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Sensori Full-Frame vs APS-C quale scegliere?

Le fotocamere reflex digitali con sensori a pieno formato o Full Frame stanno indubbiamente catalizzando l’attenzione non solo dei fotografi professionisti ma anche di molti fotoamatori evoluti che sempre più di frequente si domandano se sia il caso di abbandonare definitivamente il diffusissimo formato digitale APS-C, spesso in occasione dell’upgrade della fotocamera. A quanto si legge in molti forum non tutti hanno le idee chiare sulle differenze fra i due sistemi e aldilà del semplicistico “più grande è, meglio è” ognuna delle due soluzioni offre vantaggi e svantaggi, anche non immediatamente percettibili, che sarebbe bene conoscere prima di prendere una decisione in tal senso.
Nella prima parte di questo articolo proveremo a riassumere in termini semplici, e speriamo chiari, i pro ed i contro delle due tipologie di sensori comunemente utilizzati sulle reflex DSLR (Full Frame ed APS-C) facendo riferimento ad un ottimo articolo di Peter K. Burian su Photocrati.com ed al test pubblicato su Robsphotography che analizza nel dettaglio il fenomeno del cosiddetto “vantaggio del teleobiettivo” dei sensori di formato aps-c vs i full frame.

Full Frame vs APS-c
Prima dell’avvento dell’epoca digitale il formato di pellicola universalmente utilizzato sulle macchine fotografiche era il noto 24×36 mm, una dimensione di fotogramma tale da rappresentare un giusto compromesso fra portabilità del sistema e capacità di registrazione dei dettagli. Dove si fosse resa necessaria una qualità superiore si doveva passare al formato 6×6 cm (60×60 mm) o superiori che tuttavia richiedevano fotocamere molto meno maneggevoli e piuttosto costose. In realtà fu sperimentato anche un fotogramma di dimensioni inferiori al 24x36mm, il formato APS voluto da Kodak, destinato a fotocamere compatte di fascia molto economica ma che ebbe scarso successo di mercato.

Elaborare per le nuove fotocamere reflex digitali un sensore di formato uguale a quello della tradizionale pellicola 35mm sarebbe stata in seguito la scelta più ovvia (compatibilità delle ottiche ecc.) ma per evidenti motivi economici, dati gli alti costi di produzione di un sensore digitale, ciò non fu possibile all’epoca, costringendo i fabbricanti a ripiegare su sensori più piccoli fra i quali la misura 15.8×23.6mm si è imposta come nuovo standard di fatto assumendo per analogia lo stesso acronimo APS già utilizzato in passato per l’omonima pellicola che aveva dimensioni più o meno simili (17×25mm ca.).

Si è dovuto attendere il 2005 per vedere la prima reflex digitale con formato di sensore 24x36mm “Full Frame”, la Canon EOS 5D (la progenitrice Kodak DSC-14n non rappresentò un progetto realmente valido). L’offerta oggi è sempre più ampia con modelli che per caratteristiche e prezzo (vedi Canon EOS 5D MkII, Nikon D700 e Sony A900 che saranno oggetto di prossima recensione) iniziano ad essere destinati anche ad un target più amatoriale per quanto evoluto. La scelta fra i due mondi non è però così scontata; proviamo ad analizzare pro e contro delle due soluzioni.

Full Frame – Maggiore efficienza dei pixels nel catturare la radiazione luminosa
Immaginiamo milioni di microscopici puntini su di un chip delle dimensioni di un francobollo ed avremo l’idea di quando debbano essere piccoli e vicini tra loro…Incrementare la superficie disponibile su di un sensore di due volte e mezza (tale è il rapporto full frame/aps-c) significa poter avere pixel più grandi o alternativamente poterne sistemare di più; nel primo caso i pixel potranno essere maggiormente efficienti nel “catturare” la luce, più fotoni in meno tempo, ottenendo di conseguenza un segnale in uscita più chiaro e pulito che in termini fotografici può significare meno rumore alle alte sensibilità ISO (e quindi algoritmi di riduzione dello stesso meno aggressivi) e gamma tonale più estesa, cioè più dettagli presenti nelle aree più estreme delle alte e basse luci.

In un sensore digitale APS-C la minore efficienza dei singoli pixel (più piccoli e più compressi fra loro) viene compensata dall’elaborazione del file immagine nella fotocamera, dove processori dedicati (Digic per Canon, Expeed per Nikon ecc.) provvedono a migliorare gamma tonale e rumore ISO attraverso l’applicazione di algoritmi opportuni. Ogni fabbricante ha la sua ricetta in tal senso, visto che un buon risultato finale dipende da un sapiente equilibrio fra diversi fattori, spesso contrastanti tra di loro. Ad ogni modo da questo punto di vista il sensore full frame risulta chiaramente avvantaggiato, potendo contare su un file nativo di qualità superiore e meno bisognoso di elaborazione.

Come già accennato prima la maggior superficie di sensore disponibile può altresì essere utilizzata per aumentare la risoluzione finale “stipando” più pixel, che in questo caso tornano ad essere più piccoli…Canon e Sony in particolare hanno deciso di seguire senza compromessi la strada della massima risoluzione con i 20-25 megapixel delle loro digitali full frame, laddove Nikon ne ha messi “solo” 12 nella sua D700 che, non a caso, è una reflex full frame che può vantare una straordinaria resa alle altissime sensibilità ISO grazie alla bassa densità di pixel e quindi alla loro maggiore dimensione. Non che Nikon si sia tirata fuori dalla corsa ai pixel, la sua ammiraglia D3x ne ha 24.5 milioni, ma ad un costo sicuramente fuori dalla portata di molti.

Una risoluzione super-elevata può servire solo a chi frequentemente necessita di stampe di alta qualità e, sopratutto, di dimensioni molto elevate; a tutti gli altri farà probabilmente più comodo avere una densità di pixel inferiore ma più equilibrate caratteristiche generali. Facciamo quindi attenzione non solo alla quantità di megapixel presenti, spesso solo una strategia di marketing, quanto piuttosto alla loro densità sul sensore e conseguentemente alla loro dimensione.

Tutti gli obiettivi attualmente utilizzati esprimono la loro Lunghezza Focale in relazione al formato 24×36 mm, quindi un’ottica di lunghezza focale di 50mm ad esempio, rimane tale e quale quando utilizzata su di una vecchia reflex analogica oppure su una reflex digitale con sensore Full Frame (pieno formato 24x36mm), mantenendo di conseguenza i suoi tradizionali valori di angolo di campo, resa prospettica, profondità di campo ecc.

[attachment=8:crop-factor.jpg]Se la stessa ottica da 50mm viene però montata su una fotocamera digitale equipaggiata con un sensore di dimensioni inferiori al 24×36 mm, lo stesso sensore potrà inquadrare solo una sezione più piccola dell’intera immagine prodotta dall’ottica, con un effetto apparente di incremento della lunghezza focale (vedi figura a lato). In definitiva in questo esempio l’ottica da 50mm montata su un sensore di formato aps-c avrà una lunghezza focale effettiva di ca. 75 mm in quanto la porzione di immagine ritagliata coprirà un angolo di campo paragonabile a questa lunghezza focale, con un fattore di moltiplicazione, detto fattore di taglio o crop, di 1,5X sulla focale di partenza.

Se il sensore in uso fosse di dimensioni ancora più piccole dell’aps-c il fattore di moltiplicazione sarebbe ancora maggiore e quindi più alto l’incremento apparente della lunghezza focale. Nel sistema Four Thirds (Quattro Terzi) che utilizza un sensore più piccolo dell’aps-c il fattore di moltiplicazione è di 2.0X, in questo caso la nostra ottica da 50mm assumerà una lunghezza focale effettiva di 100mm cambiando la sua natura e caratteristiche di utilizzo da ”normale” a “medio teleobiettivo”.

Dall’esistenza del fattore di crop discendono una serie di considerazioni:
Il formato APS-C si avvantaggia nell’utilizzo di focali lunghe (teleobiettivi)
Il formato Full Frame si avvantaggia nell’utilizzo di focali corte (grandangolari)

Il perchè è evidente: su una fotocamera digitale aps-c grazie al fattore di moltiplicazione risulta semplice ottenere obiettivi di lunga focale. Un teleobiettivo di 200mm diventerà infatti un 300mm effettivo con il vantaggio di poter contare sulla luminosità e leggerezza del 200mm. In una full frame la lunghezza focale del 200mm rimarrebbe invece invariata.

Di contro in una reflex digitale aps-c diventa difficile ottenere un buon grandangolare; un obiettivo di focale 28mm, grandangolo nel formato 24x36mm, diviene un 42mm in una aps-c, cioè quasi un “normale”, perdendo quindi le sue caratteristiche peculiari. Per ottenere una focale similare avremo bisogno di un obiettivo di lunghezza focale di 18mm (18mm*1.5=27mm) che però risulta generalmente molto più costoso vista la maggiore criticità di progettazione delle ottiche grandangolari. Spostando l’attenzione sulle ottiche zoom, un tradizionale 28-85mm di buona memoria, zoom cosidetto “tuttofare” visto che contiene grandangolo, normale e piccolo teleobiettivo, rimarrà tale su una digitale full frame mentre diverrà un 42-128mm su una aps-c e un 56-170 su una Quattro-Terzi; in entrambi i casi la focale grandangolare verrà persa.

Per completezza diciamo che i sensori aps-c di Nikon e Canon sono di misura lievemente differente fra loro, 16x23mm ca. per Nikon con fattore crop 1,5X e 15×22 ca. per Canon, fattore crop 1,6X. Per confronto il sensore formato Quattro Terzi misura ca. 13x17mm con fattore crop risultante di 2X.

Il formato APS-C può contare su una maggiore profondità di campo a parità di L.F.
Come tutti sanno la profondità di campo diminuisce all’aumentare della lunghezza focale dell’ottica utilizzata. Su una reflex APS-C l’apparente lunghezza focale di, ad esempio, 75mm è ottenuta in realtà da un’obiettivo di reale lunghezza focale di 50mm come già detto prima. La nostra ottica di “75mm” effettivi beneficierà quindi dell’estensione di profondità di campo di un 50mm, superiore a quella che avrebbe in realtà se i suoi 75mm fossero “reali” come avverrebbe su una full frame. Questo può costituire un vantaggio in macrofotografia dove la profondità di campo è un parametro critico. Viceversa un fotografo di moda amante dei ritratti con sfondo sfocato al massimo (quindi desideroso di p.d.c. il più ridotta possibile) considererebbe questo uno svantaggio…Scelte diverse per esigenze diverse!

Il discorso del fattore Crop in realtà potrebbe essere più complesso, con la possibilità di “ritagliare” in post produzione il corposo fotogramma prodotto da una reflex digitale full frame ad alta risoluzione ottenendo un effetto simile a quello dell’aps-c con fattore crop...

Fattore di moltiplicazione e densità dei pixel
Abbiamo già visto come il fattore di moltiplicazione presente quando si utilizzano ottiche studiate per il 35mm su un formato aps-c renda facile ottenere lunghe focali su questa tipologia di sensore CMOS (es. obiettivo 200mm x fattore 1.5x = 300mm effettivi). Con un sensore full frame ad alta risoluzione, diciamo 25 megapixel, potremmo però “ritagliare” via software una porzione dell’immagine ottenuta con il 200mm dell’esempio simulando l’avvicinamento di un teleobiettivo di maggiore lunghezza focale (300mm) ed ottenendo un’inquadratura simile a quella ottenuta con lo stesso obiettivo “moltiplicato” sull’aps-c. Il fotogramma “ritagliato” dalla full frame avrà ovviamente risoluzione inferiore a quella nativa ma probabilmente vicina a quella ottenibile su aps-c. Se così fosse il presunto “vantaggio” dell’aps-c potrebbe essere inferiore o non più tale a parte la scomodità dell’operazione di ritaglio da effettuare in post produzione.

Robsphotography ha analizzato la questione nel dettaglio ed in maniera scientifica, giungendo alla conclusione che il vantaggio dell’aps-c rispetto al full frame nell’ottenimento di obiettivi di lunga focale rimane tale solo se la “densità di pixel” (quantità di pixel presenti sul sensore per unità di superficie) del sensore aps-c è superiore a quella del full frame; in caso contrario il vantaggio viene praticamente annullato.

Il “Vantaggio Teleobiettivo” del sensore APS-C è tale se la densita di pixel è superiore al sensore Full-Frame. Analisi similare è stata fatta da Ophrysphotography, un fotografo naturalista inglese, che ha messo a confronto le reflex Canon EOS 1Ds MkII, EOS 1D MkIII ed EOS 40D, rilevandone le differenze secondo quanto detto.

Obiettivi progettati per il formato 35mm utilizzati su Full-Frame o APS-C
Nella seconda parte di questo confronto abbiamo messo in evidenza che un sensore digitale APS-C inquadra solo una porzione, quella centrale precisamente, dell’intero cerchio immagine proiettato da un obiettivo 35mm e questo porta con sè una serie di ulteriori vantaggi:

Minore vignettatura e migliori caratteristiche ottiche dell’obiettivo sull’APS-C
Nella complessa progettazione ottica di un obiettivo la sua zona centrale viene generalmente ottimizzata dal fabbricante in termini di risoluzione, vignettatura, aberrazioni ecc. a scapito dei bordi dove la qualità tende a decrescere; il sensore aps-c sfruttandone solo la parte centrale ne ricava quindi indubbi vantaggi specie se vengono utilizzate ottiche più economiche e più critiche ai bordi dell’immagine, che l’aps-c consente di “tagliare via”. Quindi la stessa ottica, di qualità non eccelsa sul pieno formato, potrebbe ben figurare sull’aps-c se ben ottimizzata per la parte centrale. Ne consegue che:

Il sensore Full-Frame necessita di ottiche di qualità elevata per rendere al meglio
Il campo inquadrato dal sensore Full corrisponde all’intero cerchio immagine prodotto dall’obiettivo come è sempre successo sul formato 35mm, di conseguenza le “pecche” dell’ottica saranno messe spietatamente in evidenza da una digitale a pieno formato. Per sfruttare al massimo la resa qualitativa e la grande risoluzione dei sensori full frame è dunque necessario utilizzare ottiche di elevata qualità con prestazioni elevate anche sui bordi immagine; assolutamente sbagliato spendere un capitale per una reflex full frame per poi abbinargli obiettivi scadenti…!

Obiettivi progettati espressamente per il formato APS-C o similari
Concludiamo questa lunga carrellata citando una categoria di obiettivi che ha visto la luce dall’avvento delle reflex digitali con sensori più piccoli del pieno formato; si tratta di ottiche progettate per coprire il campo SOLO dei sensori aps-c o quattroterzi (Nikkor DX di Nikon, Quattro-Terzi di Olympus, ecc.). Il cerchio immagine che producono è più piccolo di quello degli obiettivi tradizionali per il 35mm e di conseguenza queste ottiche non possono essere utilizzate sulle reflex digitali full frame. In alcune circostanze è anche tecnicamente possibile farlo ma in questo caso la nostra dslr a pieno formato ridiventa in pratica un’aps-c…

I vantaggi di tale progettazione risiedono sopratutto nel fatto che questi obiettivi possono essere più leggeri, meno ingombranti e più economici da produrre, senza sacrificare troppo le prestazioni. Le stesse fotocamere digitali prodotte per l’utilizzo di questa tipologia di ottiche possono essere più maneggevoli e leggere, vedi ad esempio le compatte reflex digitali di Olympus.

Ringraziamo fotopratica per la notizia.


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