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Snapdragon 855, tutti i dettagli. Ecco cosa potranno fare i migliori ... - DDay.it

Snapdragon 855, tutti i dettagli. Ecco cosa potranno fare i migliori … – DDay.it

Potremmo dire che è un mostro di chip, ma ormai ci siamo abituati: generazione dopo generazione i processori degli smartphone stanno facendo passi da giganti abilitando funzioni e tecnologie che fino a pochi anni fa erano impensabili. Non si sottrae alla regola il nuovo Snapdragon 855, che di tutti i processori per smartphone (ma non solo) è probabilmente il più interessante e il più particolare.

Snapdragon è la base su cui girano oltre 1 miliardo di smartphone nel mondo, e più che un processore è una piattaforma che offre ai produttore un ventaglio di possibilità inimmaginabili. Quando si parla di processori per smartphone si potrebbe pensare che uno Snapdragon è uguale ad un Exynos di Samsung, o ad un “A” di Apple, o ancora ad un Kirin di Huawei, ma non è proprio così. Questi ultimi infatti progettano i SoC, perché di System on Chip si tratta, per venire incontro alle esigenze dei prodotti che poi li utilizzano. Apple realizza e pensa gli “A” con le funzioni che servono agli iPhone e agli iPad, Samsung ai Galaxy e Huawei ai P e ai Mate, mentre con la serie Snapdragon è Qualcomm a guidare i produttori di smartphone che scelgono il suo chip indicando loro la strada da prendere, quali sono le funzioni che possono adottare e fino a dove possono spingersi.

Lo diciamo perché in questa pagina vi spiegheremo tutte le novità del nuovo Snapdragon 855 direttamente dallo Snapdragon Summit, dove abbiamo avuto modo di parlare con chi il processore lo ha progettato e pensato. E queste novità, come si potrà leggere, sono tantissime, ma questo non vuol dire che ogni smartphone Android che userà lo Snapdragon avrà tutte queste features: alcune si, altre no, dipende ovviamente dalla scelta del produttore. 

Quello che è certo è che Qualcomm con l’855 mette nelle mani di chi deve produrre uno smartphone Android di fascia alta un ventaglio di scelte e di soluzioni tecnologiche impressionante. Abbiamo diviso per comodità l’articolo in sezioni, partendo dalla rete per arrivare alla parte CPU, al nuovo DSP per l’intelligenza artificiale, alle fotocamere per poi concludere parlando dell’entertainment e del gaming.

Il 5G c’è, ma è una opzione. LTE a 2 Gbps e Wi-fi a 10 Gbps

C’è lo Snapdragon 855 processore e c’è lo Snapdragon 855 piattaforma. Il primo è il semplice chip, che al suo interno non include il modem 5G: questo è infatti un elemento separato, realizzato da Samsung con tecnologia 10 nanometri, che per funzionare ha bisogno dell’855. I produttori potranno quindi proporre sia smartphone 5G, adottando entrambi i componenti e le antenne, sia smartphone LTE, usando il solo 855 come cuore del dispositivo. 

In questa configurazione lo Snapdragon 855 è la prima piattaforma per smartphone capace di supportare sia il 5G con bande sotto i 6 Ghz sia le onde millimetriche. Un’altra caratteristica da considerare è la coesistenza della connettività 4G con quella 5G: lo smartphone resta attivo su entrambe le connessioni e non salta da una all’altra come accade oggi passando da 3G a 4G. In una zona coperta da reti 4G e 5G lo Snapdragon 855 resta agganciato a entrambe, e le riesce a sfruttare in modo intelligente. 

All’interno del chip vero e proprio Qualcomm ha inserito il suo modem LTE di ultima generazione, siglato X24. Ci troviamo davanti ad un modem 4G Cat 20 realizzato con tecnologia a 7 nanometri che raggiunge sulle reti compatibili la notevole velocità di downlink di 2 Gbps sfruttando il carrier aggregation e di 318 Mbps in uplink. Il modem supporta anche il dual sim LTE.

Ma è sulla sezione wireless Wi-fi che Qualcomm stacca nettamente la concorrenza: lo Snapdragon 855 è la prima soluzione mobile Wi-fi 6 ready.

Il Wi-fi 6, nella nuova nomenclatura della Wi-fi Alliance, sarebbe quello che era chiamato fino a pochi mesi fa 802.11ax o High-Efficiency Wireless (HEW). Stiamo parlando della più avanzata versione di wi-fi oggi disponibile, che se collegata ad un modem router compatibile come i Netgear Nighthawk AX8 o AX12 assicura una maggiore efficienza nel caso di dispositivi collegati alla rete.

“Non è una questione di velocità, siamo leggermente più veloci di un wi-fi 5, o wi-fi AC, ma di qualità della trasmissione nel caso in cui ci sono moltissimi dispositivi collegati” ci spiega un ingegnere di Qualcomm.

Il nuovo Wi-Fi 6 è utile quando si devono gestire flussi su più dispositivi wireless nella stessa stanza o casa, un caso questo che si verifica sempre più di frequente nelle abitazioni di oggi. Si pensi ad esempio a console che effettuano streaming video 4K, a smart speaker con display che possono fare videochiamate in HD o a diffusori wi-fi. Oggi una casa connessa ha almeno una decina di prodotti che effettuano traffico, e il Wi-fi 6 garantisce la coesistenza e soprattutto la qualità di connessione nel caso in cui questi dispositivi dovessero essere connessi in contemporanea scambiando dati. 

Ma Qualcomm non si è fermata qui, perché ha previsto nello Snapdragon 855 anche il supporto allo standard Wi-Fi 802.11ay. Quest’ultimo rappresenta il potenziamento dell’802.11ad, uno standard nato nel 2012 e pensato per garantire altissime velocità in ambienti piccoli.

L’802.11ay lavora infatti sui 60 Ghz, onde millimetriche, e potrebbe anche spingersi ad una velocità di 10 Gbps se si devono collegare tra loro dispositivi ad una distanza di circa 20 metri. Display 4K, 8K e visori VR sono interessati a questa soluzione, ma non solo, anche il cavo ethernet in molte situazioni potrebbe venire sostituito da ponti wireless fatti usando l’802.11ay.

Qualcuno potrebbe chiedersi a cosa serve un sistema simile all’interno di uno smartphone, e soprattutto come è possibile coniugare i 60 Ghz, che essendo onde millimetriche non penetrano muri e scocche metalliche, con il design degli smartphone, ma è bene ricordare che lo Snapdragon non è solo una piattaforma per smartphone.

Oculus Go, il visore di Oculus portatile, usa uno Snapdragon, Portal di Facebook usa uno Snapdragon, e quindi Qualcomm offre anche questa possibilità a chi vorrà usare il suo chip per fare qualcosa che non è necessariamente un telefono cellulare. Anzi, calcolando la richiesta di antenne speciali, è probabile che nessun produttore di smartphone decida di implementare questa particolare feature dell’855. Maa in altri ambiti è preziosissima.

Arriva il Prime Core: prestazioni migliorate del 45%

Lo Snapdragon 855 è costruito da TMSC con processo produttivo a 7 nanometri: i tre blocchi principali che compongono il SoC sono la GPU Adreno 640, il DSP Hexagon 690 e la CPU Kryo 485.

Quest’ultima è stata realizzata in modo decisamente particolare, con una configurazione a tre cluster che secondo Qualcomm garantisce prestazioni fino al 45% superiori a quelle dell’845, che adottava invece una configurazione BIG.little. Il dato è riferito, ci dice un ingegnere Qualcomm, alle prestazioni di picco misurate con un benchmark in modalità single core. 

Al posto di avere quattro core ad alte prestazioni e 4 core ad alta efficienza la CPU dello Snapdragon 855 ha quattro core  Kyro 385 a 1.8 Ghz basati su architettura ARM Cortex A55, tre core Kryo 485 a 2.42 Ghz basati su architettura ARM A76 e un core Kryo “Prime” sempre basato sull’A76 ma con una frequenza ben più alta, 2.84 Ghz e un quantitativo di cache L2 doppia rispetto agli altri core, 512 Kbytes.

ARM ha dichiarato che il Cortex A76 è del 35% più veloce del Cortex A75: com’è possibile che Qualcomm abbia raggiunto con un core analogo prestazioni ancora più elevate? Keith Kressin, senior vice president product management di Qualcomm, spiega che quel 10% è stato possibile grazie ad alcune modifiche dei core e alla diversa gestione di cache e memoria.

La scelta di questa configurazione secondo Qualcomm garantisce il miglior bilanciamento tra stabilità termica e prestazioni, tanto che l’azienda di San Diego ha azzardato un paragone con i suoi competitor mostrando come secondo i suoi test lo Snapdragon 855 riesca a mantenere le prestazioni nel tempo senza andare in thermal throttling e come le sue prestazioni siano comunque superiori. I due competitor, che Qualcomm ha nascosto in modo elegante, sono ovviamente Apple e Huawei. 

Sempre secondo Qualcomm migliora anche il tempo di apertura delle app più usate.

A è Huawei, B è Apple.

Uno sguardo infine ad un aspetto che non deve assolutamente passare in secondo piano: grazie alla nuova architettura l’efficienza energetica del dispositivo è migliorata in modo drastico. Qualcomm ci ha mostrato come rispetto all’845 e a parità di applicazione il consumo del nuovo SoC sia decisamente ridotto.

Il grafico qui sotto mostra l’845 confrontato all’855 mentre si utilizza l’app di Instagram: il carico medio nel primo caso è di 2190 milliwatt con una durata della batteria residua di 5,7 ore, nel secondo caso di 1800 milliwatt con una durata della batteria di 7 ore. 

Snapdragon 855 supporta memoria low power DDR4 per un massimo di 16 GB e lo storage UFS 3.0.

Il primo smartphone per il Gaming e l’entertainment HDR

Il motore grafico dello Snapdragon 855 è basato sulla nuova GPU Adreno 640. Il rinnovamento anche in questo caso è importante, perché non solo Qualcomm parla di un miglioramento del 20% delle prestazioni rispetto alla GPU di passata generazione, ma vengono introdotte diverse novità che ad alcune categorie di utenza potrebbero interessare parecchio.

Una precisazione però: non siamo davanti ad un cambio drastico come quello che ha toccato la CPU, ed è proprio per questo motivo che se sulla CPU c’è stato un incremento notevole (45%) nel caso della GPU questo è più contenuto (20%).

Il clock della GPU, che non è stato annunciato, dovrebbe essere simile a quello della versione precedente: ogni miglioramento di prestazioni è legato più che altro ad una questione software o di ottimizzazione, anche se qualche cambio strutturale esiste, viene dichiarato infatti un aumento del 50% delle arithmetic logic unit. 

Tra le novità introdotte dall’Adreno 640 c’è lo “Snapdragon Elite Gaming Experience”, un set di specifiche che permetteranno ad una serie di partner di realizzare giochi che funzioneranno meglio e consumeranno di meno se eseguiti da un processore di questo tipo. Anche qui è bene ricordare che Qualcomm non ha creato lo Snapdragon solo per gli smartphone: volendo Sony o Microsoft potrebbero usarlo per creare una console portatile, un po’ come ha fatto Nintendo che ha preso un SoC di NVIDIA.

L’855 è poi il primo processore mobile supportare le API Vulkan 1.1 (Android P le supporta a pieno) e il Physically Based Rendering, ed è anche il primo in assoluto ad aprire al Gaming HDR su dispositivi portatili.

Secondo Qualcomm lo Snapdragon 855 supporta il rendering dei giochi a 10 bit in wide color gamut con spazio colore Rec 2020 e dinamica estesa, ma la demo che abbiamo visto non ci ha entusiasmato in modo particolare, sia per quanto riguarda l’HDR sia per quanto riguarda il supporto al Wide Color Gamut. Sicuramente è una possibilità, ma crediamo che il display di uno smartphone e le condizioni in cui viene usato poco si presta a giocare in questa configurazione. 

Più interessanti le altre funzionalità dell’Adreno in ambito video: ci sono infatti l’accelerazione hardware per H.265 e VP9 e il supporto alla riproduzione non solo di contenuti HDR10 ma anche di contenuti HDR10+.

Lo Snapdragon 855 permetterà di realizzare il primo smartphone compatibile con l’HDR10 a metadati dinamici. Volendo i produttori possono implementare, pagando le royalties, anche il Dolby Vision. Non manca, per chiudere il cerchio, il supporto per l’HLG o Hybrid Log Gamma.

Novità anche per la realtà virtuale: lo Snapdragon 855 supporta la riproduzione VR volumetrica (ci si può spostare dinamicamente nella scena) e la riproduzione di ambienti VR a 360° con risoluzione 8K.

Un approccio diverso all’intelligenza artificiale

Qualcomm non si nasconde: “Abbiamo il processore più veloce quando si tratta di accelerare i processi di intelligenza artificiale, lo Snapdragon 855 va due volte più veloce del Kirin 980 di Huawei”. L’azienda di San Diego ha scelto una via diversa da Huawei: se quest’ultima ha infatti realizzato due neural processing unit, NPU, dedicate all’accelerazione di alcune reti neurali particolari, con il DSP Hexagon 690 Qualcomm ha tenuto un approccio più eterogeneo cercando di supportare tutti i principali framework di intelligenza artificiale e le API di Android per il machine learning.

Lo Snapdragon non ha una NPU, ma ha un DSP Hexagon 690 che sceglie come gestire l’accelerazione a seconda del tipo di rete neurale: alcune possono essere accelerate usando la CPU, altre la GPU, altre ancora GPU, CPU e DSP.

“Ogni rete neurale è diversa, ci spiega un ricercatore Qualcomm di origini italiane, e proprio per questo preferiamo avere un DSP che sceglie ogni volta che soluzione utilizzare per accelerare i calcoli. Quello che possiamo dire è che oggi siamo in grado di lanciare un modello e questo modello può elaborare 7 trilioni di operazioni al secondo, un numero impressionante”.

Siamo comunque ben lontani da piattaforme di machine learning come quelle richieste dalle auto a guida autonoma, per le quali servono anche 100 trilioni di operazioni al secondo, ma nell’ambito dell’elaborazione video, della segmentazione fotografica e dell’elaborazione dell’audio il processore Qualcomm riesce ad avere prestazioni davvero notevoli.

Abbiamo assistito, durante lo Snapdragon Summit, ad una serie di demo pensate per mostrare le potenzialità del processore: c’è il riconoscimento di intere pagine di testo, un sistema super resolution che permette uno zoom quasi perfetto fino a 8x, uno scatto fotografico quasi al buio e la gestione del cambio di punto di fuoco in tempo reale, e anche sul video. 

“Lo Snapdragon può fare tutte queste cose, o anche nessuna” ci spiega il ricercatore che si occupa proprio di immagine e intelligenza artificiale. “Tutto quello che vedete qui, dal super zoom allo scatto al buio sono modelli realizzati da aziende che hanno investito milioni di dollari negli ultimi anni per svilupparli. E li vendono ai produttori di smartphone, anche in esclusiva. Lo Snapdragon può lanciare questi modelli, anche i più complessi, eseguendo il calcolo quasi in tempo reale”. 

Apriamo solo una parantesi, prima di tornare al processore, per spiegare meglio questo punto: oggi chi vuole realizzare una applicazione che permette di scattare foto al buio usando il machine learning deve addestrare un modello. E’ la fase di “learning”, dove il modello impara a trattare una foto scura e i modo migliore per renderla chiara facendo emergere i dettagli e gestendo i diversi livelli di luminosità.

Questo si può fare solo facendo elaborare al modello un numero enorme di fotografie giuste e sbagliate, che possono andare dal migliaio al milione. Più saranno le foto, e gli esempi, più preciso sarà il modello: le aziende stanno investendo milioni di dollari per creare modelli da vendere e gli investimenti sono legati proprio alla produzione dei materiali che servono ad addestrare questi modelli. I modelli sono file, di dimensioni variabili, che processori come lo Snapdragon non fanno altro che eseguire, su foto già scattate o in tempo reale.

Se oggi non sono tante le applicazioni per smartphone basate sul machine learning è solo perché i modelli più validi (quelli che funzionano) costano, e non entrano certo nel segmento “open source”: non è un caso che le feature migliori siano presenti sugli smartphone dei produttori che hanno più fondi per fare ricerca e per acquistare modelli e serie di dati per allenarli. Funzioni come il riconoscimento delle scene, pre i quali ormai ci sono modelli opensource, vengono aggiunte ormai da tutti.

Ogni produttore che adotterà lo Snapdragon potrà quindi acquistare i modelli che queste aziende hanno mostrato nel corso del Summit: il vantaggio dell’utilizzo del nuovo SoC è legato alla velocità con cui sul processore può elaborarli. Alcuni modelli sono infatti talmente complessi che non possono essere eseguiti in tempo reale. Si pensi ad esempio al defocus del Pixel 3 di Google, che viene applicato sulla foto scattata: con il nuovo Snapdragon probabilmente si potrebbe vedere in tempo reale l’elaborazione mentre si scatta la foto.

Alcune funzioni legate all’immagine, tuttavia, sono native all’interno del nuovo chip Qualcomm, in un nuovo processore dedicato alla computer vision, lo Spectra 380.

Video HDR con defocus in tempo reale e addio al Jpeg: le novità della fotocamera

Un altro aspetto dove Qualcomm ha migliorato sensibilmente le prestazioni del suo SoC è la gestione della fotocamera e le possibilità offerte da quest’ultima. Gli “occhi” dello smartphone, ormai siamo arrivati a quattro fotocamere e c’è chi pensa a metterne sei, sono gestiti nel caso dello Snapdragon dallo Spectra 380, che secondo l’azienda è il primo acceleratore hardware per la computer vision. Un processore dual core a 14 bit, capace di gestire in tempo reale i flussi in arrivo da una o più fotocamere. Nonostante il datasheet ufficiale parli di supporto per fino a 32 megapixel per ogni singola fotocamera, l’ingegnere che si occupa del reparto fotografico ci spiega che questo limite è legato alla necessità di mantenere determinate prestazioni in ambito video, ma se si tratta di scattare foto si possono gestire senza problemi fotocamere da 48 megapixel e si potrebbe anche andare oltre.

In ambito fotografico la novità più importante è il passaggio al formato HEIF, lo stesso che Apple ha adottato a partire da iOS 11. “Apple lo ha usato per ridurre le dimensioni dei file” spiega Qualcomm, “Per noi l’HEIF diventerà un container fondamentale che porterà la fotografia ad un nuovo livello.” All’interno di un singolo file HEIF infatti si potranno tenere i dati RAW dello scatto, eventuali raffiche di foto, maschere di ritaglio e mappe 3D, scatti in braketing per l’HDR e molto altro ancora. Un file “cicciotto”, che potrebbe arrivare a pesare anche un centinaio di MB.

In ambito video, grazie allo Spectra 380, lo Snapdragon potrà acquisire video HDR fino a 10 bit e con spazio colore Rec 2020, e potrà anche registrare video HDR10+.

Abbiamo chiesto ovviamente delucidazioni, anche perché il sensore di uno smartphone non ha certo la gamma cromatica e la sensibilità per la cattura di un vero HDR, ma i tecnici ci fanno notare che nulla impedirebbe a RED di usare uno Snapdragon come cuore per una prossima camera 4K.

Siamo comunque riusciti a capire che, in ambito smartphone, i video 4K vengono catturati a dinamica piena e viene poi applicato, dallo Spectra, un Tone Mapping standard a seconda della, scena con una luminosità target di 1000 nits.

Tra le altre caratteristiche in ambito video lo Snapdragon riesce ad applicare in tempo reale il defocus dello sfondo su una registrazione 4K HDR (con qualche artefatto a dire il vero), riesce a staccare i soggetti dallo sfondo permettendo la manipolazione dello stesso, come il cambio di colore o la sostituzione con un altro video. Cose queste che, per essere precisi, ha già mostrato anche Huawei. 

La codifica e la decodifica HEIF vengono gestite in hardware.

Audio hi-res, anche DSD. E gestisce due display esterni 4K

 

Chiudiamo con l’audio, e anche se oggi la tendenza è rimuovere il jack, per chi ancora ha bisogno dell’uscita analogica all’interno dello Sn apdragon c’è un nuovo DAC a 32 bit 384 kHz che supporta nativamente anche gli stream DSD e l’audio hi-res. Per il wireless invece è stato aggiunto il supporto alla tecnologia Qualcomm AptX Adaptive Audio, che è in grado di gestire la compressione in modo dinamico per evitare le microinterruzioni.

“Con il normale AptX HD, se prendiamo lo smartphone e lo mettiamo in tasca, si potrebbe verificare una piccolissima interruzione di segnale dovuta al modo in cui lo impugniamo o ad una eventuale schermatura, con l’aptX Adaptive audio riusciamo nei momenti in cui il segnale non è ottimale a garantire ugualmente un flusso costante” ci spiega il responsabile dell’audio wireless. Non è quindi una questione di qualità, ma di stabilità: nel migliore dei casi la resa è identica a quella dell’aptX HD, con la differenza che il segnale resta comunque stabile. 

All’interno dello Snapdragon, potenziate dal DSP Hexagon, ci sono anche una serie di feature legate al machine learning: supporta due parole di richiamo degli assistenti vocali contemporaneamente, ha un sistema di cancellazione del rumore a singolo microfono sempre attivo e, nel caso in cui si voglia migliorare il riconoscimento della voce e quindi la cancellazione del rumore di fondo, riesce a gestire fino a 4 differenti microfoni. 

Altra novità è l’integrazione della tecnologia Qualcomm TrueWireless Stereo Plus, quel sistema che permette di avere auricolari senza filo stile “AirPods”. Oggi con la soluzione attuale gli smartphone sono collegati via bluetooth ad un singolo auricolare, che è a sua volta collegato all’altro: questo comporta non solo una doppia trasmissione con una latenza tra destro e sinistro ma anche la necessità, in uno dei due auricolari, di una batteria leggermente più grande.

Con la versione “Plus” il modulo bluetooth dello smartphone trasmette i due canali separatamente ai due auricolari. Gli auricolari certificati TrueWireless Stereo Plus funzionano però solo con questo Snapdragon 855 e non sono retrocompatibili, difficile quindi pensare che un produttore possa adottare questa tecnologia

Restando in tema di bluetooth non ci sono grosse novità: supporto alla versione 5 con velocità fino a 2 Mbps. Il GPS supporta tutte le costellazione, Galileo inclusa. 

Novità per un eventuale gestione di display esterni tramite USB Type C: si possono collegare due display 4K HDR.

Keith Kressin, senior vice president product management di Qualcomm

 

Qualcomm non ci ha permesso di fare benchmark, ma come sempre i numeri sono poco indicativi. Non è stata in grado neppure di dare una indicazione su eventuali differenze in termini di autonomia tra la versione liscia LTE e la soluzione 5G che prevede anche il modem X50: secondo Keith Kressin, senior vice president product management di Qualcomm, l’eventuale consumo sarà legato non tanto al processore e al modem ma alle singole reti degli operatori e a come saranno configurate. Non escludiamo qui di che la versione 5G possa avere, almeno in questi momenti iniziali, un consumo decisamente più elevato in alcuni casi. Ma è davvero prematuro parlare della cosa adesso, ancora non ci sono prodotti.

Qualcomm ha annunciato che sono 7 i produttori che nei prossimi mesi presenteranno smartphone top di gamma con il nuovo SoC: Samsung, Oppo, ZTE, Xiaomi, OnePlus saranno tra questi. Ma non mancheranno sicuramente i partner storici come Google, LG e Sony.

Nella giornata di domani, l’ultima dello Snapdragon Summit, Qualcomm dovrebbe svelare la versione di Snapdragon pensata per i PC: sarà Snapdragon 1000? 

 

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