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当你按下快门拍照时,你的手机正在做数学题

发布于:2024-06-21 编辑:匿名 来源:网络

如果你穷,你就会流体力学,如果你伟大,你就会不知所措。

这是航空界流传的一个笑话。

▲ MiG-25:一块不锈钢的旅程。

指的是苏联将32吨不锈钢飞行到3.2马赫的故事,让当时的美国“震惊”。

与黑科技十足的SR-71黑鸟侦察机相比,米格25的做法直接有效,直接使用两台火箭发动机来解决问题。

按照工程师对苏联的非常规思维,“砖”形飞机可以轻松地以超音速飞行。

▲ 马斯克号星舰SN6。

图片来自:cnet 现在的“大砖头飞”的例子应该是马斯克的星舰原型。

它的做法和米格25一样,力量大就能创造奇迹。

如果将航空圈的趣谈转移到影像领域,也可以相应。

在数字时代,图像输出的质量几乎与传感器的尺寸成正比。

规模越大,自然优势就越大。

再加上传统物理光学的制约,很难“逆袭”。

智能手机传感器只有“指甲盖”大小,且尺寸有限,让镜头设计陷入困境。

用传统的成像思维,感觉就像是两面夹击,很难突破物理学的上限,更别说做出一些流行的创新了。

▲ 被认为是“计算摄影之父”的 Marc Levoy 直到第一代 Google Pixel 发布才夺得 DxOMark 桂冠。

那时,人们逐渐意识到“计算摄影”的魅力。

在 iPhone 12 系列发布会上,苹果花了很长时间介绍“计算摄影”在 iPhone 上带来的进步以及功能上的改进。

可以说计算摄影此时已经成为一种趋势。

与传统物理光学的停滞相比,它似乎具有更大的潜力。

甚至仅仅依靠算法就可以达到“强力砖头飞”的境界。

以前,算法可能只是锦上添花,让画面色彩更好看、夜景更纯净、逆光更清晰。

不过,最近,MIX 4 和 iOS 15 对“图像”的处理不仅仅停留在“好看”的层面。

▲小米MIX 4。

小米MIX 4最大的亮点可以说是屏下摄像头技术实现的全面屏。

全屏的概念正在逐步落地。

除了屏幕技术的突破之外,计算摄影在其中也发挥了很大的作用。

如今,CUP面积屏采用“小像素”、“透明导线”等技术来避免衍射效应,增强透光率,但与普通OLED屏幕相比,其透光率仍不足20%。

▲ OPPO 屏下摄像头原型机。

在小米MIX 4之前,OPPO也公布了自家的屏下摄像头原型机,并表示下一步目标是将透光率提升到40%,但距离传统的90%还有很大差距。

有很多空间。

这个空白留给了“计算摄影”,将物理光学转化为数学问题。

根据小米的分享,MIX4的摄像头在产线时会根据屏幕进行一一校准,然后利用“衍射模型”削弱衍射效应,并进行多帧HDR、降噪、去雾等操作。

在最终成像之前,还会进行一系列的细节、色彩优化等。

▲ 小米MIX 4调用QQ自拍。

通过我们之前的实测,这个操作基本上可以达到接近80%的自拍效果。

但这些算法的调用仅限于自带相机App,尚未向第三方开放或第三方进行针对性优化。

第三方应用程序很容易调用前端并“暴露”它。

在 iOS 15 中,苹果还使用“算法”来消除 iPhone 摄像头的光学缺陷。

▲ iPhone 拍摄。

图片来自:Reddit 从 iPhone 11 系列开始,由于镜头设计的原因,在使用点光源拍摄时,尤其是在夜间,会出现“重影”,就好像现实世界中存在透明的一面一样。

镜子很一般。

无论是在微博还是Reddit上,都引发了不少讨论。

直到iPhone 12系列发布,苹果依然没有对其做出改变,鬼魂依旧。

▲ 右图为 iOS 15 Beta 4。

当你按下快门拍照时,你的手机正在做数学题

图片来自:Reddit 在 iOS 15 Beta 4 更新中,苹果使用了算法来处理一些照片中的重影问题。

除了擦除之外,iOS 15 Beta 4 的这项功能还会根据图像内容自动识别重影。

从这一点来看,风景照片更容易判断,但在室内,可能就没那么有效了,重影仍然存在。

▲ 右图为 iOS 15 Beta 4。

图片来自:Reddit,并且在 Reddit 上的相关帖子下,重影从 iPhone XS 到 iPhone 12 Pro Max 都可以优化,而不仅仅是最新机型。

随着9月份iOS 15正式版的到来,相信“重影”问题将会得到更好的消除。

在传统成像领域,“重影”只能通过光学设计避免而难以完全消除。

超广角镜头采用夸张的大镜片,以及各种内非球面镜片等特殊镜片来避免“缺陷”。

苹果利用算法来解决光学缺陷可以说是一种新的做法,脱离了传统影像厂商在镜头上堆材料来解决缺陷的惯性思维。

▲ 乔恩·麦科马克。

记得在 iPhone 12 系列发布会后接受采访时,苹果软件副总裁、同时负责 iPhone 影像系统的乔恩·麦科马克 (Jon McCormack) 表示,“苹果的思维方式与专业的传统影像制造商不同”,“我们的目标是让每个人讲述自己的故事。

“换句话来说,相比无反相机、单反等具有工具属性的产品,智能手机图像更多地基于用户的视角,比如通过算法、多帧合成来优化色彩。

” “夜景”、HDR等。

同时,智能手机是目前唯一能够兼顾采集、编辑、处理、分享的设备,具有特殊的地位。

这也是“计算摄影”诞生的原因,在传统摄影领域被认为是一种“古怪”的做法。

与如今的专业影像厂商包括手机厂商不同,他们其实一直在探索相机3.0的革命性创新。

(相机1.0是胶片时代,2.0是数字时代,从化学领域走向物理领域。

) ▲Light L16。

图片来自:theVergeLight L16 多镜头相机被《华尔街日报》称为“相机的未来”,《国家地理》甚至称其为革命性相机。

其采集原理类似于现在智能手机的多摄像头系统。

16个镜头(广角、长焦、中长焦等)共同参与成像,最终输出一张“完美”的照片。

▲ Light L16最终成像时使用的不同镜头。

Light L16的概念一出,就成为媒体的宠儿,还获得了谷歌风投1万美元的投资。

然而,该产品的推出却不断延期和推迟。

最终推出的Light L16相机并没有实现最初的愿景,只是硬件和软件都一团糟。

台湾Mobile01的相机编辑Ki_min经过测试发现,所谓的多镜头算法合成其实就是简单的数字裁剪,很多功能都没有实现。

最关键的是,Light L16不具备任何计算能力来解决机器内的“一站式”处理,仍然需要PC级计算平台的辅助来完成最终的输出。

现在回想起来,Light L16应该只是一个半成品。

缺少的其实是计算平台和算法。

能够成功吸引大量媒体关注,成为媒体宠儿,其实依赖的是成像概念,也就是算法,现在被称为“计算摄影”。

“计算摄影”最初的出现是为了弥补手机中感光元件较小的缺陷。

随着芯片算力的提升,智能手机成像逐渐成为竞争赛道,让“计算摄影”全面提升。

如今,随着算法的优化,CUP全面屏已经成熟,曾经困扰镜头设计者的“重影”已经消失。

计算摄影不再扮演“优化”的角色,而是逐渐走到了风口浪尖,成为提升图像质量和成像品质的关键一环。

如果当时的Light L16有今天的“算法”,我想它可能是相机未来的一种可能,但它不是Camera 3.0,“计算摄影”才是。

当你按下快门拍照时,你的手机正在做数学题

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