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手机厂商押注的影像技术如何才能实现新的突破?

发布于:2024-06-18 编辑:匿名 来源:网络

10月24日,vivo召开了自己的影像战略发布会。

我们从硬件成像、视觉处理、后期美化等多个角度,为后续的影像技术和产品规划了更加完整的“蓝图”。

过去几年,随着智能手机市场竞争日趋激烈,产品同质化严重,各厂商开始大力投入影像技术的研发,希望能够在摄影功能上取得突破。

此前,vivo曾多次将影像技术作为其发布会的主题。

大量的投入产生了成果。

如今智能手机上安装的摄像头已经是一个非常复杂的系统,甚至比很多专业摄像头还要复杂,并且具有更深的技术深度。

但手机的物理限制仍然存在。

感光元件的尺寸和镜头模组的重量都限制了手机摄像头的性能。

当用户需要“用眼睛收货”时,很多手机的表现却不尽如人意。

技术落地到产品中后,往往与用户需求脱节,体验提升有限。

甚至有时候,当技术迭代、产品升级时,体验就会倒退。

这不仅是vivo公司面临的挑战,也需要整个行业上下游重新思考用户的“拍照需求”,重新出发。

难以突破的图像技术。

多年来,摄影圈里流传着一句话,“相机越大,越害死人”。

意思很简单。

对于数码相机来说,底部传感器的面积决定了你可以捕捉到的光线量,进而决定了图像质量。

“基数”越大,效果越好。

根据传感器的尺寸,数码相机分为全画幅、APS-C、1英寸等不同级别。

传感器大小决定图像质量,这是摄影圈的最低“法则”。

对于手机来说,内部空间是宝贵的,不可能采用类似摄像头的设计。

近年来,感光元件最大的手机摄像头模组也仅仅达到了“1英寸底”的水平,在摄像头领域仍然只能说是“小底”。

同时,手机要处理的拍照场景也更加复杂。

普通用户不会通过人工照明、架设三脚架延长曝光时间等方式增加进光量,这加剧了光线不足的问题,对成像系统提出了更高的要求。

为了解决手机摄影的图像质量问题,该项目想出了很多方法,从基本的“硬件堆叠”到增加感光元件的像素和面积以及重新设计感光子像素;到“计算摄影”,通过多重曝光,在高感光度下降低画面噪点,增加亮度,锐化模糊物体边缘……尤其是近年来各家厂商重点关注的“夜景模式”,很多都使用机器学习算法来“恢复”屏幕。

这使得手机在极暗、近乎漆黑的环境下也能拍出不错的照片,亮度比专业相机还要高。

大多数手机的夜景模式都会将画面提亮到极高的程度 |边缘。

然而,这些改进也遇到了不少问题。

硬件方面,无论是增加传感器面积还是增加像素,感光性能的提升其实都比较有限。

尤其是在暗光场景下,进光不足的问题很难得到实质性改善。

但依靠软件优化,通过“计算”提高图像质量仍然存在问题。

很多厂商开发的计算摄影功能处理起来过于粗糙。

有些会过度锐化图像,突出脸部的瑕疵,有时会过度增加图像暗部的亮度,使图像看起来平淡。

缺乏明暗对比,被用户批评有“塑料感”。

如果单纯以“亮”和“清晰”作为评价标准,近年来智能手机的成像性能确实有了明显的提升,弱光下的成像质量得到了很大的提升。

但在用户眼中,评价一张照片“好”的标准显然不是明亮清晰那么简单。

“如何拍出好看的照片”是一个比较复杂的问题。

包括一些特殊的成像功能,也存在技术与体验不匹配的问题。

人像模式抠图不干净、不自然;电影模式、运动模式、高像素模式都不太好用……不少厂商还推出了拍摄RAW格式照片的功能,确实可以提高照片质量,为用户提供更多的后期处理空间。

但很多时候,因为后期处理过于繁琐,让用户陷入“默认丑,RAW麻烦”的悖论境地。

这些问题都集中在最主流的旗舰手机iPhone身上。

“原装相机拍出来的照片很丑”已经成为iPhone用户的普遍共识。

几乎每个 iPhone 用户都会在手机上安装多个相机软件。

有的专门用于自拍、给照片添加复古滤镜、专门用于照片编辑。

……都是在弥补原相机的缺陷。

一些iPhone用户甚至在拍照时使用截图功能在iPhone取景器中捕捉预览,而不是使用快门自拍。

由于取景器中的图像没有经过计算摄影过程的处理,因此脸部的瑕疵不会被锐化,也不会强行提亮阴影,因此看起来更加自然。

功能与需求的不匹配,让厂商在影像技术领域的努力变成了“负优化”。

重塑动态影像的“标准” 对于“好”动态影像的标准,原本并无分歧。

一个好的成像系统首先必须拥有强大的硬件,提供足够的画面清晰度,覆盖多个焦段,具有良好的宽容度、HDR效果以及准确的色彩还原能力;其次,要有流畅的体验,拍照软件设计合理,功能简单易懂,拍照率高;最后,它必须具有丰富、智能的后处理功能,能够识别场景并做出合理、自然的计算摄影优化,同时为用户的后处理留下空间。

但在实践中,各种矛盾开始显现。

比如堆叠硬件会增加手机的重量和厚度,摄像头会过于突出,这是很多用户不愿意接受的。

像素增加后,照片文件的大小会呈指数级增长,拍照后的处理时间也会变长。

手机厂商押注的影像技术如何才能实现新的突破?

另一个例子就是上面提到的“自拍问题”。

在人像拍摄场景中,大多数国产品牌以及三星都会柔化面部细节,并加入一定的“磨皮处理”,以满足亚洲人的需求。

然而这种加工方式并不符合西方人的审美。

他们更喜欢展现面部皮肤的细节,因此iPhone、Google Pixel等手机的处理方式更倾向于“锐化”。

诸多矛盾叠加,对手机厂商的影像部门提出了更高的要求。

每个公司不仅需要通过自主研发的技术突破限制,还需要对用户需求和偏好建立更深入的了解。

这在vivo影像技术的发展历程中得到了充分的体现,从镜头光学系统、CMOS传感器,到ISP芯片、计算摄影算法……vivo几乎在手机影像的每一个环节都注入了资源,并在底层推出和推出技术 与蔡司联合开发的光学系统还采用了自主研发的ISP芯片V1。

vivo新一代自研ISP芯片在影响力战略发布会上发布 | vivo 在本次影像战略发布会上,vivo公布了一系列底层技术的进展。

其中包括可将传感器感光能力提高77%的CMOS、进一步利用机器学习性能提高图像处理速度的AI-ISP,以及与蔡司联合开发的下一代小型化镜头模块。

移动影响力的核心目标从未改变:在模块尺寸有限的情况下,最大限度地提高光量并提高计算能力。

除了努力之外,选择其实也很重要。

过去几年,vivo虽然在底层影像技术上投入了大量资金,但并没有选择过度提升参数。

在像素数、变焦倍数等参数上采用了相对保守的配置。

与此同时,vivo选择打造一系列体现其“独特理解”的技术。

比如“微云头”重点增强了防抖功能,不仅增加了进光量,还优化了用户的摄影体验,提高了成片率。

再比如与蔡司联合开发的镜头镀膜,解决了困扰众多厂商的光反射时的重影问题。

近年来,vivo凭借微头技术帮助vivo获得了市场的青睐 | vivo的这些选择也得到了市场的回应和认可。

根据市场研究公司Counterpoint的数据,2017年,vivo成为中国智能手机销量第一品牌,市场份额为22%。

今年第二季度,vivo在国内高端智能手机市场的市场份额也实现突破,成为继苹果之后的第二大玩家。

过去几年,在技术不一定转化为用户体验的行业困境中,vivo实现了多次成功的“方向探索”,刷新了对移动影像的认知,重塑了这把尺子。

在今年的影响力策略会上,vivo宣布将从CMOS、超分辨率算法、下一代AI-ISP和计算摄影等多个维度构建面向未来的“影像技术矩阵”,并进一步前行。

用“一个快门”为普通人赋能手机成像 在手机成像发展初期,数码爱好者圈子里曾有过这样的讨论:用手机拍照时,画面是不是应该调得尽可能亮?尽可能让用户更容易捕捉到他们想要的内容;或者应该是准确的?曝光,尽量保证画面的纯净度,拍出更好看的照片?这种对“亮度或外观和感觉”的讨论为未来十年运动图像的发展铺平了道路。

对于手机用户来说,拍照似乎很简单。

只需指向物体并按下快门即可。

但事实上,专业摄影远没有那么简单。

从拍摄前的设备选择、场景布局,到拍摄时的构图、曝光调整,再到拍摄后的色彩校正、图像修图,每一个环节都是一门专业学科。

因此,对于手机厂商来说,手机影像技术最大的问题就是如何将这些极其专业、复杂的环节浓缩成一个简单的“快门键”。

在这个过程中,存在很多类似“亮度还是观感”的矛盾。

这也是为什么,vivo在自己的影像战略中提出了“三个并行”,将移动影像的技术水平和产品体验提升到可以与专业影像设备、专业摄影团队、专业后期制作能力相抗衡的水平。

发布会上,vivo邀请了专业摄影艺术家解读vivo的图像处理理念和方法。

最独特的一点,也是其他制造商很少提及的一点,就是“音调”的重要性。

如今,大多数手机都会使用HDR功能在高光比场景下拍照,以提高暗部的亮度并降低高光,以呈现尽可能多的画面细节。

但人眼观察世界的方式却不是这样的。

人们看到的世界是“光与影的结合”。

只有明与暗,才能体现画面的立体感和层次感。

因此,vivo采用了光学感知系统,加上对环境的识别,并在其计算摄影管线中加入了“光影重建”过程,可以更精准地还原画面的色调,不仅保证了拍摄的准确性曝光的同时,也让画面更加美丽。

它不会只是“愚蠢而聪明”并且看起来没有等级制度。

要实现这一点,我们首先需要有强大的硬件作为基础,有足够宽容度的CMOS,以及有足够计算能力进行场景识别的ISP。

我们还必须深入了解用户的拍摄需求,最终利用专业的摄影作品。

,作为增强成像系统“审美能力”的训练集。

通过这一系列流程,最终归结为功能,成为X80系列手机上的“智能白加黑减”功能。

而这个功能只是vivo全场景智能优化的冰山一角。

除了色调之外,他们还针对色彩、夜景、人像、视频等场景进行了针对性的优化。

在本次发布会上,vivo专门展示了其在多个算法领域的最新突破。

其中包括用于提高图像分辨率的“光学超分辨率算法”,可以大幅提高5X以上超长焦端的图像清晰度,让超长焦不再“一无是处”。

它还包括“超灵敏人像系统”,可以理解人像信息,然后优化细节。

这并不是一次粗暴的“磨皮应用”。

保留细节而不突出瑕疵,营造出自然独特的人像氛围。

最后一个“大招”就是可以控制弱光噪点和色彩还原的“VCS释放光谱技术”。

Vivo表示可以将图像信噪比提升20%,图像还原15%。

加入该技术的“星空夜景系统”可基于感光度更强的CMOS,再加上AI算法,可将夜景感光度提升2%,实现“手持拍摄星空”。

从自研芯片和算法,到与蔡司联合开发光学系统和镜头,再到下一代CMOS……如今,想要打造一款优秀的移动影像系统,不仅需要投入资源单个技术点要突破,还需要从整个技术矩阵出发,向全球迈进。

因为矩阵中的任何一个缺点都可能阻碍体验。

而这一切,都是为了让手机摄影像按快门一样简单,又像专业摄影创作一样复杂。

在vivo提出的口号中,他们将“持续为消费者提供人性化的专业影像体验”。

在某种程度上,他们做到了。

2017年,在第二届vivo VISION+手机摄影大赛中,他们征集了超过38万张摄影作品,传递了无数普通人用快门记录的情感和力量。

这就是手机摄影的初衷。

手机厂商押注的影像技术如何才能实现新的突破?

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