不靠镜头靠芯片 揭秘手机摄影挑战单反的秘诀

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近年来智能手机的摄影功能得到了飞速发展,智能手机已经越来越多地完成往常只有专业相机能够胜任的拍摄任务。广大的用户通常也习惯使用更为便携且方便操作的手机来完成日常的拍摄需求。

手机摄影

手机摄影之所以受到欢迎,除了其自身的优势之外,还有一个关键因素便是手机摄影的成像效果越来越好,在很多情况下手机拍摄的效果并不逊色于专业相机拍摄的效果。

那么旗舰手机在传感器大小、镜头光学素质等方面均远远不如专业相机的情况下,是如何做到成像效果媲美专业相机的呢?这就不得不提到手机在摄影方面的一大法宝:计算摄影。

算力进步 驱动手机摄影发展

计算摄影(computational photography)是指使用数字计算而不是光学处理的数字图像捕获和处理技术,大家可以简单理解为摄像头在捕获影像之后先通过后期处理再输出的技术。

由于现在的手机处理器性能强大且发展快速,满足了手机摄影对于计算成像的及时性需求,这便为手机通过算法来提升拍摄的成像效果提供了可能,也让“计算摄影”成为了帮助用户简化摄影操作,提升画面质量的主要途径。

这种计算摄影技术在最近几年得到了高速发展,当下的旗舰级智能手机在手机处理器乃至神经网络芯片的支持下,不但可以通过多帧合成算法来提升画面质量,同时还可以实现模拟虚化、人像光效、人像美颜、超级夜景、HDR照片拍摄等功能。这些功能可以有效的提升手机在拍摄直出照片画面质量,并实现一些专业的拍摄效果。

苹果A14仿生处理器

苹果最新推出的iPhone 12系列便凭借苹果A14仿生处理器的强大算力,实现了多种计算摄影能力。A14仿生处理器拥有16个神经网络引擎核心,相比上一代增加了一部。因此iPhone 12系列在运算深度融合算法时可以获得最高多达80%的性能提升,从而通过短时间的运算来优化照片细节,让用户难以察觉按下快门到成像的短暂时间。

iPhone 12系列所采用的这种深度融合技术,能够通过多次包围曝光来生成一张图像。其先对不同曝光值画面中的每一颗像素都进行分析,并借助神经网络引擎对逐颗像素进行挑选,随后将这些像素融合在一起生成一张细节丰富的照片,呈现理想的锐度、色彩、亮部和暗部效果。

iPhone 12系列智能HDR 3功能

除了深度融合技术之外,通过苹果A14仿生的算力iPhone 12系列还拥有了升级之后的智能HDR 3功能,该能够能够自动优化照片的亮部、暗部和轮廓,让照片中的画面细节更为清晰自然,并实现层层过渡的阴影效果。

iPhone 12系列智能HDR 3功能

正是凭借高算力加强算法的计算摄影组合对于成像效果的优化,传感器底面积较小的iPhone 12系列才能在成像效果方面与拥有更大传感器尺寸的设备相匹敌。

超级夜景算法 让不可能变为可能

拍摄夜景照片无论是对于专业相机还是手机都是一个十分具有难度的拍摄场景,对于专业相机来说夜景拍摄主要通过长曝光与大底传感器的高感光性能来实现,但对于智能手机而言其摄像头传感器不但难以满足感光性能的需求,在日常使用中也不具备使用脚架进行长曝光的条件。

为了解决夜景拍摄这一难题,智能手机采用了通过算法来解决,各大手机厂商也分别研发了各具特色的超级夜景算法。例如最新上市的专业影像旗舰机型vivo X60 Pro+便同时搭载了高通骁龙888和黑光夜视2.0算法。

黑光夜视2.0算法

借助高通骁龙888的强大ISP与AI性能,vivo X60 Pro+的黑光夜视2.0算法可以运用自适应噪声模型,对夜景画面的噪声起到很好的抑制效果,这意味着用户可以在夜景拍摄时使用更高的ISO值来提升画面亮度;黑光夜视2.0算法同时支持全场景曝光能力,vivo自研算法可以对人物、天空、建筑、植物等不同曝光主题进行单独处理,然后融合成一张照片。

vivo X60 Pro+官方夜景样张对比

相比以往更为充足的算力,还让vivo X60 Pro+实现了超级全场景夜景、手持时光慢门、超逆光夜景人像等功能,这些效果酷炫的夜景功能即使是使用专业设备也很难完成拍摄。由此可见,对于普通用户而言,智能手机是相比专业相机更为实用的夜景拍摄工具。

vivo X60 Pro+时光慢门官方样张

AI算法 算出并不存在的效果

除了通过计算摄影技术对成像画面进行优化,完成基础的摄影需求之外,只能现在的手机还能通过AI算法拍摄到人们肉眼所“无法看到”的效果,目前普遍应用的人像AI算法是:人像虚化与人像光效。

华为P40 Pro系列AI影像功能

由于手机镜头的光学限制,手机镜头无法像专业相机镜头一样实现虚化效果。但是在拍摄人像时,迷人的虚化效果十分受到用户的欢迎。在这种情况下,智能手机大多选择通过AI算法来实现人像虚化效果。

华为P40 Pro系列AI人像功能

苹果在2020年上半年推出一款只有单镜头的iPhone SE 二代机型,虽然只有一颗镜头,但是借助苹果A13的算力和算法,其依旧能够实现精美的虚化效果,并支持人像光效功能。该功能可以实现六种影棚级的效果,并支持调节光照强度。

iPhone人像光效

这样的能力在一定程度上证明了,智能手机无需依靠多镜头和激光对焦,仅使用AI算法便能够实现在真实的拍摄场景中并不存在的视觉效果。

值得一提的是,vivo X60 Pro+还利用计算摄影能力,通过重新构建空间深度和光斑模型,实现了在手机上复现蔡司Biotar镜头梦幻般的旋转虚化效果,其在拍摄人像时可以在保证焦内主体人物清晰的同时在焦外呈现出涡旋般的旋转虚化效果。

vivo X60 Pro+ Biotar风格官方样张

总结

计算摄影的进步是智能手机摄影功能发展史上的重要节点,其让手机摄影摆脱了以往单单只是记录信息的定位,实现了更为丰富的使用体验,甚至还可以用于专业的影像创作。可能有的人会认为通过计算摄影技术得到的画面并不真实,但对于大部分用户而言便捷的拍摄体验和“讨喜”的成像效果往往更为重要。

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