計算攝影的背后，手機廠商的“芯事”誰來解？

編 輯：鐘立磊

近日，中國國家地理主辦的2023中國野生生物影像年賽啟動儀式在深圳舉辦。和絕大多數(shù)野生生物攝影項目不同，年賽自創(chuàng)立以來便設立手機組別，鼓勵大家用觸手可及的設備進行創(chuàng)作和探索。

而這種讓手機和相機同臺競技的做法，也讓不少攝影愛好者重新思考一個問題：「如何用手機拍和專業(yè)相機媲美的照片？」或者用更直白的方式來說——手機拍照有超越專業(yè)相機的可能嗎？

如果單從部分配置上看，手機和專業(yè)相機之間確實存在差距：在犧牲了便攜性、易用性和高成本的前提下，專業(yè)相機用更大的機身換來了更大的傳感器、更準確的對焦模塊。

當然了，專業(yè)相機所使用的專業(yè)鏡頭在設計時也不需要照顧用戶對「鏡頭突起」的反感情緒，可以放心大膽地用復雜的光學設計和價格高昂的特殊鏡片來提高鏡頭的光學表現(xiàn)。這些都是現(xiàn)階段智能手機在比拼參數(shù)時必須承認的差距，畢竟相機的唯一職責就是拍照，但拍照只不過是手機的其中一個使用場景而已。

但這就意味著智能手機拍出來的照片趕不上專業(yè)相機嗎？事情沒有這么簡單。

ISP是手機攝影的超車點

和專業(yè)相機類似，智能手機拍照也可以分為四個階段，分別對應四組不同的元件：鏡頭負責將外部的景色聚焦在手機的圖像傳感器上。圖像傳感器是手機攝像頭的核心部分，當光線照射到圖像傳感器上時，每個像素會產(chǎn)生電荷，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。

一旦圖像傳感器將光線轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，手機的圖像處理芯片（ISP）便開始處理這些數(shù)據(jù)。圖像處理芯片會對圖像進行色彩校正、降噪、對比度增強等操作，以優(yōu)化圖像質(zhì)量。處理后的圖像數(shù)據(jù)會被存儲在手機的存儲介質(zhì)中，再通過屏幕回放這些照片。

而ISP恰恰就是手機攝影證明自己的關(guān)鍵。

專業(yè)相機的圖像處理電路通常只專注于最小化圖像噪點、保持細節(jié)和動態(tài)范圍。但得益于智能手機芯片行業(yè)的飛速發(fā)展，智能手機的ISP往往更加靈活。即使是多年前的手機ISP也已經(jīng)可以提供色彩矯正、畸變矯正甚至是場景識別、智能HDR、人像模式等高級功能。

以人像模式為例，過去我們在拍照時想拍出完美的「奶油虛化」淺景深照片，不僅需要一支大光圈的人像鏡頭，也要通過巧妙的構(gòu)圖來保證模特和背景拉開足夠的距離，才能有可能拍出想要的背景虛化效果。

但對于智能手機來說，從鎖屏界面快速啟動相機，手機自動識別并切換到人像模式：高效的移動處理平臺在轉(zhuǎn)瞬間就能自動完成測光、對焦、拍攝，并借助ISP完成畸變校準、膚色調(diào)整，再借助景深識別技術(shù)精確分離前中后景，并實現(xiàn)極為自然的景深虛化。

而這一切甚至可以在你按下拍攝按鈕之前就提前完成。這種匯聚了人工智能和計算攝影尖端技術(shù)的新一代成像方式，才是手機攝影能和專業(yè)相機同臺競技的秘訣。對于專業(yè)相機來說，對「原始數(shù)據(jù)」的追求限制了相機圖形芯片的發(fā)展，這些后期處理只不過是計算攝影時代的開端。

驍龍讓計算攝影成為可能

以旗艦手機必備的第二代驍龍8移動平臺為例，更強的數(shù)據(jù)處理能力讓智能手機可以在機內(nèi)就完成傳感器像素融合運算，在機內(nèi)處理2億像素的照片拍攝。

當專業(yè)相機還在把照片導入電腦、準備后期拼接時，智能手機已經(jīng)完成了后期處理，用5G網(wǎng)絡將照片發(fā)了出去。當別人還在用6K電影機拍攝素材時，智能手機已經(jīng)開始拍攝8K視頻，并利用高分辨率實現(xiàn)不損害畫質(zhì)的無損剪裁；當別人還在檢查HDR步長時，智能手機已經(jīng)開始完成了測光、拍攝，并輸出了高色深的最終圖片。

除了這些「基本功」外，AI神經(jīng)網(wǎng)絡的支持也讓認知ISP可以實現(xiàn)更多過去無法想象的后制，進一步拉近手機和專業(yè)相機之間的距離。

比如小米13系列中第二代驍龍8移動平臺的認知ISP可以將場景細分成8個不同處理層，并單獨根據(jù)不同處理層的特點進行圖像處理和優(yōu)化，從而帶來更具有質(zhì)感的圖像細節(jié)和色彩表現(xiàn)。努比亞Z50 Ultra可以在認知ISP的支持下同時利用多個傳感器拍攝，并在后臺利用多幀融合技術(shù)顯著增強照片的信息量和細節(jié)層次。

對手機的光學系統(tǒng)來說，手機的通用性是限制手機影像發(fā)揮的短板。但對手機的ISP來說，手機的通用性恰恰是讓手機攝影表現(xiàn)突飛猛進的加速器。相機和手機、光學素質(zhì)和計算處理，這其實都是數(shù)碼產(chǎn)品在不同使用場景下，根據(jù)用戶實際需求而分化出來的不同進化方向。

而當用戶希望用比昂貴相機更低的成本、更便捷的方式記錄眼前的美好時，手中的智能手機顯然是更符合實際需求的拍攝工具。而手機所具備的計算攝影技術(shù)，已成為用戶「隨手拍大片」的最大推動力。

更智能的ISP為手機帶來了智能場景識別和自動優(yōu)化等功能，讓全民攝影更輕松。無論是風景、人像還是美食，相機能夠快速識別場景，并自動調(diào)整參數(shù)，獲得更好的曝光、對焦和色彩效果，讓拍照變得簡單而直觀。

更強的數(shù)據(jù)吞吐和處理能力也讓高級算法和多幀合成技術(shù)成為可能，夜景模式的出現(xiàn)也為用戶帶來了更多的創(chuàng)作空間。更不用說人像模式和虛化效果的出現(xiàn)彌補了手機在光學系統(tǒng)方面的遺憾，讓照片更加具有專業(yè)感。在更強大的圖像算法和更默契的軟硬配合下，手機的發(fā)展為我們帶來了全新的拍攝體驗，讓攝影更加與眾不同、更加充滿樂趣。

而驍龍移動平臺也可以利用高通AI引擎的出色性能在拍攝照片后繼續(xù)優(yōu)化畫面細節(jié)，比如利用AI為照片執(zhí)行降噪操作，減少長時間曝光下的照片噪點，讓照片更加干凈通透；又或者利用AI學習畫面運動方向，從而實現(xiàn)更出色的防抖補償效果；甚至在拍攝之前，AI引擎的強大算力就已經(jīng)讓手機可以對運動物體進行精確的模型檢測，實現(xiàn)萬物追焦的效果。

讓用戶愛上拍照是手機攝影的最終目的

在計算攝影時代，芯片的作用不僅限于提供計算能力，更是構(gòu)建手機拍照端到端協(xié)作系統(tǒng)的基石。也正因芯片決定了計算攝影的最終表現(xiàn)能力，使得越來越多的手機品牌開始在影像芯片上發(fā)力。

而在這場關(guān)系到手機攝影進化的影像芯片軍備競賽中，驍龍作為手機運算的核心，從未消失在大眾視野當中。從機內(nèi)HDR到像素融合，從4K視頻到8K拍攝，從簡單的透視修正到復雜的畸變矯正，再到現(xiàn)在盛行的AI計算攝影，驍龍從未停止推動手機攝影進步的步伐。

隨著手機芯片ISP算力以及算法的提升，計算影像已然成為近幾年手機影像的新發(fā)展方向之一，例如手機上常見的夜景拍攝、延時曝光、星空模式等都是依靠算法來實現(xiàn)的。

自手機邁入計算攝影的那一步起，手機影像的發(fā)展早已不再是純粹的硬件加持，更重要的是來源于算法強大且精準的計算能力。計算攝影能讓普通人拍出一張及格線以上的照片，而未來的手機影像，肯定是為了貼近用戶的日常而發(fā)展。讓普通大眾也能邁入攝影的門檻，這才是手機影像的初衷。