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不靠鏡頭靠芯片 揭秘手機攝影挑戰單反的秘訣

文章來源:中關村在線 編輯:商城眾網 發表時間:2021年02月10日 0

近年來智能手機的攝影功能得到了飛速發展,智能手機已經越來越多地完成往常只有專業相機能夠勝任的拍攝任務。廣大的用戶通常也習慣使用更為便攜且方便操作的手機來完成日常的拍攝需求。

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  手機攝影

  手機攝影之所以受到歡迎,除了其自身的優勢之外,還有一個關鍵因素便是手機攝影的成像效果越來越好,在很多情況下手機拍攝的效果并不遜色于專業相機拍攝的效果。

  那么旗艦手機在傳感器大小、鏡頭光學素質等方面均遠遠不如專業相機的情況下,是如何做到成像效果媲美專業相機的呢?這就不得不提到手機在攝影方面的一大法寶:計算攝影。

算力進步 驅動手機攝影發展

  計算攝影(computational photography)是指使用數字計算而不是光學處理的數字圖像捕獲和處理技術,大家可以簡單理解為攝像頭在捕獲影像之后先通過后期處理再輸出的技術。

  由于現在的手機處理器性能強大且發展快速,滿足了手機攝影對于計算成像的及時性需求,這便為手機通過算法來提升拍攝的成像效果提供了可能,也讓“計算攝影”成為了幫助用戶簡化攝影操作,提升畫面質量的主要途徑。

  這種計算攝影技術在最近幾年得到了高速發展,當下的旗艦級智能手機在手機處理器乃至神經網絡芯片的支持下,不但可以通過多幀合成算法來提升畫面質量,同時還可以實現模擬虛化、人像光效、人像美顏、超級夜景、HDR照片拍攝等功能。這些功能可以有效的提升手機在拍攝直出照片畫面質量,并實現一些專業的拍攝效果。

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  蘋果A14仿生處理器

  蘋果最新推出的iPhone 12系列便憑借蘋果A14仿生處理器的強大算力,實現了多種計算攝影能力。A14仿生處理器擁有16個神經網絡引擎核心,相比上一代增加了一部。因此iPhone 12系列在運算深度融合算法時可以獲得最高多達80%的性能提升,從而通過短時間的運算來優化照片細節,讓用戶難以察覺按下快門到成像的短暫時間。

  iPhone 12系列所采用的這種深度融合技術,能夠通過多次包圍曝光來生成一張圖像。其先對不同曝光值畫面中的每一顆像素都進行分析,并借助神經網絡引擎對逐顆像素進行挑選,隨后將這些像素融合在一起生成一張細節豐富的照片,呈現理想的銳度、色彩、亮部和暗部效果。

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  iPhone 12系列智能HDR 3功能

  除了深度融合技術之外,通過蘋果A14仿生的算力iPhone 12系列還擁有了升級之后的智能HDR 3功能,該能夠能夠自動優化照片的亮部、暗部和輪廓,讓照片中的畫面細節更為清晰自然,并實現層層過渡的陰影效果。

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  iPhone 12系列智能HDR 3功能

  正是憑借高算力加強算法的計算攝影組合對于成像效果的優化,傳感器底面積較小的iPhone 12系列才能在成像效果方面與擁有更大傳感器尺寸的設備相匹敵。

超級夜景算法 讓不可能變為可能

  拍攝夜景照片無論是對于專業相機還是手機都是一個十分具有難度的拍攝場景,對于專業相機來說夜景拍攝主要通過長曝光與大底傳感器的高感光性能來實現,但對于智能手機而言其攝像頭傳感器不但難以滿足感光性能的需求,在日常使用中也不具備使用腳架進行長曝光的條件。

  為了解決夜景拍攝這一難題,智能手機采用了通過算法來解決,各大手機廠商也分別研發了各具特色的超級夜景算法。例如最新上市的專業影像旗艦機型vivo X60 Pro+便同時搭載了高通驍龍888和黑光夜視2.0算法。

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  黑光夜視2.0算法

  借助高通驍龍888的強大ISP與AI性能,vivo X60 Pro+的黑光夜視2.0算法可以運用自適應噪聲模型,對夜景畫面的噪聲起到很好的抑制效果,這意味著用戶可以在夜景拍攝時使用更高的ISO值來提升畫面亮度;黑光夜視2.0算法同時支持全場景曝光能力,vivo自研算法可以對人物、天空、建筑、植物等不同曝光主題進行單獨處理,然后融合成一張照片。

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  vivo X60 Pro+官方夜景樣張對比

  相比以往更為充足的算力,還讓vivo X60 Pro+實現了超級全場景夜景、手持時光慢門、超逆光夜景人像等功能,這些效果酷炫的夜景功能即使是使用專業設備也很難完成拍攝。由此可見,對于普通用戶而言,智能手機是相比專業相機更為實用的夜景拍攝工具。

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  vivo X60 Pro+時光慢門官方樣張

AI算法 算出并不存在的效果

  除了通過計算攝影技術對成像畫面進行優化,完成基礎的攝影需求之外,只能現在的手機還能通過AI算法拍攝到人們肉眼所“無法看到”的效果,目前普遍應用的人像AI算法是:人像虛化與人像光效。

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  華為P40 Pro系列AI影像功能

  由于手機鏡頭的光學限制,手機鏡頭無法像專業相機鏡頭一樣實現虛化效果。但是在拍攝人像時,迷人的虛化效果十分受到用戶的歡迎。在這種情況下,智能手機大多選擇通過AI算法來實現人像虛化效果。

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  華為P40 Pro系列AI人像功能

  蘋果在2020年上半年推出一款只有單鏡頭的iPhone SE 二代機型,雖然只有一顆鏡頭,但是借助蘋果A13的算力和算法,其依舊能夠實現精美的虛化效果,并支持人像光效功能。該功能可以實現六種影棚級的效果,并支持調節光照強度。

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  iPhone人像光效

  這樣的能力在一定程度上證明了,智能手機無需依靠多鏡頭和激光對焦,僅使用AI算法便能夠實現在真實的拍攝場景中并不存在的視覺效果。

  值得一提的是,vivo X60 Pro+還利用計算攝影能力,通過重新構建空間深度和光斑模型,實現了在手機上復現蔡司Biotar鏡頭夢幻般的旋轉虛化效果,其在拍攝人像時可以在保證焦內主體人物清晰的同時在焦外呈現出渦旋般的旋轉虛化效果。

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  vivo X60 Pro+ Biotar風格官方樣張

總結

  計算攝影的進步是智能手機攝影功能發展史上的重要節點,其讓手機攝影擺脫了以往單單只是記錄信息的定位,實現了更為豐富的使用體驗,甚至還可以用于專業的影像創作??赡苡械娜藭J為通過計算攝影技術得到的畫面并不真實,但對于大部分用戶而言便捷的拍攝體驗和“討喜”的成像效果往往更為重要。



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