I migliori smartphone di oggi sono delle vere e proprie macchine fotografiche, con i dispositivi di fascia alta che sono dotati di (sempre) più fotocamere posteriori con diversi fattori di zoom, di una grande potenza per l’elaborazione di immagini e video e di applicazioni per fotocamere complete con numerose modalità. Apparecchi che oramai hanno un prezzo elevatissimo, con alcuni modelli che costano ben più di reflex o mirrorless.
Ma cosa ci aspetta nel prossimo futuro? quali sono le caratteristiche che vedremo comparire nei nostri smartphone nei prossimi anni…e quanto ci vorrà perché gli smartphone soppiantino (se sarà ovviamente possibile) le reflex digitali o anche le mirrorless? Certo, probabilmente sarà impossibile soppiantarle in ambiti molto specifici, ma cosa dire dei fotografi più “generici”, o anche i milioni di amatori che scattano centinaia e migliaia di foto?
Abbiamo già avuto modo di conoscere tecnologie come le fotocamere con periscopio 10x, la registrazione video 8K, le funzioni avanzate di cancellazione degli oggetti e altro ancora. Ma quali sono i prossimi sviluppi del settore? Esistono tante voci in giro e una delle più autorevoli è sicuramente quella di Judd Heape, vicepresidente della gestione dei prodotti per le fotocamere di Qualcomm, che ha analizzato il futuro della fotografia su smartphone.
L’intelligenza artificiale sarà alla base del futuro?
La fotografia su smartphone ha sfruttato in modo massiccio l’apprendimento automatico nel corso degli anni; viene utilizzato per compiti come la riduzione del rumore, la rimozione di oggetti/ombre/riflessi, la riduzione del judder video e altro ancora. È chiaro che questa rimarrà una delle aree di maggiore interesse per i marchi di smartphone e per i produttori di chip nei prossimi anni e Heape ritiene che sarà la più grande area di interesse. Heape ha anche delineato alcuni modi in cui l’intelligenza artificiale farà un passo avanti nei prossimi anni.
In futuro vedremo molte più capacità dell’intelligenza artificiale di comprendere la scena, di capire la differenza tra pelle e capelli, tra tessuto e sfondo e questo genere di cose. E tutti questi pixel saranno gestiti in modo diverso in tempo reale, non solo in post-elaborazione un paio di secondi dopo aver scattato l’istantanea, ma in tempo reale durante una ripresa video con videocamera.
Fortunatamente, stiamo già assistendo a un’elaborazione avanzata delle immagini guidata dall’intelligenza artificiale che viene eseguita sui video o a frequenze di fotogrammi simili a quelle dei video. Ad esempio, alcuni marchi di telefoni offrono anteprime in tempo reale del mirino quando si utilizzano funzioni come la modalità notturna, mentre Google utilizza la sua rete neurale HDRNet per l’HDR dei video.
L’intelligenza artificiale è uno dei più grandi sviluppi nel settore delle fotocamere e Judd Heape, esperto di fotocamere di Qualcomm, ritiene che in futuro potrebbe gestire l’intero processo di acquisizione delle immagini.
L’uso dell’IA ha fatto passi da gigante rispetto alle modalità introdotte per la prima volta nel 2018, ma Heape spiega che l’IA nella fotografia può essere suddivisa in quattro fasi.
La prima fase è piuttosto elementare: l’IA viene utilizzata per comprendere un elemento specifico in un’immagine o in una scena. La seconda fase vede l’IA controllare le cosiddette funzioni 3A, ovvero la messa a fuoco automatica, il bilanciamento automatico del bianco e la regolazione automatica dell’esposizione. L’ingegnere di Qualcomm ritiene che il settore si trovi attualmente nella terza fase del gioco della fotografia AI, in cui l’AI viene utilizzata per comprendere i diversi segmenti o elementi della scena.
Siamo a tre-cinque anni di distanza dal raggiungimento del Santo Graal della fotografia basata su IA.
Questo sembra essere il caso in questo momento, poiché tecnologie come la segmentazione semantica e il riconoscimento facciale/occhiale sfruttano l’IA per riconoscere soggetti/oggetti specifici in una scena e regolarli di conseguenza. Ad esempio, i telefoni di oggi sono in grado di riconoscere un volto e assicurarsi che sia esposto correttamente, o di riconoscere che l’orizzonte è inclinato e suggeriscono di tenere il telefono in modo corretto.
E la quarta fase? Heape sostiene che siamo a circa tre-cinque anni di distanza dal raggiungimento del Santo Graal, che vedrà l’IA elaborare l’intera immagine:
Immaginate un mondo del futuro in cui voi dite: “Voglio che l’immagine assomigli a questa scena del National Geographic” e il motore dell’intelligenza artificiale dice: “Ok, regolerò i colori, la texture e il bilanciamento del bianco e tutto il resto in modo che assomigli a questa immagine che mi avete appena mostrato”.
In effetti, abbiamo visto un assaggio di questo futuro con i telefoni LG e l’applicazione Graphy alla fine degli anni 2010. Questa applicazione per i telefoni LG permetteva di scegliere un modello di foto, con l’app della fotocamera che regolava impostazioni come l’esposizione, il bilanciamento del bianco e la velocità dell’otturatore per catturare un risultato simile. Ma presumibilmente la visione di Qualcomm per questo futuro prevede regolazioni più granulari per catturare davvero l’aspetto e la sensazione dell’immagine desiderata.
Gli smartphone potrebbero superare le fotocamere DSLR?
All’inizio di quest’anno Sony ha fatto delle affermazioni interessanti, quando un dirigente ha previsto che le foto scattate dagli smartphone avrebbero superato quelle delle fotocamere DSLR nei prossimi anni. È facile immaginarlo, visti i progressi che abbiamo visto negli smartphone sfruttando un’elaborazione superiore. Ma i telefoni hanno ancora componenti più piccoli a causa del fattore di forma più sottile rispetto alle DSLR.
Heape lo riconosce, ma ritiene che gli smartphone supereranno le fotocamere dedicate. “Per quanto riguarda la qualità dell’immagine di una DSLR, sì. Penso che il sensore d’immagine sia già pronto, e che la quantità di innovazioni che si stanno sviluppando nei sensori d’immagine dei dispositivi mobili sia probabilmente più veloce e più avanzata di quella che sta avvenendo nel resto del settore”.
L’autore ha inoltre sottolineato come la potenza di elaborazione disponibile negli smartphone rappresenti un vantaggio significativo rispetto alle fotocamere DSLR:
L’elaborazione di Snapdragon è 10 volte migliore di quella delle più grandi e potenti fotocamere Nikon e Canon. Ecco perché siamo in grado di superare la barriera della qualità dell’immagine. Perché anche se abbiamo un piccolo obiettivo e un piccolo sensore di immagine, l’elaborazione è molte, molte volte superiore a quella di una reflex digitale..
È difficile sostenere il contrario, dato che il ritmo di sviluppo dei chip per smartphone significa che oggi stiamo ancora assistendo a grandi guadagni in termini di prestazioni ed efficienza quando si tratta di attività legate alla fotocamera. Ad esempio, la serie Snapdragon 865 ha fornito slow-motion illimitati a 960 fps, lo Snapdragon 8 Gen 1 offre video HDR 8K e la serie Snapdragon 888 ha introdotto la registrazione simultanea 4K HDR tramite tre fotocamere. Con l’aggiunta di un’elaborazione multi-frame sempre migliore, gli smartphone stanno superando i limiti delle fotocamere in modo impressionante.
Megapixel rispetto alle dimensioni del sensore
La previsione di Sony su DSLR/smartphone arriva mentre l’azienda introduce i sensori da un pollice negli smartphone. L’anno scorso abbiamo visto il primo sensore approdare sullo Sharp Aquos R6 da 20MP e sull’Xperia Pro-I da 12MP, mentre Xiaomi e Sony hanno collaborato per portare un nuovissimo sensore da un pollice IMX989 da 50MP sullo Xiaomi 12S Ultra.
Ma questo non è l’unico approccio che abbiamo visto nell’arena degli smartphone. La guerra dei megapixel si è silenziosamente riaccesa negli ultimi anni. Nel 2018 e nel 2019, le fotocamere da 48MP erano un grande affare, ma da allora le fotocamere da 108MP sono diventate un elemento comune. La guerra è proseguita di recente con la presentazione del primo telefono con fotocamera da 200MP. Si dice che Samsung potrebbe offrire una fotocamera da 200MP nel Galaxy S23 Ultra del prossimo anno.
Abbiamo assistito all’apertura di un nuovo capitolo nella guerra che da anni oppone le dimensioni dei sensori ai megapixel.
L’arci-rivale di Qualcomm, Mediatek, supporta già fotocamere da 320MP sui chip della serie Dimensity 9000 e Heape pensa che questa risoluzione potrebbe essere il prossimo punto di partenza per il settore. “Probabilmente 320MP è il prossimo punto in cui ci fermeremo”, ha spiegato il rappresentante di Qualcomm.
C’è chiaramente spazio per sensori con molti megapixel e sensori con pixel più grandi, dato che aziende come Samsung e Xiaomi adottano entrambi gli approcci. Heape ha comunque una preferenza:
La mia filosofia è forse diversa da quella di alcuni operatori del settore: non penso necessariamente che abbiamo bisogno di centinaia e centinaia di megapixel. Penso che abbiamo bisogno di pixel più grandi, giusto? Dobbiamo avvicinarci alle reflex digitali e forse trovare un punto di forza di circa 40 o 50 MP, piuttosto che andare a 200 o 300 MP. Anche se il settore sta spingendo per andare in entrambe le direzioni.
È lecito chiedersi dove ci fermeremo in termini di dimensioni dei sensori, dato il sottile fattore di forma degli smartphone. Heape suggerisce che tecnologie innovative, come le lenti anamorfiche, potrebbero contribuire ad aumentare ulteriormente le dimensioni, ma sarà un’impresa ardua nel breve termine.
Nel breve termine, no, non credo che riusciremo a superare il centimetro. Ma in futuro, sì, possiamo probabilmente arrivarci.
Il futuro dell’hardware specializzato e del video
Gli smartphone di oggi contengono anche silicio dedicato a compiti specifici di imaging. Certo, c’è il processore del segnale d’immagine, come ci si aspetterebbe. Ma i produttori di chip hanno anche introdotto motori bokeh per la profondità e hardware per il rilevamento facciale. Sembra inevitabile che presto anche un altro compito o scenario richiederà un pezzo di silicio autonomo.
Heape spiega che il video è attualmente l’area di maggiore interesse per gli acceleratori hardware, indicando il già citato motore bokeh e l’hardware per la computer vision. Ma ha anche accennato a un’altra aggiunta nei prodotti futuri.
Presto avremo annunci di hardware dedicato per gestire, come ho detto, le diverse parti della scena. Hardware per sapere cosa fare per i pixel che sono pelle, capelli, tessuto, cielo, erba e sfondo. Queste sono le aree – e anche in questo caso sono tutte applicabili al video – in cui vediamo davvero la necessità di aggiungere hardware specifico..
Per quanto possa valere, la segmentazione semantica delle immagini consente già alla fotocamera di uno smartphone di identificare vari aspetti dell’immagine. Ma tutto questo avviene a un livello più generale, identificando un tramonto, volti, animali, edifici e fiori e regolando di conseguenza le impostazioni dell’app fotocamera. Ma sembra proprio che l’imminente soluzione di Qualcomm si spinga più in profondità, applicando modifiche alla fotocamera a un livello più dettagliato. In teoria questo potrebbe anche essere un vantaggio per le applicazioni di realtà aumentata, consentendo filtri più granulari e altri effetti, ma dovremo aspettare per avere notizie su questa soluzione.
Abbiamo assistito a un aumento dell’hardware dedicato a compiti specifici di imaging, ma il video potrebbe essere la prossima frontiera in questo senso.
Più in generale, anche la qualità video ha fatto passi da gigante negli ultimi anni, ma sembra dubbio che vedremo presto 8K/60fps, dato che il video 8K in generale sembra ancora così di nicchia. Heape è d’accordo, suggerendo che 8K/30fps va bene per ora.
Credo che la risoluzione e il frame rate siano ormai a un punto tale che non cambieranno per un po’. Stiamo già girando in 8K/30. Potremmo arrivare a 8K/60, ma ci vorrà qualche anno. Si tratta di un’enorme quantità di throughput e, francamente, ci scontriamo con i limiti del consumo energetico man mano che aumentiamo il livello di risoluzione.
Semmai, ci aspettiamo ulteriori perfezionamenti per i video 8K e inferiori. Dopo tutto, Qualcomm ha introdotto l’HDR 8K con lo Snapdragon 8 Gen 1, mentre le recenti innovazioni come i video super-stabili, i video in condizioni di scarsa illuminazione con intelligenza artificiale e gli hyperlapse notturni avvengono a 4K o 1080p. Ne abbiamo avuto un assaggio con la serie iPhone 14 di Apple, che ha portato la registrazione di video cinematografici a 4K e video super-stabili a “2.8K”.
Heape ritiene che ci sia spazio per miglioramenti come una migliore “gestione del movimento e la comprensione del movimento in una scena”. Egli indica obiettivi come la gestione del movimento nei video senza effetto ghosting e la gestione del movimento e del rumore allo stesso tempo. “Tutti questi principi di base della qualità dell’immagine, che abbiamo affrontato utilizzando tecniche multi-frame nelle istantanee, dobbiamo gestirli in tempo reale per i video 8K/30”.
Non fidatevi della qualità delle fotocamere selfie sotto il display
Abbiamo recensito un paio di telefoni con fotocamere selfie sotto il display nell’ultimo anno o due, ed è chiaro che anche le soluzioni più recenti non possono reggere il confronto con le fotocamere tradizionali. Infatti, qualche settimana fa abbiamo messo a confronto lo ZTE Axon 40 Ultra con telefoni di fascia media, scoprendo che persino un telefono di fascia media del 2018 poteva battere la tecnologia sotto il display di ZTE.
Inutile dire che non consigliamo di acquistare un telefono con fotocamera sotto il display, a meno che i selfie non siano importanti per voi.
Le fotocamere sotto il display possono sembrare ragionevoli, ma questo è quanto.
“Capisco che le persone vogliano solo un display elegante e meraviglioso, senza alcun ostacolo. Ma per chi vuole davvero fare della buona fotografia, non credo che questa sia la direzione in cui dovremmo andare”, afferma Heape, sottolineando i problemi di diffusione, di colore e gli “strani” artefatti notturni.
“Ma le cose che stiamo ottenendo nella fotografia – zoom davvero buono, comprensione della scena, segmentazione, profondità, buona elaborazione 3A – tutto questo peggiora se si cerca di mettere la fotocamera sotto un mucchio di pixel”.
Non siamo fiduciosi che le fotocamere sotto il display possano davvero combattere le fotocamere selfie convenzionali sui telefoni di fascia alta. Anche Heape non sta trattenendo il fiato:
Riusciremo a ottenere [fotocamere sotto il display – ndr] una qualità tale da rendere ragionevole un tipico selfie? Sì, ma qualsiasi cosa al di là di questo sarà molto, molto difficile..
Abbandonare lo zoom dello smartphone?
Le fotocamere con teleobiettivo sono state un punto fermo degli smartphone a partire dal 2016, con i moderni zoom ottici che si fermano a 10x fissi ma a lunga distanza. Sony ha innovato anche in questo settore con l’Xperia 1 IV, introducendo una fotocamera con teleobiettivo variabile in grado di scattare con diversi fattori di zoom nativi. In questo modo non sono necessarie due fotocamere separate per teleobiettivo e periscopio. Ma Heape ritiene che in futuro i telefoni potrebbero anche abbandonare del tutto la fotocamera dedicata al teleobiettivo a favore di una fotocamera principale che funge da teleobiettivo.
Credo che l’aspetto più interessante sia la possibilità di ridurre la complessità del sistema di fotocamere. Mentre ora sono necessarie tre fotocamere, come un grandangolo, un ultrawide e un teleobiettivo. Se si riesce ad avere un vero zoom ottico, forse è possibile combinare il grandangolo e il teleobiettivo in un’unica telecamera e avere solo due telecamere, semplificando il sistema di ripresa, riducendo il consumo energetico e così via..
Le prime indiscrezioni indicano che un telefono del 2023, come il Galaxy S23 Ultra, manterrà la stessa configurazione della fotocamera dell’S22 Ultra (cioè due teleobiettivi, una fotocamera principale e uno shooter ultrawide). Ma potremmo vedere presto qualche giocatore intraprendere questa strada?
“Sì, credo che questo sia qualcosa che accadrà nel corso del prossimo anno e che molti OEM si muoveranno in questa direzione”, ha spiegato Heape.
Questo potrebbe essere uno sviluppo piuttosto significativo per il settore degli smartphone, ma ci chiediamo se si tratti di una mossa definitiva. Dopo tutto, i componenti del teleobiettivo variabile occupano una quantità di spazio interno simile a quella di una fotocamera a periscopio. Pertanto, le aziende che sperano di accoppiare una fotocamera principale/telecamera a corto raggio con un sensore periscopico a lungo raggio potrebbero incontrare delle difficoltà.
Le fotocamere degli Smartphone continueranno ad evolvere
Negli ultimi anni ci sono stati molti sviluppi interessanti nel settore delle fotocamere per smartphone. In termini di hardware, abbiamo visto sensori di grandi dimensioni diventare comuni, chip di imaging personalizzati, sistemi di fotocamera con zoom impressionanti e una tonnellata di potenza di elaborazione. Ma abbiamo anche assistito a fantastici miglioramenti software, come le modalità video super stabili, la cancellazione degli oggetti, l’HDR migliorato, i flussi di acquisizione video simultanei e altro ancora.
Anche i prossimi anni si preannunciano molto luminosi in termini di innovazione in questo settore. Tra sensori e megapixel sempre più grandi, una potenziale riduzione delle fotocamere grazie alla tecnologia dei teleobiettivi variabili, l’intelligenza artificiale che gestisce un maggior numero di compiti della fotocamera e un hardware più dedicato, c’è ancora molto di cui entusiasmarsi con la prossima generazione di fotocamere per smartphone.
