La nascita della tecnologia Dual Pixel CMOS AF rappresenta una delle pietre miliari nella storia della fotografia digitale, soprattutto per quanto riguarda la messa a fuoco automatica in modalità Live View e video recording. Per comprendere appieno il suo impatto, è necessario analizzare il contesto storico in cui è stata introdotta e le problematiche che intendeva risolvere.
Fino ai primi anni 2010, i sistemi di autofocus nelle fotocamere reflex digitali erano dominati dal rilevamento di fase attraverso moduli dedicati, posizionati nel mirino ottico. Questo approccio, pur essendo estremamente rapido e preciso per la fotografia tradizionale, mostrava limiti evidenti quando si passava alla modalità Live View o alla registrazione video. In queste situazioni, il percorso della luce non attraversava più il modulo AF dedicato, costringendo le fotocamere a utilizzare il rilevamento del contrasto direttamente sul sensore. Tale metodo, sebbene accurato, era intrinsecamente lento e poco adatto a soggetti in movimento, generando un’esperienza frustrante per fotografi e videomaker.
Canon, azienda fondata nel 1937 a Tokyo e leader nel settore ottico e fotografico, individuò questa criticità come una barriera all’evoluzione delle reflex verso un utilizzo più versatile. Nel 2013, con il lancio della Canon EOS 70D, introdusse per la prima volta la tecnologia Dual Pixel CMOS AF, una soluzione radicalmente innovativa che consentiva il rilevamento di fase direttamente sul piano focale, sfruttando l’intera superficie del sensore.
Il principio alla base di questa tecnologia era semplice nella teoria ma complesso nella realizzazione: ogni pixel del sensore non doveva più essere un’unità monolitica, bensì suddiviso in due fotodiodi indipendenti. Questa configurazione permetteva di catturare due immagini leggermente sfalsate, simulando il comportamento dei moduli AF tradizionali, ma senza la necessità di componenti separati. In altre parole, il sensore stesso diventava un gigantesco modulo di rilevamento di fase, garantendo rapidità, precisione e continuità tra fotografia e video.
L’impatto sul mercato fu immediato. La EOS 70D si impose come riferimento per i videomaker, grazie alla possibilità di ottenere una messa a fuoco fluida e naturale, simile a quella delle videocamere professionali. Per la prima volta, le reflex potevano competere seriamente nel campo del video senza ricorrere a soluzioni ibride o compromessi. Questo segnò l’inizio di una nuova era, in cui la distinzione tra fotografia e videografia iniziava a sfumare.
Dal punto di vista storico, il Dual Pixel AF non fu solo una risposta tecnica, ma anche una strategia commerciale. Canon comprese che il futuro della fotografia digitale sarebbe stato dominato dalla convergenza tra immagini statiche e dinamiche. L’introduzione di questa tecnologia anticipò le esigenze di un pubblico sempre più orientato verso contenuti multimediali, aprendo la strada alle successive evoluzioni, come il Dual Pixel AF II e l’integrazione nei sistemi mirrorless.
Un aspetto interessante è che, nonostante la complessità del design, Canon riuscì a mantenere la compatibilità con le ottiche esistenti, evitando di frammentare il proprio ecosistema. Questo fu un elemento chiave per il successo commerciale, poiché i fotografi professionisti potevano beneficiare della nuova tecnologia senza dover sostituire il proprio parco ottiche.
In sintesi storica, il Dual Pixel AF nacque in un periodo di transizione, quando le reflex cercavano di rispondere alla crescente popolarità delle mirrorless e alla richiesta di prestazioni video superiori. La sua introduzione non solo risolse un problema tecnico, ma ridefinì le aspettative degli utenti, stabilendo un nuovo standard per l’autofocus su sensore.
Architettura e principio di funzionamento del Dual Pixel AF
Il cuore della tecnologia Dual Pixel CMOS AF risiede nella sua architettura innovativa, che trasforma il sensore di immagine in un sistema di rilevamento di fase distribuito. Per comprendere appieno il funzionamento, è necessario analizzare la struttura dei pixel e il processo di calcolo della messa a fuoco.
Ogni pixel del sensore Dual Pixel è costituito da due fotodiodi distinti, posizionati in modo da catturare la luce proveniente da angolazioni leggermente diverse. Questa separazione consente di ottenere due segnali indipendenti per ciascun pixel, che vengono poi confrontati per determinare la differenza di fase tra le immagini. Tale differenza è la chiave per calcolare la direzione e l’entità della correzione necessaria per raggiungere la messa a fuoco perfetta.
A differenza dei sistemi tradizionali, che utilizzano pixel dedicati all’autofocus (spesso sacrificando parte della superficie sensibile alla luce), il Dual Pixel AF sfrutta l’intera area del sensore per il rilevamento di fase. Questo significa che la copertura è estremamente ampia, inizialmente pari a circa l’80% del fotogramma e, nelle implementazioni più recenti, prossima al 100%. Tale caratteristica garantisce una flessibilità senza precedenti, permettendo di mettere a fuoco soggetti posizionati quasi ovunque nell’inquadratura.
Il processo di calcolo è gestito da algoritmi complessi, che analizzano le informazioni provenienti dai due fotodiodi per ciascun pixel. Quando il sistema rileva una differenza di fase, invia un comando al motore dell’ottica per correggere la posizione delle lenti. Questo avviene in modo estremamente rapido, poiché il principio di rilevamento di fase consente di sapere immediatamente in quale direzione e di quanto spostare la lente, evitando il tipico “hunting” dei sistemi a contrasto.
Dal punto di vista ingegneristico, la realizzazione di un sensore Dual Pixel richiede una precisione estrema nella fabbricazione. La divisione del fotodiodo deve essere perfettamente bilanciata per garantire che ciascuna metà riceva la stessa quantità di luce, evitando artefatti o perdita di qualità nell’immagine finale. Canon ha sviluppato processi produttivi avanzati per mantenere questa simmetria, assicurando che la tecnologia non compromettesse la resa fotografica.
Un altro elemento cruciale è la gestione del segnale. Poiché ogni pixel produce due informazioni separate, il flusso dati è significativamente più complesso rispetto a un sensore convenzionale. Questo richiede circuiti di lettura ad alta velocità e processori dedicati, capaci di elaborare milioni di coppie di segnali in tempo reale. L’efficienza di questi componenti è ciò che consente al Dual Pixel AF di operare con prestazioni elevate anche in modalità video, dove la messa a fuoco deve essere continua e fluida.
La tecnologia si è evoluta nel tempo, passando dalla prima implementazione sulla EOS 70D a versioni più sofisticate, come il Dual Pixel AF II, introdotto sulle mirrorless Canon EOS R. Questa evoluzione ha portato miglioramenti nella velocità, nella sensibilità in condizioni di scarsa luce e nella capacità di riconoscere e tracciare soggetti complessi, come volti e occhi. Tuttavia, il principio di base è rimasto invariato: sfruttare la struttura duale dei pixel per ottenere un rilevamento di fase sul piano focale.
Dal punto di vista ottico, il Dual Pixel AF offre vantaggi significativi con obiettivi luminosi, dove la profondità di campo ridotta rende la messa a fuoco critica. La precisione del sistema consente di sfruttare appieno le aperture più ampie, garantendo immagini nitide anche in condizioni difficili. Inoltre, la possibilità di operare su quasi tutta l’area del sensore apre nuove prospettive creative, permettendo composizioni più libere senza vincoli imposti dai punti AF tradizionali.
In conclusione tecnica, il Dual Pixel AF rappresenta una sintesi perfetta tra innovazione hardware e software, trasformando il sensore da semplice elemento di cattura a componente attivo nel processo di messa a fuoco. Questa integrazione ha ridefinito gli standard dell’autofocus, ponendo le basi per ulteriori sviluppi nel campo della fotografia e del video digitale.
Vantaggi operativi e applicazioni pratiche
La tecnologia Dual Pixel AF non è soltanto un’innovazione teorica: il suo valore si manifesta concretamente nell’esperienza d’uso, sia per fotografi che per videomaker. I vantaggi operativi derivano dall’integrazione tra hardware e software, che consente di superare i limiti dei sistemi precedenti e di aprire nuove possibilità creative.
Uno dei benefici più evidenti è la rapidità nella messa a fuoco. Grazie al rilevamento di fase sul piano focale, il sistema è in grado di determinare immediatamente la direzione e l’entità della correzione necessaria, evitando il fenomeno di “hunting” tipico dei sistemi a contrasto. Questo si traduce in una risposta immediata, fondamentale per catturare soggetti in movimento o per lavorare in situazioni dinamiche, come eventi sportivi o reportage.
Un altro aspetto cruciale è la precisione, soprattutto con ottiche luminose e profondità di campo ridotte. Nei sistemi tradizionali, la messa a fuoco poteva essere compromessa da micro-disallineamenti tra il modulo AF e il piano focale. Con il Dual Pixel AF, il rilevamento avviene direttamente sul sensore, eliminando questa variabile e garantendo una corrispondenza perfetta tra il punto di fuoco e l’immagine catturata. Questo è particolarmente importante per i ritratti, dove la nitidezza sugli occhi è essenziale.
Dal punto di vista video, il Dual Pixel AF ha rivoluzionato il concetto di autofocus continuo. Prima della sua introduzione, i videomaker erano costretti a scegliere tra due opzioni insoddisfacenti: utilizzare il rilevamento del contrasto, lento e poco fluido, oppure affidarsi alla messa a fuoco manuale, complessa e poco pratica in riprese dinamiche. Con il Dual Pixel AF, la transizione tra piani di fuoco avviene in modo naturale, senza scatti né oscillazioni, simulando il comportamento delle cineprese professionali. Questo ha reso le reflex e, successivamente, le mirrorless Canon strumenti competitivi anche nel settore del cinema digitale.
Un vantaggio spesso sottovalutato è la copertura estesa dell’area di messa a fuoco. Nei sistemi tradizionali, i punti AF erano concentrati al centro del fotogramma, limitando la libertà compositiva. Il Dual Pixel AF, invece, offre una copertura che arriva fino al 100% nelle implementazioni più recenti, consentendo di mettere a fuoco soggetti posizionati ai margini dell’inquadratura senza ricorrere a tecniche di ricomposizione. Questo apre nuove possibilità creative, soprattutto nella fotografia di ritratto e nella macrofotografia.
La tecnologia si integra inoltre con algoritmi avanzati di tracking e riconoscimento, che permettono di seguire volti, occhi e persino animali in movimento. Questa funzione, inizialmente pensata per il video, si è rivelata preziosa anche nella fotografia sportiva e naturalistica, dove la capacità di mantenere il fuoco su un soggetto imprevedibile è determinante per ottenere immagini di qualità.
Nonostante i numerosi vantaggi, il Dual Pixel AF presenta alcune sfide. In condizioni di scarsa illuminazione, la precisione può diminuire, richiedendo l’intervento di sistemi ausiliari come l’illuminatore AF. Inoltre, la complessità del firmware e la necessità di elaborare grandi quantità di dati impongono requisiti elevati ai processori delle fotocamere, influenzando il consumo energetico e la gestione termica.
Dal punto di vista applicativo, il Dual Pixel AF ha trovato spazio non solo nelle reflex e mirrorless, ma anche in videocamere professionali e dispositivi cinematografici. Canon ha esteso la tecnologia alla serie Cinema EOS, dimostrando la sua versatilità in contesti ad alta richiesta qualitativa. Questo ha consolidato la reputazione del sistema come standard di riferimento per la messa a fuoco automatica in ambito video.
In sintesi tecnica, i vantaggi del Dual Pixel AF non si limitano alla velocità e alla precisione: essi riguardano la continuità operativa, la libertà compositiva e la integrazione con funzioni intelligenti, elementi che hanno trasformato il modo di concepire la fotografia e il video digitale.
Evoluzione e implementazioni avanzate
Dopo il debutto nel 2013 con la Canon EOS 70D, la tecnologia Dual Pixel AF ha conosciuto un’evoluzione costante, adattandosi alle esigenze di un mercato in rapida trasformazione. La prima generazione, pur innovativa, presentava alcune limitazioni, come la copertura parziale del sensore e la sensibilità ridotta in condizioni di luce critica. Canon ha lavorato per superare questi ostacoli, introducendo miglioramenti significativi nelle versioni successive.
Il passo più importante è stato l’arrivo del Dual Pixel AF II, implementato per la prima volta nella serie mirrorless Canon EOS R. Questa evoluzione ha portato a una copertura quasi totale del sensore, consentendo di selezionare punti AF praticamente ovunque nell’inquadratura. Inoltre, sono stati introdotti algoritmi di riconoscimento avanzato, capaci di identificare non solo volti e occhi umani, ma anche animali e veicoli, rispondendo alle esigenze di fotografi sportivi e naturalisti.
Dal punto di vista tecnico, il Dual Pixel AF II ha migliorato la sensibilità in condizioni di scarsa luce, grazie a una gestione più efficiente del segnale e a processori di immagine più potenti. Questo ha permesso di mantenere prestazioni elevate anche con aperture ridotte e ISO elevati, ampliando le possibilità operative in contesti difficili.
Un’altra innovazione significativa è stata l’integrazione con il sistema di stabilizzazione sul sensore (IBIS), introdotto nelle mirrorless Canon di fascia alta. La combinazione tra messa a fuoco rapida e stabilizzazione ha reso possibile ottenere immagini nitide e video fluidi anche in situazioni di movimento, senza ricorrere a supporti esterni.
La tecnologia ha trovato applicazione anche nel settore cinematografico, con la serie Canon Cinema EOS, dove il Dual Pixel AF è stato ottimizzato per garantire transizioni di fuoco estremamente naturali, indispensabili per produzioni professionali. In questo contesto, la possibilità di controllare la velocità e la reattività dell’autofocus ha permesso di simulare l’effetto del “focus pulling” manuale, mantenendo però la precisione automatica.
Dal punto di vista industriale, l’evoluzione del Dual Pixel AF ha richiesto investimenti significativi in ricerca e sviluppo, soprattutto per la miniaturizzazione dei circuiti e la gestione termica. La divisione dei fotodiodi in ogni pixel implica una complessità produttiva elevata, che Canon ha affrontato con processi di fabbricazione avanzati e con un controllo qualità rigoroso.
Oggi, il Dual Pixel AF è considerato uno standard di riferimento, ma la sua evoluzione non si è fermata. Le ultime implementazioni includono funzioni basate su intelligenza artificiale, che migliorano il riconoscimento dei soggetti e la predizione dei movimenti. Questo apre la strada a scenari in cui la messa a fuoco diventa non solo reattiva, ma anche proattiva, anticipando le azioni del soggetto.
Dal punto di vista storico, l’evoluzione del Dual Pixel AF riflette la trasformazione del mercato fotografico, passato da un approccio centrato sulla fotografia statica a una visione multimediale, in cui foto e video convivono e si integrano. La capacità di adattarsi a queste esigenze ha permesso alla tecnologia di mantenere la sua rilevanza per oltre un decennio, consolidando la leadership di Canon in un settore altamente competitivo.
Fonti
- https://global.canon/en/technology/dual-pixel-cmos-af.html
- https://www.usa.canon.com
- https://www.dpreview.com/articles/Canon-dual-pixel-af
- https://www.canon-europe.com/cameras/eos-r-system/
- https://www.canon-europe.com/pro/video/cinema-eos/
Mi chiamo Marco Adelanti, ho 35 anni e vivo la mia vita tra due grandi passioni: la fotografia e la motocicletta. Viaggiare su due ruote mi ha insegnato a guardare il mondo con occhi più attenti, pronti a cogliere l’attimo, la luce giusta, il dettaglio che racconta una storia. Ho iniziato a fotografare per documentare i miei itinerari, ma col tempo è diventata una vera vocazione, che mi ha portato ad approfondire la storia della fotografia e a studiarne i protagonisti, gli stili e le trasformazioni tecniche. Su storiadellafotografia.com porto una prospettiva dinamica, visiva e concreta: mi piace raccontare l’evoluzione della fotografia come se fosse un viaggio, fatto di tappe, incontri e visioni. Scrivo per chi ama l’immagine come mezzo di scoperta e libertà, proprio come un lungo viaggio su strada.
