Samsung Electronics ha presentato ISOCELL GN2, un nuovo sensore di immagine da 50 megapixel (Mp) con pixel grandi da 1,4 micrometri (um). Con miglioramenti rispetto al suo predecessore, ISOCELL GN1, annunciato nel Maggio 2020, GN2 offre immagini fino a 100Mp, messa a fuoco automatica migliorata grazie alla tecnologia Dual Pixel Pro, HDR sfalsato e colori vividi tramite Smart ISO Pro, indipendentemente dall’ambiente di illuminazione.

"I sensori di immagine ISOCELL e le sue tecnologie hanno apportato notevoli miglioramenti per fornire la qualità e le prestazioni che ci si aspetterebbe da telecamere prograde di alto livello", ha affermato Duckhyun Chang, vicepresidente esecutivo del business dei sensori di Samsung Electronics. “Il nostro nuovo ISOCELL GN2 presenta Dual Pixel Pro, una soluzione innovativa di messa a fuoco automatica in tutte le direzioni che aumenta le possibilità di catturare i momenti mentre si svolgono. Aggiungendo Smart ISO Pro e una varietà di tecnologie pixel avanzate, le immagini di GN2 sono più realistiche che mai. "

L’ISOCELL GN2 è un sensore d’immagine da 1/1,12 pollici  versatile quando si tratta di risoluzioni di immagine. Infatti, può essere utilizzato per produrre immagini da 50 milioni di pixel da 1.4um di base, ma per l’uso in ambienti scarsamente illuminati può simulare un pixel più grandi da 2,8um grazie alla tecnologia four-pixel-binning per assorbire più luce, restituendo immagini più luminose e nitide. Per coloro che apprezzano più dettagli nelle fotografie o sono amanti della post-elaborazione delle immagini, GN2 offre un’opzione per scattare foto con risoluzione di 100MP. In modalità 100Mp, GN2 riorganizza i pixel del colore utilizzando un algoritmo di "mosaico intelligente" creando tre livelli individuali di fotogrammi da 50Mp in verde, rosso e blu. Questi fotogrammi vengono quindi ingranditi e uniti per produrre un’unica fotografia con risoluzione di 100MP.

negli ultimi mesi, Samsung ha migliorato la sua tecnologia di messa a fuoco automatica con un sistema completamente nuovo chiamato Dual Pixel Pro. ISOCELL GN2 è il primo sensore di immagine di Samsung ad offrire questa tecnologia.  Samsung ha dedicato un post intero nel suo blog online per spiegare questa tecnologia, che riassumiamo di seguito.

Come funziona la tecnologia Dual Pixel Pro per sensori d’immagine Samsung ISOCELL

Dual Pixel Pro funziona sulla base della tecnologia chiamata Phase Detection Autofocus (PDAF), che è l’autofocus a rilevazione di fase che s legge spesso nelle schede di molti telefoni. Proprio come gli esseri umani usano i loro due occhi per mettere a fuoco, PDAF funziona confrontando le differenze di fase nelle immagini generate dai pixel che guardano a sinistra e che guardano a destra, il che consente alla fotocamera di calcolare la distanza di messa a fuoco o il punto in cui si allineano le due fasi. I sistemi di rilevamento di fase convenzionali utilizzano speciali pixel dedicati all’autofocus incorporati in tutto il sensore, che in genere sono una piccola quantità dei pixel totali. Per creare le immagini che guardano a sinistra e a destra per il confronto, metà di ogni pixel è bloccata in modo da raccogliere la luce da un solo lato dell’obiettivo. L’utilizzo di un numero maggiore di questi pixel dedicati all’autofocus può rendere più veloce il rilevamento di fase, ma può anche ridurre la quantità di luce catturata, con conseguente perdita di qualità dell’immagine. Per rimediare a questo, Samsung nel 2016 (sul Galaxy S7) ha introdotto la sua tecnologia "Dual Pixel", nella quale ogni pixel del sensore viene utilizzato per il rilevamento di fase, ricevendo contemporaneamente le informazioni sul colore, migliorando sia la velocità che la precisione dell’autofocus rispetto ai sistemi convenzionali. Ogni pixel su un sensore Dual Pixel contiene due fotodiodi, uno a sinistra e uno a destra; nel momento in cui viene acquisita una foto, le fasi di ciascuna coppia di fotodiodi vengono confrontate per ottenere l’autofocus in pochi millisecondi. Poiché ogni pixel del sensore viene utilizzato sia per l’autofocus che per i valori del colore, il sensore può ottenere una messa a fuoco automatica rapida senza perdere la qualità dell’immagine. Dual Pixel Pro porta l’autofocus ad un nuovo livello: utilizza pixel verdi che dividono i fotodiodi con una struttura diagonale. Questi pixel divisi in diagonale confrontano le differenze di fase tra la parte superiore e inferiore del pixel in aggiunta alle differenze di fase tra i lati sinistro e destro. Di conseguenza, Dual Pixel Pro offre una messa a fuoco automatica in tutte le direzioni, suddividendo i pixel non solo verticalmente, come con Dual Pixel, ma anche diagonalmente. Secondo Samsung, questo consente una messa a fuoco precisa anche in condizioni difficili, come soggetti in ambienti con scarsa illuminazione o in rapido movimento; affronta anche alcune limitazioni della tecnologia Dual Pixel, che difficilmente riesce a distinguere tra i lati sinistro e destro di motivi come le strisce orizzontali parallele. Facendo un esempio, Samsung ha detto che l’aggiunta del rilevamento di fase superiore e inferiore significa che la fotocamera può essere in grado di catturare con una rapida messa a fuoco anche quando il soggetto indossa una maglietta a motivi con linee orizzontali.

Per scattare foto in ambienti con luce mista, come tramonti o interni con luce diurna che entra da una finestra, GN2 aumenta la sua gamma dinamica con la funzione di "HDR sfalsato", una tecnologia HDR time-multiplexed che utilizza "tapparelle" sugli stessi array di pixel per catturare più fotogrammi con esposizioni brevi, medie e lunghe. Massimizzando la gamma dinamica, l’HDR sfalsato è in grado di ridurre il consumo di energia di un sensore fino al 24% rispetto alla modalità HDR in tempo reale offerta dal modello predecessore, contribuendo a migliorare l’efficienza energetica complessiva del sistema.

GN2 viene fornito anche con Smart ISO e Smart ISO Pro. Smart ISO imposta in modo intelligente il guadagno di conversione del sensore, consentendo di scattare la foto utilizzando un ISO ottimale; ISO basso per esterni più luminosi o alto per interni con scarsa illuminazione. A differenza di Smart ISO, che utilizza letture da un singolo ISO per immagine, Smart ISO Pro, che utilizza una soluzione iDCG (dual conversion gain) intra-scena, registra letture da ISO alto e basso per creare istantaneamente immagini ad alta gamma dinamica con meno movimento/artifatti. Inoltre, in condizioni di scarsa illuminazione, Smart ISO Pro scatta ed elabora rapidamente più fotogrammi con valori ISO elevati, aumentando la sensibilità alla luce vicino a un milione di ISO.

Samsung ISOCELL GN2, che è attualmente in produzione di massa, supporta video in FullHD a 480 fotogrammi al secondo (fps) o 4K a 120 fps.