Ad oggi l'iPhone 7 è nelle mani di pochi "eletti" scelti da Apple, un gruppo relativamente ristretto di giornalisti, blogger ed influencer che hanno la possibilità di testare in anteprima i loro prodotti. Tuttavia basterà attendere ancora pochissime ore per poterlo acquistare o ritirare in store, se si è riusciti a prenotarlo in tempo. Le prevendite sembrano andare bene per Apple, che non aveva comunque grandi scorte delle versioni più gettonate, ovvero i Plus con le nuove colorazioni Black e Jet Black (anzi, pare che di quest'ultimo non ve ne siano proprio al day one). Qualche giorno fa ho pubblicato un breve approfondimento sulla doppia fotocamera di questi modelli, basato sulle poche informazioni rese note da Apple e dai siti ad essa correlati, allora perché pubblicare un altro articolo? Per giunta con la parola "teoria" nel titolo? Il motivo è che vorrei analizzare alcuni aspetti che probabilmente non saranno mai resi completamente pubblici, per cui prima o dopo non fa alcuna differenza. Va comunque ricordato che di teorie si tratta, perché Apple non sembra incline a svelarci i dettagli più tecnici dietro il funzionamento del loro ultimo nato.

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Le informazioni che mi hanno spinto a passare diverse ore a fare calcoli e sviluppare teorie, derivano da un articolo di Matthew Panzarino su Techcrunch. Si tratta di una recensione su iPhone 7 per lo più discorsiva, dove non si trovano particolari scoperte, ma nella quale ha asserito alcune cose degne di nota. Fosse stato uno qualsiasi non gli avrei dato troppo peso, ma essendo persona molto vicina ad Apple è chiaro da dove abbia ricevuto le imbeccate.

You have a standard f1.8 aperture 28mm equivalent wide angle and a “telephoto” f2.8 aperture 56mm lens. Both use the same capture sensor, but the telephoto has its own set of lenses to fit the focal length.

Per prima cosa leggiamo alcuni dati tecnici che già conosciamo dal sito Apple, ovvero che i due sensori della doppia camera sono gli stessi, mentre gli obiettivi sono un 28mm f/1,8 e ad un 56mm f/2,8 (equivalenti). Se fosse davvero così, però, le lunghezze focali reali rilevate dai dati EXIF delle fotografie scattate da Sports illustrated con iPhone 7 Plus, avrebbero dovuto essere l'una il doppio dell'altra. Giusto per fare un esempio banale, se comprate un 50 mm ed un 100 mm per reflex full frame e li montate su una APS-C (quindi con sensore più piccolo), questi renderanno – all'incirca – come un 75mm ed un 150 mm, mantenendo la stessa proporzione.

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E invece le fotocamere del 7 Plus hanno memorizzato dati in contrasto: 3,99 mm di lunghezza focale la prima – equivalenti a 28 mm nel formato pellicola – e 6,6 mm la seconda – equivalenti a 57mm. La cosa strana non è tanto la differenza di 1 mm su quello che Apple considera "Teleobiettivo 2x", ma piuttosto che 6,6 mm è ben lontano dall'essere il doppio di 3,99. Se i due sensori fossero davvero gli stessi, allora il secondo avrebbe dovuto essere di 7,98 mm. La cosa più scontata da dedurre è che a Cupertino abbiano sbagliato ad affermare – sia all'atto della presentazione che tramite i loro adepti – che i sensori fossero uguali. In realtà, vi dirò, ci potrebbe essere una spiegazione diversa, una che faccia quadrare quasi tutti i conti, ma prima vediamo cosa ci dicono i numeri.

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Affinché un obiettivo da 3,99 mm diventi un 28 mm equivalente, ci deve essere un moltiplicatore di circa 7x. Sviluppando una serie di equazioni, sono arrivato alla conclusione che ciò è possibile con un sensore da 6,15 mm di diagonale, uno che secondo gli standard di settore sarebbe classificato come 1/2,6". Qui una piccola parentesi è dovuta, in quanto alcuni potrebbero risolvere la frazione e notare che si ottengono 9,8 mm e non 6,15. Questa discrepanza deriva da una vecchia designazione legata addirittura al tubo catodico, per il quale si consideravano 16 mm di superficie usabile per ogni pollice. Allo stesso modo, infatti, i tipici sensori da 1" che troviamo in tante fotocamere, hanno in effetti una diagonale di circa 16 mm e non 25,4.

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Se su questo sensore, che avrebbe dimensioni da noi calcolate di 4,92 x 3,69 mm, si montasse un obiettivo da 6,6 mm, questo avrebbe una focale equivalente di 46,43 mm su pellicola e non di 56 mm. Affinché i dati della seconda fotocamera siano verificati, servirebbe un sensore da 1/3,2" con moltiplicatore di 8,65x, che trasformerebbe il 6,6 mm proprio in un 57 mm (e tornerebbe quindi anche la discrepanza di 1 mm rilevata nei dati EXIF).

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Se dunque accettiamo l'ipotesi che i due sensori siano diversi, si potrebbe far tornare i conti alla perfezione e chiudere qui il discorso. Dopotutto anche LG nel G5 ha dovuto usare un sensore più piccolo per poter montare un ultra grandangolare come seconda camera e lo stesso problema della maggiore profondità dell'obiettivo vale salendo con le lunghezze focali, come ha fatto Apple. iFixit è già pronto con gli attrezzi in mano per smontare gli iPhone 7 appena saranno disponibili, per cui avremo un responso certo su questo discorso, ma allora perché a Cupertino hanno deciso di dire che ci sono due sensori uguali? O magari siamo stati noi a sbagliare prendendo le loro parole troppo alla lettera (magari intendeva uguale tecnologia, non dimensione)?

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Ipotizziamo per un attimo che i due sensori siano invece realmente uguali. Come si potrebbe spiegare la cosa? Dando per scontato che i dati EXIF sulle foto di iPhone 7 Plus non siano taroccati – cosa che non avrebbe senso – sappiamo che usando lo stesso sensore e, quindi, lo stesso moltiplicatore, l'obiettivo "tele" da 6,6 mm darebbe luogo ad una focale equivalente di 46,43 mm. Quindi perché ho detto che si potrebbe comunque far quadrare i conti? Il motivo è da ricercare nella seconda affermazione di Matthew Panzarino che, come anticipato, ha riportato dettagli forniti di prima mano dal marketing Apple.

Every time you take a picture with the iPhone 7, both the wide angle and telephoto fire off. [..] Both images are needed due to an Apple technique it is calling “fusion” internally. Fusion takes data from both sensors and merges them into the best possible picture for every condition.

Le fotografie scattate dai due obiettivi, quindi, vengono apparentemente mixate per migliorare la resa. Ad esempio su una foto grandangolare, la parte centrale viene presa dal tele, il quale riesce ovviamente ad avere una nitidezza maggiore "guardando più da vicino". Sulla carta può sembrare meraviglioso, ma la dura realtà ci dice che far combaciare così perfettamente prospettive e resa dell'ottica (che incide anche sui colori) non è certo una cosa facile. Anzi, con lenti così piccole direi che è al limite dell'impossibile. Anche considerando un ottimo lavoro dal punto di vista costruttivo, i margini esterni del tele non combaceranno perfettamente con il centro della fotografia grandangolare. Inoltre questi ultimi presentano fisicamente un calo di luminosità e definizione, oltre che un incremento delle aberrazioni. C'è poco da fare da questo punto di vista, si tratta di fisica. E nel passaggio dalla teoria al mondo reale, è inevitabilmente qualche approssimazione. Eppure Panzarino dice:

This technique is made possible because the optics, coatings, sensors, perspectives and color balances of the two cameras are perfectly matched.

Sicuramente c'è un gran lavoro tecnologico dietro, di chiunque abbia progettato e costruito i due obiettivi, ma evidentemente qui entra il gioco anche il nuovo ISP di iPhone 7, che con la sua incredibile potenza di calcolo sembra riuscire a fare questo mezzo miracolo. È molto probabile che si dovranno distorcere lievemente i bordi della foto 2x per farla combaciare con il centro dell'immagine grandangolare, nonché adattare la luminosità e i colori per una transizione invisibile. Una soluzione migliore dal punto di vista ottico, potrebbe essere quella di scartare la parte dell'immagine catturata dai bordi dell'obiettivo e, quindi, con maggiori aberrazioni. Lasciarsi cioè una cornice come area di tolleranza in cui andare ad effettuare il merge con più precisione. A cosa porterebbe una teoria del genere?

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Per prima cosa i due sensori potrebbero effettivamente essere identici, entrambi da 1/2,6". Solo che il secondo, quello del teleobiettivo, sarebbe utilizzato solo per l'area corrispondente ad un sensore 1/3,2". Ciò farebbe quadrare i conti anche dal punto di vista delle focali, perché pur avendo un 6,6 mm corrispondente ad un 46 mm, il crop effettuato lo porterebbe esattamente a 57 mm. Lo spazio esterno, quello con maggiori problemi ottici, si userebbe come "cuscino", in modo da dare al software la possibilità di calcolare un merge perfetto. Dopotutto anche quando si scattano tante foto per poi unirle in un panorama unico è necessario che vi sia una porzione dell'immagine sovrapposta, ovvero che la foto 2 contenga parte della foto 1. Seguendo una teoria del genere, avremmo dunque confermato la presenza di due sensori uguali, spiegato il perché della discrepanza nei dati EXIF e trovato un metodo che fornirebbe all'ISP le informazioni necessarie a questa nuova tecnologia che è stata chiamata Fusion. Il lato negativo sarebbe uno solo, ovvero che usando solo una porzione del sensore l'immagine del teleobiettivo non potrebbe essere effettivamente di 12MP ma di circa 10. Non una grande differenza comunque, che si potrebbe tranquillamente risolvere con una interpolazione. La domanda semmai sarebbe: perché a quel punto Apple non avrebbe parlato di un 45/46mm come "tele", in modo da sfruttare tutto il sensore nelle fotografie scattate solo con questo? O al massimo perché non dire che la seconda fotocamera scattava a 10MP così da non dover ricorrere ad un espediente per far quadrare i conti? Una possibile spiegazione potrebbe essere alquanto banale, ovvero quella di proporre dei numeri "puliti". A Cupertino amano tutto ciò che è simmetrico e lineare, 1x/2x, ma questa sarebbe davvero una esagerazione. Ecco perché al momento ritengo che l'ipotesi dei due sensori diversi sia più realistica, in barba alle loro affermazioni. Onestamente non credo che ci spiegheranno mai per filo e per segno come funziona il tutto, ma almeno i teardown degli iPhone 7 Plus potranno stabilire qualche certezza ed è probabile che i primi arriveranno domani stesso.