Lumia EOS, otturatore meccanico e differenze con otturatore elettronico

Dopo tutte le anticipazioni riguardo quello che sarà il nuovo cameraphone di Nokia, prendendo spunto da un articolo dei ragazzi di mynokiablog e incuriosito da questo aspetto ho voluto approfondire la questione sulle divergenze tra otturatore meccanico e otturatore elettronico.

Metto le mani avanti dicendo che seppur amo e conosco molto bene la fotografia, non sono un fotografo professionista, quindi l’articolo che andrò a scrivere sarà dettato da riflessioni e informazioni che ho potuto annotare tramite web.

Come sappiamo quasi tutte le fotocamere equipaggiate sugli smartphone utilizzano otturatori di tipo elettronico, mentre per quanto riguardo il Nokia N8, Nokia 808 PureView e, stando alle speculazioni, il nuovo Lumia EOS adottano un otturatore di tipo meccanico (ovviamente gestito elettronicamente, non puramente meccanico).

Il mondo delle reflex ama ancora quello che è l’otturatore di tipo meccanico, per 2 aspetti principali:

1. Si pensa che ancora renda una migliore definizioni delle immagini;
2. Tutti amano sentire il famoso “ciak” che fa la fotocamera quando scatta una foto (differenza per cui addirittura alcuni possono preferire una Nikon da una Canon, o viceversa).

Ultimamente però anche Nikon sta rivalutando l’otturatore elettronico, infatti nelle nuove gamme introduce sia l’otturatore meccanico che quello elettronico.

Ma la differenza qual è?

La differenza sostanziale tra i due tipi di otturatori, come si può capire intuitivamente, sta nel passaggio di luce.

L’otturatore meccanico una volta scattata la foto, chiude nel vero senso della parola, il passaggio di luce; l’otturatore elettronico invece, è costantemente esposto alla luce quindi deve avere uno step addizionale. Deve, cioè essere scaricato completamente prima di caricarsi con la luce che verrà poi interpretata come il nostro scatto. Questa fase di scarica richiede circuiteria addizionale. Questi circuiti devono essere obbligatoriamente presenti pixel per pixel. Per cui ogni pixel, sarà più affollato, e quindi la parte del pixel destinata alla ricezione della luce sarà inferiore. Quindi il sensore, se vogliamo, avrà prestazioni inferiori se paragonato con un sensore simile studiato per un otturatore meccanico oltre al fatto che potrebbe portare al famoso effetto ghost, o di sovraesposizione e, aggiungo io, forse potrebbe portare ad un ulteriore elaborazione da parte del processore che invece, non richiederebbe l’otturatore meccanico (minor durata della batteria? Ovviamente questa è una mia deduzione quindi correggetemi se sbaglio). Un ulteriore svantaggio è dato dal fatto che i tempi minimi per la sincronizzazione flash sono più alti (es un otturatore meccanico può avere un tempo minimo di 1/250, mentre l’otturatore elettronico di 1/60, nella stessa macchina).

Per far capire meglio la differenza tra i due tipi di otturatore, riporto un esempio trovato sul web:

“avete da misurare la pioggia che cade dentro dei bicchieri (un quadrato 10×10) in mettiamo 1 minuto. E’ più facile avere un tappo che chiude tutti i bicchieri contemporaneamente dopo un minuto, oppure avere un tappo che lascia passare pioggia per 5 minuti e poi misura la quantità d’acqua in ogni bicchiere allo scadere del primo minuto?”

L’ otturatore elettronico a suo vantaggio però, permette una migliore velocità di scatto in condizioni ambientali (es. nella stessa macchina possiamo avere l’otturatore meccanico che può arrivare fino a 1/4000 di secondo, quello elettronico invece, fino a 1/16000 di secondo), è difficile che si rompa, rispetto alle tendine dell’otturatore meccanico ed ha un minor ingombro.

In sostanza il “ritorno” all’otturatore meccanico sembra essere dovuto al fatto di avere diversi problemi in controluce e problemi legati alla qualità dell’immagine quando i fotodiodi del sensore vengono saturati.

Otturatore Elettronico

Otturatore Meccanico

Tutto questo detto fin’ora è rivolto al reparto fotocamere, infatti una domanda mi sorge spontanea:

“Se il telefonino ha costantemente la modalità “live View” attiva, l’otturatore che scatta non è sempre di tipo elettronico?”

Sono ben disposto a delucidazioni ;)

AGGIORNAMENTO:

Dopo l’articolo pubblicato su mynokiablog e altre speculazioni venute in gioco,  Damian Dinning (ex membro Nokia) ha voluto spiegare meglio le cose, facendo capire perché il Nokia N8, PureView 808, e il futuro Lumia EOS montano un otturatore meccanico. (Nokia Lumia 928 ? )

Queste sono le sue parole:

“Ciao a tutti, ci sono così poche affermazioni corrette ed i relativi commenti (senza mancare di rispetto ovviamente) che mi sono sentito in dovere di spiegare. 

Si prega di notare che i miei commenti si rivolgono solo all’argomento generale degli otturatori meccanici – non di più.

Restando sul semplice, il motivo principale del montaggio di “serrande meccaniche” è dovuto all’uso del flash allo xeno. Tipicamente i sensori CMOS leggono la luce sul sensore da sinistra a destra e dall’alto in basso. Il tempo di ogni pixel di leggere il fascio di luce, è l’effettiva velocità di scatto. Questo va bene nella maggior parte dei casi ed è ok con flash LED il quale mi porta una luce effettivamente costante/continua. Il Flash LED in molti casi è l’equivalente di accendere una torcia prima dell’esposizione e spegnerla dopo che l’esposizione è stata fatta, aumentando efficacemente la quantità di luce nella scena per la durata dello scatto.

Nel caso del xeno invece, il flash emette un brevissimo colpo di luce. Questo impulso può essere brevissimo, circa 1/25, 000 (da qui il motivo che lo xeno può congelare il movimento ad alta velocità). Con un sensore CMOS tipico la differenza di tempo, tra la lettura del primo pixel e l’ultimo, è più grande di questo tempo. Il risultato sarebbe che qualche pixel sarebbe esposto correttamente, mentre altri sarebbero scuri o addirittura neri. Per superare questo inconveniente, i pixel dovrebbero essere letti tutti allo stesso tempo. Ma per raggiungere questo, tutti i pixel dovrebbero accendersi contemporaneamente, si apre l’otturatore, il flash scatta, l’otturatore si chiude e nuovamente tutti i pixel si dovrebbero spegnere insieme. Ed è per questo che sono stati necessari otturatori meccanici in genere, in prodotti come N8, N82, N808. In alcuni casi, alcuni sensori di ultima generazione in grado di leggere tutti i pixel a velocità molto elevate (nota: ancora una volta non mi chiedete di commentare speculazioni o voci) possono permettere l’utilizzo del flash allo Xeno. In alcuni casi, come ad esempio nella Nikon serie 1, la generazione di nuovi sensori sta permettendo l’uso di otturatori elettronici che possono fornire forti vantaggi in scenari di framerate elevati cosa che gli otturatori meccanici non sarebbero in grado di fare (“quindi come avevamo detto, la velocità di scatto molto più bassa degli otturatori elettronici rispetto a quelli meccanici”).

In alcuni casi può essere usato un approccio ibrido come ad esempio, un prodotto a SE di qualche anno fa il quale era caratterizzato dall’uso dell’otturatore meccanico solo nei momenti in cui veniva usato il flash allo xenon, ma non in altre situazioni, il che non ha fornito molti vantaggi….

Con gli otturatori meccanici, dato che i pixel sono effettivamente letti tutti allo stesso tempo si supera l’effetto skew, che tipicamente può verificarsi con sensori CMOS, dovuto alla differenza di tempo tra il primo e l’ultimo pixel che vengono letti. Comunque dato che il tempo di leggere i sensori CMOS è in continuto aumento (tempi di lettura più brevi), questo sta diventando un problema minore, in alcuni casi.

Gli Otturatori meccanici hanno bisogno di spazio aggiuntivo.

Per quanto riguarda la protezione contro la polvere c’è qualche vantaggio teorico ma in pratica (almeno nella mia esperienza) ho visto la penetrazione di polvere in tutte le telecamere, c’è un limite fondamentale di ciò che si può fare per impedire la penetrazione della polvere.

Sperando di chiarire le cose.”