像素大戰的背后 高通驍龍865如何影響手機攝影？
時間：2020-06-22 | 欄目：評測 | 點擊：次
如今的智能手機拍攝，像素數被一再提及：多款機型早已搭載1億800萬像素的影像傳感器，開始調教大底的成像；相關專利的曝光也在提醒著消費者，兩億像素的傳感器已經在研發中……
圖片來源：Pingwest
更不用說被廣泛采用的48MP和64MP傳感器，似乎智能手機在用像素數量的堆砌宣示對于傳統相機的顛覆。同時伴隨著多攝系統的引入，手機在長焦端的實用性大幅提升；多顆攝像頭的變焦接力與鏡頭切換讓高像素發揮出效用。
當人們漸漸不再討論手機能否超越相機的時候，手機成像卻發生了翻天覆地的變化。原因就是CMOS尺寸有了巨大提升，客觀上高像素具備成像細節層面無可比擬的優勢；其次就是軟件算法（包括夜景模式）乃至算法的載體硬件從根本上來說，變得不一樣了。
驅動高像素的強力引擎——高通驍龍865
其實一億像素最早出現在小米CC9 Pro系列上，彼時這款試驗性質的高像素機型搭載的SoC還是高通驍龍730G，作為處理億級像素運算量的核心，中端定位的SoC多少有些力不能及。所以不少用戶反饋在一億像素成像直出時，小米CC9 Pro會有轉圈的圖像處理過程。
而之后推出的三星S20 Ultra以及小米10系列，都鮮有類似的情況發生。并且即使搭載規格相近的主攝硬件模組，一億像素“后來者”的成像素質都明顯更好。從中不難得出結論，處理器的升級使得成像體驗發生變化。
秘密就記錄在驍龍865 5G移動平臺的描述中：
與成像質量關聯最大的部分為全新的Spectra 480 ISP，負責完成對感光元件輸出的圖像數據的傳輸與處理：打開快門，光線透過鏡頭、光圈折射并傳遞到攝像頭感光元件（CMOS）上，傳感器將數據傳遞到ISP進行處理。
計算攝影流程
Spectra 480 ISP支持硬件降噪功能，不僅僅是圖像上的噪點控制，在視頻上同樣適用。其中MFNR代表多幀降噪，綜合衡量夜景模式下的成像表現；ZSL表示零快門延遲，單鏡頭在30幀狀態下輸出64MP的圖像。
作為一款“計算機視覺ISP”（CV-ISP），Spectra 480 ISP最高能夠拍攝2億像素靜態圖片、支持每秒處理20億個像素，是搭載高像素機型圖像處理的背后引擎。強悍的處理性能為運算提供了保障。
包括壓縮比更高的HEIF格式在內（驍龍865對HEIF格式提供原生支持，可輸出、保存并瀏覽HEIF格式圖片）。Spectra 480 ISP在功耗降低16%的情況下，依舊能夠實現畫面細節增加高達18%，降噪處理能力提升40%的效果。其強大的算力直接表現在移動端的成像上。
第五代AI引擎加持驍龍865成就移動端成像
運算量上的增益對圖像處理來所效果是肉眼可見的。傳統的ISP每個時鐘周期只能處理一個像素，驍龍865的Spectra 480 ISP每個時鐘周期可以處理4個像素，處理速度提升4倍；此外硬件加速的引入，實現四單元CFA（色彩濾鏡陣列）的硬件加速，在拍照的時候降低功耗，配合降噪算法，就實現夜景拍攝時的效果提升。
OPPO Find X2 Pro超清夜景3.0算法
高性能ISP搭配算法，曾使OPPO Find X2 Pro憑借雙48MP的影像系統問鼎DxO。夜晚中缺乏照明的暗光環境一直都是手機夜景拍攝的難點，OPPO Find X2 Pro拍攝的照片卻依舊可以做到良好的曝光度和色彩。在堆疊像素的當下，結合硬件特征的算法提升為手機拍攝指明了另外的迭代方向，而ISP就是背后的支撐。
OPPO Find X2 Pro超清夜景3.0算法
高通驍龍865對影像的增益還體現在對邊錄邊拍的支持上。在影像錄制方面已經有機型支持8K視頻的錄制，其次，Spectra 480 ISP支持在4K視頻拍攝的同時能夠輸出全尺寸64MP的照片，這是業界首創，同時也需要強大的算力作為依托。
此外，驍龍865硬件上還支持4K/120幀的慢動作視頻拍攝，并且在720P分辨率下能夠無限時輸出960FPS慢動作視頻。此前，智能手機拍攝的慢動作視頻時間是受限的，ISP對拍攝體驗的提升不言而喻。
更重要的是，驍龍865搭載第五代AI Engine，AI性能是驍龍855的兩倍多，成就了目前諸多旗艦機型在影像體驗上的諸多玩法。例如第五代AI Engine下的語義分割，將整個圖像或者視頻分割為各個語義區域，針對各區域進行進行優化。
圖片來源見水印
大家所熟知的小米10系列的魔法換天，就是在場景識別和計算攝影的直接體現。除了可以把一張靜態圖，變成動態的視頻，還可以在天氣不好時，直接改變所拍攝場景的天氣狀態，達到以假亂真的效果。
運用AI輔助進行人像拍攝同樣是目前智能手機的拿手好戲，根據面部的狀態實時美顏、人眼追焦乃至AI構圖，則是能夠完成純“傻瓜式”的拍攝，提升圖像體驗。
對于日常使用來說，用戶所不能察覺卻意義重大的提升則是智能手機可以通過AI應用提升攝像頭性能，在如今多攝情況下，手機能夠完成平滑變焦，不僅僅是照片拍攝，視頻的平穩切換鏡頭才是AI調整的重頭戲。
引入AI處理之后，即可以實現左邊這樣的平滑變焦效果，可以在包括廣角、超廣角、長焦等多個攝像頭之間實現平滑的光學變焦。
能效出眾第五代AI引擎和ISP潛力待發掘
在智能手機的發展過程中，手機廠商想要自研獨立ISP，對成像噪點、亮度乃至人像膚色進行定向算法優化并不是新鮮事，而目前安卓陣營高通自帶的ISP的壓倒性占比，原因就在于高通平臺算法優化和成像的出色表現。
更重要的是，相較于過往平臺對移動端AI算力方面的追求，高通驍龍865已經側重于AI能效比方面的優化。考慮到移動設備計算能力、電池、存儲空間等方面的限制，終端的AI運算，其實更注重運算的能效比。
針對現階段移動端的AI運算，高通開發了深度學習帶寬壓縮的全新技術，對海量數據進行高達50%的壓縮，而且這是一項完全無損的壓縮技術，可以實現所有數據的精度不會有任何損失。作為業界首先搭載LPDDR5內存的移動平臺，驍龍865在運行時可以釋放更大帶寬，將需要進入到芯片處理的數據壓縮一半，節省電能、降低功耗。
諸項提升除了目前所能覆蓋的移動端拍攝場景，其無損壓縮與功耗優化能夠支持用戶手中的設備實現長久的“發光發熱”。Spectra 480 ISP加上第五代AI Engine能夠實現的應用，才是驍龍865對用戶拍攝體驗的提升。
結語
相較于鏡頭數量以及像素量級的“顯性”提升，ISP對成像的增益似乎被忽略了，而且AI對于拍攝的優化也并不被大眾熟知，而實際上伴隨著高通驍龍865-5G移動平臺性能的躍進，與之配套捆綁的“隱性”提升，才是像素大戰背后的驅動因素。
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