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想必达盖尔发明实用摄影术的时候,既不会想到一百多年后每个人口袋里都揣着一台相机,更不会想到未来的照片是经过数字处理的数码影像吧。
事实上,从银盐胶片到数码感光元件之间的变化,并非仅仅是让成像的过程由化学反应变为数据的采集与处理。伴随着数码时代的来临,数码影像本身也逐渐有能力在一定程度上通过算法跳脱硬件本身的桎梏。在智能手机扛起移动摄影大旗的现在,诸位手中的安卓智能手机几乎能够完成相机所能完成的绝大部分功能,这也是智能手机本身影像能够带来的最大的作用。
仅仅在短短数年之前,智能手机只拥有一颗相机,并且许多都是依靠简单的HDR算法来成像。受制于有限的性能与算法本身的原始性,让智能手机只能够满足基本的记录需求,并且在大光比场景与低照度场景之下画质与色彩的可用性都非常糟糕。
并且忽略少数特例之后,单摄智能手机本身只配备仅拥有单一焦距的定焦镜头,并且其中大多为28mm等效焦距附近的广角定焦镜头,这也意味着其拍摄题材也将受限于单一的焦距影响。而对于绝大多数智能手机用户而言,更加丰富的焦距也显然能够为他们带来更多的拍摄可能性。
不过这就遇到了一个问题:在智能手机上配备光学变焦镜头,必然会面临包括体积与素质的平衡无法控制与光圈较小之类的问题,而考虑到智能手机对于便携性的追求,过大的体积显然是目前的用户所难以忍受的。
为了兼顾焦段、画质与光圈,如今的智能手机的后置相机逐渐由单摄变为多摄模组,尽管这其中有不少探索性十足的设计,不过通过多摄为智能手机提供更加丰富的焦段本身,成为了多摄的主要潮流。主摄之外的超广角相机、人像相机、长焦相机都是如此,而在这些不同焦距的定焦相机之间则通过所谓的“混合变焦”衔接,以达到类似光学变焦的使用体验。
想要实现更加平滑的混合变焦表现,其实也需要通过AI的助力。采用不同感光元件与不同镜头的多摄模组本就难以在色彩与视角上做到相对同步,如果仅仅通过数码变焦至定焦硬件后直接切换的形式来完成混合变焦过程,就会出现画面跳跃的现象,而高通骁龙移动平台在结合AI技术之后就能够带来更加顺滑的混合变焦效果。
而在多摄模组的基础上,采用广角焦段的主摄则成为了画质提升的“主战场”,硬件本身的提升与算法的进步,成为了智能手机在有限硬件基础上提升拍照表现的唯一方式。更大尺寸、更高像素的感光元件成为了其中最直接的硬件提升方式,当然不论感光元件的尺寸本身带来的画质提升,高像素的图像处理本身就对移动平台的算力本身提出了更高的要求。
而另一个问题也同样对算力提出了实际的需求,毕竟无论智能手机本身相机的硬件如何提升,终究是无法违反物理规则在如此狭小的内部结构中容纳足以越级的硬件。既然单张照片本身能够实现的画质本身是很有限的,因而计算摄影也得以介入智能手机本身的成像过程,而诸如HDR或降噪之类的计算摄影需求也同样需要足够的算力去保证。
在讨论完上面这些问题之后不难看出,无论是主摄大底高像素化的趋势还是以多帧合成为代表的计算摄影,亦或是分辨率与帧数更高的视频以及多摄混合变焦的需求,都提出一个同样的需求:
那就是算力。
首先,超高像素本身对于算力的需求极为巨大,此前小米CC9Pro尊享版的ISP性能便难以满足1亿万像素的数据处理需求,从而导致机内处理的速度的不足。并且对于用户来说,这颗ISP性能的不足能够以图片在相册中“转圈圈”的形式被用户感知。
而为了实现更高的算力,移动平台——或者说是移动平台中ISP的算力成为提升“速度”的最大法宝。作为一款官方口中拥有“每秒十亿级像素处理速度”的移动平台,高通骁龙移动平台搭载的SpectraISP对于高像素的数据处理能力有非常明显的提升,甚至足以满足2亿像素图像的机内处理需求。
需要强调的是,高通骁龙移动平台在面对小米10Pro这类能够在高像素模式下输出1亿像素图片机型时,所需要的处理的并不仅仅是1亿像素而已。事实上在HDR的合成过程中,多帧合成需要处理的像素数量远超1亿像素,而这也从侧面印证了SpectraISP本身高达20亿像素每秒的算力足以应对超高清拍摄。
而如今智能手机上的高像素基本都是以QuadBayer技术来实现的,除了更高的像素之外,全新的像素阵列也增加了处理难度。而SpectraISP加强了处理逻辑,能够通过硬件加速的形式来处理相关数据,从而提升高像素模式下的出片效果。
从本质上来说,像素数量与移动平台算力之间的关系,在最近几年中显然有些“面多了加水,水多了加面”的意味。可与此同时,像素数量本身也能够带来积极的影响,通过ISP算力满足智能手机激进的像素增长也势在必行。
搭载高通高效率移动平台的智能手机,理论上能够拍摄最高2亿像素的静态图片,并在拍摄4KHDR视频的同时拍摄万像素的照片,这意味着目前高通骁龙移动平台的算力能够充分满足高像素的需求。
但SpectraISP并不仅仅能够处理高像素图片,其对于整体成像效果也有着极为显著的提升。得益于这个影像处理的专用核心的全新噪点过滤内核,SpectraISP的降噪表现相较于前代SpectraISP也有大幅提升,这也就意味着在低照度场景之下,搭载高通骁龙移动平台的机型能够在保证细节的前提下,拍摄出噪点更少、画面纯净度更高的照片。
要知道的是,对于智能手机上尺寸相较于相机较小的感光元件而言,控噪的重要性不言而喻。小尺寸感光元件的噪点本身就相对较多,而在多帧合成之后只有通过合理的算法才能够保证最终的画面质量,尤其是HDR合成后的画面暗部纯净度。
千万别觉得这是小事情,以传统摄影技术的观点来看,智能手机这个规格的硬件在以高ISO拍摄低照度场景时噪点无法控制才是常态,而移动平台的性能提升——尤其是全新噪点过滤内核的优异性能,让夜景拍摄成为了智能手机在体验上缩小与专业相机之间差距的最大保证。
高通骁龙移动平台的另一个特性,在于这是一款搭载计算机视觉ISP(CV-ISP)的移动平台,这也就意味着算法在拥有充分算力的支撑后,将会更加深入地参与智能手机成像的过程。稍有摄影作品后期技术的人都会知道,只有针对画面不同的区域进行分区调整,才能够获得相对更好的后期调整效果。可传统的分区调整需要通过人工选择选区或蒙版的方式来进行调整,曾经的智能手机无论在算法还是算力上,显然都是无法满足这个需求的。
别担心,既然是一款支持计算机视觉的ISP,那么SpectraISP在这个过程当中就能够充分的发挥其性能,并结合高通骁龙移动平台本身的AIEngine能力来满足语义分割的需求。而以CPU、GPU、DSP与ISP等硬件与神经处理SDK、TensorFlowLite、安卓神经网络API等软件组成的第五代Qual
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