Lumia 1020, la dimensione d’apertura e il tempo di esposizione rimangono invariati per tutti i livelli di zoom.
• La minor dimensione d’apertura richiesta per uno scatto con teleobiettivo con una camera con zoom ottico aumenta la diffrazione che può rendere l’immagine sfocata anche in assenza di movimento al momento dello scatto.
• L’ottica del Lumia 1020 è semplificata e più resistente rispetto allo zoom ottico, elemento chiave per ottenere un’immagine straordinariamente nitida.
• Essendo il Nokia Lumia 1020 basato su un grandissimo sensore d’immagine, il dispositivo garantisce performance di gran lunga migliori e un processo di oversampling in posizione di grandangolo.
• La distanza macro di Nokia Lumia 1020 rimane la stessa per tutti i livelli di zoom.
• Lo zoom è silenzioso, veloce ed intuitivo, in quanto funziona senza movimento meccanico. Su Nokia Lumia 1020 lo zoom si può inoltre attivare facendo scorrere il dito sullo schermo, utilizzando quindi solo una mano.
• La funzione Dual Capture consente lo zooming e il reframing anche dopo lo scatto.

Nokia Pro Camera

Accanto a tutte le splendide caratteristiche del Nokia Lumia 1020 il software Nokia Pro Camera consente di settare una serie di parametri in modo facile e intuitivo, permettendo anche agli utenti meno esperti di fruire di funzioni finora riservate alle più sofisticate fotocamere reflex digitali. Senza dilungarci in spiegazioni troppo tecniche o noiose, sappiate che l’app consentirà di scegliere come settare i seguenti parametri:

• Il parametro EV (valore di esposizione), determina la luminosità dell’immagine
• Tempo di esposizione, da 1/1600 a 4 secondi
• ISO, indica l’amplificazione del segnale dal sensore
• Messa a fuoco, da 15 cm all’infinito
• Bilanciamento del bianco
• Flash: On, Off o Auto
• Focus Light: Auto o Off

Confronti e conclusioni

Dopo questa ampia, seppur incompleta panoramica, concludiamo riportando i dati relativi al confronto con i device concorrenti di Nokia pubblicati nel documento. Sono stati presi in considerazione, per valutare la nitidezza di un’immagine ottenuta con diversi dispositivi, il Lumia 1020 senza flash, con flash, un dispositivo concorrente senza flash, uno con flash e un altro con Stabilizzatore Ottico dell’immagine, con diverse condizioni di luce da 10 a 800 lux, misurando il grado in percentuale sulla risoluzione massima teorica. Come potete vedere dal grafico, il peggior risultato del Lumia 1020 è sopra al 50%, mentre la migliore performance della concorrenza arriva al 40%.

Confronto Lumia 1020 e concorrenti

Per visualizzare il documento originale cliccate qui.