Smartphone: come i chipset influenzano la fotografia

Scattare una foto o un video con lo smartphone può sembrare incredibilmente semplice. Basta tirarlo fuori dalla tasca, premere il pulsante di scatto e, in un batter d’occhio, ecco il prossimo scatto per i social media. Tuttavia, sotto la superficie, ciò che è appena accaduto è un prodigio di fotografia computazionale. Una sinfonia davvero sorprendente di ingegneria, tecnologia, fisica e matematica ha avuto luogo in una frazione di secondo e, sebbene la fotocamera del proprio smartphone sia un elemento importante, non è affatto l’unico strumento in funzione - né il più impressionante. Ma prima di parlare di questo eroe silenzioso, è necessario partire dall’inizio: che cos’è realmente un sensore fotografico.

Un’immagine vale mille parole - o cinquanta milioni di pixel

Ogni fotocamera del proprio smartphone possiede innanzitutto un sensore. OnePlus 15, per esempio, ha quattro sensori in totale – tre sul retro e uno sul fronte. I loro nomi completi sono Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensors, o CMOS Sensors in breve, ma più comunemente vengono chiamati semplicemente sensori. Una volta premuto il pulsante di scatto, inizia la prima fase del processo: un sensore da 50 megapixel (MP) è composto da 50 milioni di fotodiodi, ognuno così piccolo da essere misurato in micrometri, e ciascuno di questi diodi genera un piccolo segnale elettrico basato sulla quantità di luce ricevuta. Questi dati vengono quindi registrati tre volte - una per il rosso, una per il verde e una per il blu. Dopo questa fase, interviene un altro elemento: l’Image Signal Processor, o ISP.

Dalla luce analogica ai dati digitali

L’Image Signal Processor si trova nel chipset dello smartphone. Per OnePlus 15, l’ISP nel Qualcomm Snapdragon 8 Elite Gen 5 si chiama Qualcomm Spectra, e ha un unico compito: convertire i milioni di segnali dei sensori nelle migliori immagini possibili. Chi ha mai salvato una foto RAW sul telefono sa quanto siano pesanti. I dati grezzi del sensore di un’immagine da 50 megapixel scattata con colore a 10 bit occupano molto spazio: 50 milioni di pixel, con uno dei tre canali colore a 10 bit, equivalgono a 500 milioni di bit – pari a circa 62 megabyte e il ruolo più importante dell’ISP è comprimere tutto ciò. Utilizzando gli standard di compressione moderni, quei 62 megabyte di dati vengono ridotti a un valore molto più gestibile di 2-4 megabyte, a seconda delle condizioni.

Ultra Clear Mode, Clear Night Engine, Clear Burst e Video

In base all’utilizzo della fotocamera, l’ISP del telefono deve gestire enormi quantità di dati – e deve farlo rapidamente. Quando si scattano foto utilizzando il DetailMax Engine su OnePlus 15, il telefono raramente cattura un’unica immagine. Più comunemente, ne cattura diverse - di solito tra 3 e 7 - e le unisce in un’unica fotografia. Prendiamo come esempio l’Ultra Clear Mode durante gli scatti in pieno giorno: viene acquisita una singola immagine ad alta risoluzione da 50MP, seguita da una serie di immagini da 12MP con vari livelli di esposizione. Queste vengono poi combinate in un’immagine da 26MP. I dati passano rapidamente dal sensore all’ISP, poi al chipset e infine allo storage, con ogni fase che svolge il proprio ruolo nella catena della fotografia computazionale. Se si fotografano soggetti in movimento con la modalità Clear Burst, il processo diventa ancora più impressionante: il telefono cattura dieci immagini al secondo, rispetto alle sei immagini al secondo di OnePlus 13. Le quattro immagini aggiuntive ogni secondo sono possibili grazie alla potenza del chipset Snapdragon 8 Elite Gen 5. Per i video, le cifre diventano ancora più sorprendenti. Per ogni fotogramma di un video 4K Dolby Vision, l’ISP deve elaborare 124 milioni di bit, pari a circa 16 megabyte. A 120 fps, il massimo supportato da OnePlus 15, ciò significa quasi due gigabyte di dati al secondo che devono essere elaborati, compressi e salvati. La prossima volta, prima di scattare una foto, vale la pena ricordare l’ISP: l’instancabile elaboratore che processa miliardi di dati in una frazione di secondo, tutto per assicurarsi che la nostra prossima foto sia la migliore possibile.