Kijk, dit zit er in uw smartphone!

Een smartphone en pc vertonen bepaalde gelijkenissen. Zo is de kloksnelheid (in giga- of megahertz) een redelijke indicator van de snelheid en zijn dual- en quadcore-exemplaren tegenwoordig de standaard. Een dualcore-chip kan twee berekeningen tegelijk uitvoeren, en een quadcore-model zelfs vier. Een 2 GHz-dualcore is ruwweg negentig procent sneller dan een reguliere 2 Ghz-processor, de quadcore variant bijna vier maal zo snel. Toch is zeker ook een hoge kloksnelheid belangrijk, en een snelle dualcore kan een matige quadcore in veel scenario’s zeker evenaren. De vier rekenkernen worden namelijk alleen allemaal belast tijdens het draaien van zeer zware applicaties als 3D-spellen.

Quad rules

Een quadcore-processor geniet toch meestal de voorkeur, alleen al omdat deze een stuk nieuwer zijn dan de alweer een jaar oude eerste dualcores. Zo bevatten de quadcore Tegra3-chips van Nvidia stiekem een extra, vijfde, rekenkern. Deze ‘Companion Core’ is met maximaal 500 MHz stukken trager dan de vier gewone kernen van 1500 MHz. De trage kern gebruikt echter slechts een fractie van de stroom van de snellere. Zolang u de telefoon niet gebruikt handelt de trage kern alle processen af en zo gaat de batterij stukken langer mee. Een oudere bespaartruc is het terugschakelen van de kloksnelheid. Hoe lager de kloksnelheid, hoe lager het benodigde voltage en hoe lager het verbruik (tot wel zestig procent). Tenslotte bevat de nieuwere processor transistors van 40 nanometer ten opzichte van de 65 nm van de vorige generatie. De kleinere transistors verdubbelen de prestaties bijna, terwijl ze toch iets minder stroom verbruiken. De verkleining betekent ook dat er meerdere kernen in dezelfde ruimte passen.
Veel fabrikanten proberen nog eind dit jaar met opvolgers van slechts 28 nanometer te komen, hetgeen eenzelfde grote sprong zal betekenen als de verkleining van 65 naar 45 of 40 nm. Met kerst zult u dus zeker een grote selectie fors snellere toestellen in de etalages aantreffen. Maar de nieuwe chips verhogen niet alleen de rekensnelheid fors, ook van verschillende andere onderdelen debuteert een nieuwe generatie. De reden is dat een smartphone processor een compleet microcomputertje op zich is, een zogenoemde SoC oftewel ‘System on a chip’.

System on a Chip

Hoe directer de processor kan communiceren met de grafische kaart, het interne geheugen, de gegevensopslag en andere componenten hoe sneller en dus beter dat is. Een SoC is een processor, 3D-kaart, geheugencontroller, geluidskaart, een foto-chip (ISP) en een hd-video decoder/encoder in een. De laatste twee zijn verantwoordelijk voor het razendsnel opslaan van foto’s en video’s. Ook stuurt de SoC meestal het scherm en de speakers aan. Ontwerpt men een compleet nieuwe processor dan gaan doorgaans ook al deze andere ingebouwde functies met sprongen vooruit. De Tegra 3’s grafische prestaties bijvoorbeeld verdrievoudigden vergeleken met de Tegra 2. Ruwweg komen de grote fabrikanten eens per jaar met een nieuwe SoC, en elk half jaar met een update van hun bestaande SoC. De SoC communiceert met zuinig ddr2- of ddr3- intern geheugen. De variaties in geheugengrootte en -snelheid zijn niet erg groot en hebben maar weinig impact op de prestaties.
De belangrijkste taak van de SoC is communiceren met het scherm. Het merendeel van uw invoer én de uitvoer vindt plaats via het aanraakgevoelige scherm. Deze combinatie van muis, toetsenbord en scherm is zeker even belangrijk als de snelheid van de SoC. Het aantal pixels (en daarmee de resolutie), de grootte, de aanraakgevoeligheid en de techniek achter het scherm zijn hier de belangrijkste factoren die de kwaliteit bepalen. Het aantal pixels bepaalt hoe scherp de beelden zijn, meer pixels betekent scherper. Het huidige maximum is 1280 pixels hoog bij 720 pixels breed. Dit is precies het formaat van hd-ready-kwaliteit video, meestal 720p genoemd. Dat past momenteel alleen in forse schermen van ruim twaalf centimeter diagonaal.

Tablets

Een tablet is eigenlijk een mobiele telefoon die niet in een jaszak en hand past. Hoewel lang niet alle modellen geschikt zijn om mee te bellen, is de trend wel duidelijk om in ieder geval een 3g- of 4g-dataverbinding in te bouwen. En als die chipset er toch is, kunt u daarmee net zo goed (video)bellen. Ook het besturingssysteem, de SoC’s en de camera’s zijn vaak identiek aan die van smartphones. Alleen het interne geheugen en het scherm zijn stukken groter. Bovendien heeft een tablet een ‘harde schijf’ voor permanente dataopslag in de vorm van nand-flashgeheugen. Budgetmodellen drukken de kosten door oude SoC’s te gebruiken, de camera te laten vervallen, weinig flashgeheugen te gebruiken en door een resistive scherm in te bouwen.

Scherm

Smartphones bevatten tegenwoordig vrijwel altijd een zogenaamd capacitief scherm. Dit type scherm kent veel voordelen. Zo kan het scherm van keihard Gorillaglas of krasvast plastic zijn, reageert het op lichte aanraking en zijn het contrast en de helderheid erg hoog. Een stuk goedkoper is een resistief scherm, dat we voornamelijk aantreffen bij de goedkoopste e-readers en tablets. Het contrast is een stuk minder dan bij de capacitieve schermen, u moet relatief hard drukken en het scherm is gevoelig voor beschadiging door scherpe voorwerpen. De meeste mensen vinden zo’n resistief scherm niet lekker werken en huidige smartphones hebben ze dan ook niet meer.
Verreweg het populairst is de Amoled-schermtechnologie. Samsung is dé leverancier van deze schermen, maar de huidige Super Amoled-reeks wordt voornamelijk in de eigen toestellen gebruikt. De schaarste van deze schermen maakte dat concurrenten moesten zoeken naar alternatieven in de vorm van Sony’s Super LCD en Apple’s Retina schermen. Helaas onthullen weinig fabrikanten wat voor type scherm wordt gebruikt, uitgezonderd Apple en Samsung – die uiteraard hun eigen product promoten. Gelukkig zijn de drie typen schermen inmiddels zo ver ontwikkeld dat ze allemaal goed presteren. Alleen het contrast en de helderheid willen nog weleens sterk genoeg verschillen dat het zichtbaar is. Een goede test is om een aantal foto’s en een video te bekijken met grote verschillen in contrast en kleur.

Plaatjes schieten

De verschillen in kwaliteit van de aanwezige camera zijn fors groter dan bij de schermen. Dit maakt het extra belangrijk om dit onderdeel eens goed te onderzoeken voor een aankoop. De fabrikanten vermelden trots het aantal megapixels in hun marketing, maar dit ene getal is geenszins zaligmakend. Bijna elke smartphone heeft een vaste lens, zodat inzoomen er niet bij is. Zoomt u digitaal, dan knipt het toestel slechts een deel van de afbeelding. Een moderne smartphone bevat een 8 megapixel-camera die foto’s maakt van 1840 bij 3264 pixels, fors meer dan een full hd-tv kan weergeven. Het aantal pixels is dan ook minder belangrijk dan de grootte van de chip. Een grotere chip vangt altijd meer licht en dat reduceert ruis en verhoogt de kleurechtheid en helderheid. Vijf megapixels met een grote chip is dan ook vaak beter dan acht megapixels en een kleine sensorchip.
De sensor geeft wat zijn pixels opvangen door aan de eerder genoemde isp-chip, de Image Signal Processor van de SoC. De ISP regelt de automatische focus, bepaalt hoelang het duurt voor u een nieuwe foto kunt maken en bewerkt een foto na met wiskundige trucjes. De beste ISP’s zijn zo snel dat u kunt fotograferen tijdens het filmen, terwijl matige ISP’s seconden nodig hebben voor u weer een nieuwe foto kunt maken. De lens, het type en formaat van de sensor en de kwaliteit van de ISP bepalen samen hoe goed een foto wordt, maar de fabrikanten zijn ook hier gesloten en de enige manier om te bepalen hoe goed de camera is zijn uitgebreide praktijktests.

© CIDimport

Megapixels

Doen de megapixels er echt niet toe? We maakten op een bewolkte middag in mei foto’s met een oude iPhone 2G (2 megapixel), een oude Nikon D50 digitale spiegelreflex camera (6 MP) en de front facing (vga, oftewel 0,3 MP) en primaire camera’s van de HTC Sensation. De primaire camera heeft volgens de marketing afdeling een 8 megapixel-sensor, maar de isp-chip levert 6 megapixel-afbeeldingen af. We maken een foto van een standbeeldje (afbeelding 1). In de afbeelding ziet u hoe het formaat van de verschillende camera’s anders is. U ziet dat alleen de D50 automatisch geflitst heeft. Ondanks het aanwezige daglicht vertonen alle smartphone foto’s erg weinig detail en zeer weinig kleurnuances. Alleen de D50 maakt een prima foto, met ware kleuren en scherpe details. We zoomen de 6 en 8 megapixel-afbeeldingen drie maal in, waarbij we ons richten op het logo op de schouder (afbeelding 2). Vooral het vga-resultaat op hetzelfde formaat is schokkend. De Sensation-foto toont weinig kleur, de eerder genoemde ruis en wazigheid zijn zichtbaar in de grenzen tussen het rode en witte deel van het logo, waardoor verschillende witte pixels per ongeluk roze gekleurd zijn. Als we overigens het beeldje met de Sensation’s flitser geforceerd aan fotograferen is het resultaat geen mooiere afbeelding, want de verschillen tussen licht en donker zijn al behoorlijk.

Filmen

De camera wordt ook vaak gebruikt om te filmen. De hoogste kwaliteit opnames zijn 1920 bij 1080 pixels, het welbekende 1080p full hd. Wat oudere of goedkopere telefoons moeten het stellen met 720p hd-ready, dat ook prima opnamen oplevert. Alleen de secundaire of front facing-camera aan de voorkant van het toestel voor videobellen stelt bijna altijd teleur. De zeer lage kwaliteit wordt in marketing vga genoemd, 640 bij 480 pixels. Dat is een derde van 720p en slechts vijftien procent van 1080p. Een vga-cameraatje heeft slechts 0,3 megapixel, dus een tweede camera met één of zelfs twee mp is dan ook stukken wenselijker dan het gangbare vga.
Uw gemaakte opnamen deelt u uiteraard met de wereld, en een smartphone kent vele mogelijkheden. Infrarood (IrDA) is achterhaald want op de korte afstand is bluetooth 3.0 een veel sneller alternatief dat elk gangbaar toestel bevat. Maar het belangrijkst is wifi, dezelfde draadloze verbindingstechniek die pc’s ook gebruiken. De huidige standaard is 802.11n, terwijl voorganger 802.11g voor de meeste toepassingen ook nog prima voldoet. Sinds eind 2010 zijn er ook toestellen die via hdmi-kabels rechtstreeks foto’s en video’s op moderne tv’s kunnen tonen. Mini- of micro-usb blijft de belangrijkste bekabelde verbinding om bestanden met de pc uit te wisselen en om stroom op te laden.

Hallo?

De batterij opladen zult u waarschijnlijk elke avond moeten doen, want hoewel een moderne smartphone steeds vaker grotendeels uit een accu bestaat vreten navigeren, bellen, video’s kijken en vooral spelletjes enorm veel stroom. Grootste verbruikers zijn de gps-chip, de SoC, de gsm-chip en vooral het scherm. Batterijtechniek kruipt tergend langzaam vooruit, dus als u langer wilt kunnen werken betekent dat een groter en zwaarder toestel. Tot er een revolutie op dit vlak plaatsvindt is zuinig omspringen met de stroom belangrijker dan wat voor accu er in het toestel zit.

4G

Draadloze chipsets combineren vaak alle draadloze communicatie; gps, mobiele telefonie en data (3g, in vaktaal baseband genoemd), bluetooth en wifi. Marktleider Qualcomm en concurrent Broadcom hebben een goede reputatie, zodat het niets uitmaakt wiens product uw smartphone bevat. Wat wel belangrijk is, is met welke netwerken de telefoon verbinding kan maken. Het langzaamst zijn verbindingen via gprs (114 kbit/s), Edge (236kbit/s) en umts (384 kbit/s). Deze worden meestal collectief aangeduid als 3g. Hsdpa kent een fors hogere downloadsnelheid van wel 28.000 kbit/s. Snel genoeg voor praktisch elke situatie, maar de maximale snelheid – bij elke standaard – haalt u alleen dichtbij de zendmast. Is er storing in de atmosfeer, grote netwerkdrukte of bent u ver weg dan zakt de snelheid in. Half mei jongstleden activeerden alle grote telecomaanbieders verplicht in delen van ons land vierde generatie technologie (4g) netwerken. De snelheid is theoretisch tot ruim elf keer groter dan hsdpa (326 Mbit/s), maar weinig toestellen kunnen er gebruik van maken.
De aangeboden snelheden zijn momenteel niet zoveel hoger dan hsdpa, en officieel zou de naam eigenlijk lte (Long Term Evolution) moeten zijn. De nieuwe iPad lte-chip alleen werkt met Amerikaans-Canadese netwerken. Europese netwerken opereren op andere frequenties, en ook Australië werkt weer op een andere standaard. Met uw Nederlandse iPad kunt u dus alleen in delen van Noord-Amerika lte benutten. Slechts een op de vijf huidige lte/4g-toestellen werkt daadwerkelijk in Nederland, dus zelfs als de fabrikant jubelt over een lte-chip is de frequentie lang niet altijd de juiste. Aankomende modellen zullen waarschijnlijk wel op de correcte frequentie werken, al zal het aantal beschikbare abonnementen en dekkingsgebieden nog lang minimaal te noemen zijn.

(R)evolutie?

Een vuistregel is dat revolutionaire onderdelen fors duurder zijn dan ingeburgerde en langzaam evoluerende componenten. Middenmoters bevatten vaak nieuwere versies van oudere hardware, terwijl de budgetmodellen het met oude onderdelen moeten stellen. Gloednieuwe hardware wordt gemaakt door gloednieuwe machines. Zolang die machines niet afbetaald zijn is de prijs erg hoog. Dit is de reden waarom de Xbox 360 en Playstation 3 jarenlang met fors verlies verkocht worden. De spelcomputerfabrikanten dragen dit verlies stoïcijns, want hun omzetmodel is gebaseerd op de verkoop van spellen. Smartphonefabrikanten hebben maar één kans om winst te maken, en dat is bij de verkoop van het toestel zelf.

Tekst: Menno Hagens

Dit artikel komt uit Computer Idee 14, jaargang 2012