上世紀20年代,拉茲洛·莫霍利·納吉曾說,“不懂得攝影的人,便是將來的文盲”。如今大規(guī)模普及的手機攝影,正好說明了這句話驚人的預見性。自拍、合影、短視頻……按下手機拍照鍵記錄生活,幾乎成了人的本能。

《2020中國人工智能手機白皮書》數(shù)據(jù)顯示,“拍攝”是2019年中國用戶最關注的手機功能,遠超其他應用。為了迎合消費者的需求,手機廠商們自然也將目光和火力都集中在影像能力的塑造上。

以至于近年攝影能力幾乎占據(jù)了新品發(fā)布會的高光時刻,手機新品海報也幾乎被攝像頭畫面包攬。廠商們在分辨率數(shù)字上互相碾壓,攝像頭數(shù)量也開始內(nèi)卷,手機背面的開孔一個比一個多,四攝、長焦、微距恨不得都塞到框里來……

多攝像頭基礎上的AI計算攝影,逐漸成為主流旗艦機的標配。接下來,手機攝影將向哪里走?

以史為鑒,可知興替,我們不妨先回溯一下手機影像能力的進化軌跡,找到未來的發(fā)展路徑。

時間簡史:手機攝影的曲折往事

隨著手機攝像頭越來越多、模組越來越厚,開始有人覺得,現(xiàn)在的手機攝影有點過于內(nèi)卷,真的有必要嗎?回到歷史上的一些決定性時刻我們發(fā)現(xiàn),影像技術的每一次內(nèi)卷,都推動了創(chuàng)新步伐的加速。

手機如何塑造出移動影像能力,大概分為四個時期:

1．萌芽時期。

2000年11月,夏普發(fā)行了第一個真正的相機手機J-Phone。行業(yè)很快發(fā)現(xiàn),智能手機中的攝像頭將成為未來的主要功能。Canalys報告顯示,2004年第三季度售出的手機中,有三分之二都是相機手機。

2．黃金時期。

2006年,諾基亞將相機手機推向了新的高度,擁有200萬像素的攝像頭,卡爾蔡司光學元件、自動對焦和LED閃光燈。LG與德國光學巨頭施耐德合作。這一階段,手機影像紛紛開啟了擁抱專業(yè)科技的進擊之路,嘗試突破智能手機成像功能的極限。

3．滯緩時期。

隨著智能手機的起飛,改進手機攝像頭的競爭稍有停頓,主要是因為智能手機要求纖薄,強大的相機手機有些笨重。于是,手機廠商開始思考多攝像頭陣列。2010年蘋果iPhone 4等手機將自拍(前置攝像頭)帶入智能手機市場,計算攝影開始成為手機影像的創(chuàng)新方向。

4．智能時期。

受手機空間和模組尺寸的影響,手機不可能無止境地增加元器件。真正讓手機攝影成為大多數(shù)用戶的選擇,是AI算法與多攝像頭合并,帶來前所未有的鏡頭效果。

AI如同一個光影魔術手,通過一系列智能攝影功能,將計算攝影提升到一個新的水平,成為多攝像頭不可或缺的伙伴。也是在這一時期,移動設備和專業(yè)相機之間的界限才開始消弭,我們不再質(zhì)疑為什么專業(yè)人士也要用手機拍照片拍電影。

經(jīng)過了一輪輪的迭代升級,手機拍攝能力才真正變得舉足輕重,讓普通人可以拍出精彩的作品、記錄生活的點滴。

成像挑戰(zhàn):AI多攝要跨越的三重門

可以說,攝影這門藝術,發(fā)展歷史的每一個刻度,都銘刻著技術進步的烙印。AI多攝成為大勢的背后,也是一眾科技企業(yè)的技術長跑,其中既有華米OV這樣的手機廠商,也有曠視這樣的AI公司,和代工廠、供應鏈企業(yè)的努力。

比如在硬件上,增加CMOS可以提升成像質(zhì)量,但也會增加手機存儲讀寫的效率壓力和功耗,手機廠商不得不在硬件上做大量突破。像是SoC工藝的應用,光學變焦?jié)撏�式鏡頭,堆棧式感光元件等等,手機廠商不斷追求輕薄與成像的平衡。

既然是計算攝影,自然也離不開算力的支持。很多頭部手機廠商都研發(fā)并應用了專門的AI芯片,以提升手機的計算性能,以支撐AI多攝的算力需求。

另一個必不可少的,則是算法。

10月12日曠視在其MegTech Lite漫談AI技術分享會上,就提到了移動攝影的技術挑戰(zhàn),展示了曠視在AI多攝領域所做的大量技術創(chuàng)新和實踐成果。簡單來說,要讓手機攝影達到媲美專業(yè)單反的效果,主要有三重挑戰(zhàn):

挑戰(zhàn)之一,變焦。

我們知道,專業(yè)攝影師拍攝不同題材要用到不同的焦段,比如大場景自然風光適合12到24毫米,人像就要85到135毫米,而一部手機想要應對這么多題材,就需要多個攝像頭來支撐。隨著手機后置攝像頭的數(shù)量和類別不斷增加,主攝、廣角、超廣角、長焦、微距等五花八門,不可能全部打開。而AI算法可以有效彌補手機的硬件局限性,協(xié)調(diào)更多鏡頭組,來實現(xiàn)近似單反的變焦效果。

那么,怎么搭配組合才能讓手機的變焦過程變得絲滑呢?越好的算法越能夠消除不同攝像頭接縫處的違和感,實現(xiàn)1+1大于2的成像效果。以曠視的平滑變焦算法為例,可以支持超廣角+廣角、廣角+長焦等多種鏡頭組合,變焦過程平滑自然,不會出現(xiàn)黑區(qū)。

挑戰(zhàn)之二,虛化。

專業(yè)單反的另一個厲害之處,就是有質(zhì)感的虛化,人像或物體清晰而背景變虛,讓畫面更有故事感。但很多手機的虛化功能,成片看起來似乎總有點廉價,問題之一就出在算法上。

因為手機不可能裝下一個直徑4厘米的大光圈,虛化效果靠的是兩個鏡頭來制造視差,模擬出大光圈的效果。如果算法不夠強,沒能精準測距,對畫面上非常細節(jié)的部分進行計算,自然很難還原出高質(zhì)量的視差效果。

據(jù)透露,曠視基于深度學習的雙攝虛化算法,可以準確地計算出深度信息,實現(xiàn)非常精細的虛化效果,能夠把消防栓孔的細節(jié)都恢復出來。

挑戰(zhàn)之三,融合。

不同攝像頭除了焦距不同,感光度也不同,如果能把不同能力的攝像頭融合起來,就能獲得雙重效果。比如把一個對顏色感知能力強的攝像頭和對結(jié)構(gòu)感知能力強的攝像頭融合起來,可以讓畫面變得既有顏色又有細節(jié)。

但做好這一點并不容易。因為兩個攝像頭拍攝的畫面場景里出現(xiàn)的物體可能并不一模一樣,會形成一定的視野盲區(qū)。想要把兩張圖融合成一張,就需要靠算法進行計算處理,比如把缺失的圖像部分用AI“腦補”出來、將重合的部分對齊等等,從而提升成像質(zhì)量。

可以說,利用AI算法能夠有效彌補硬件局限,更好地調(diào)度鏡頭、理解意圖、優(yōu)化成像,達到近似單反的拍照效果。這時候,移動影像也就有了質(zhì)感之美、多元之美、創(chuàng)作之美。

光之傳奇:技術與藝術的結(jié)合體

多攝像頭的趨勢下,AI算法的重要性越來越不可忽視,角色有點像戰(zhàn)場的指揮官,要在拍攝時讓不同攝像頭打好配合戰(zhàn),借助焦段、清晰度、感知度等等,實現(xiàn)1+1大于2的成像效果。

而曠視這樣的AI公司的參與,也給計算攝影的創(chuàng)新演進帶來了新思路。比如 用AI重新定義光感知系統(tǒng)的理念,就是由曠視提出的。目前,曠視為多款主流安卓智能手機提供一系列計算攝影解決方案。從曠視對AI與光感知系統(tǒng)的思考中,或許我們可以窺見計算攝影的進化之路。

簡單來說,光感知協(xié)同進化,就是將原本相對獨立的光學系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、計算系統(tǒng),統(tǒng)一納入到算法考量思考中來。曠視利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡,讓光、感、知系統(tǒng)充分協(xié)作,釋放出移動攝影的最大價值,帶來指數(shù)級的成像效果提升。

就拿最直觀的畫質(zhì)來說,要提升成像畫質(zhì),傳統(tǒng)做法可能是各個系統(tǒng)分別優(yōu)化,比如采用更好的鏡頭組件、更高性能的處理器,提升鏡頭傳感器的像素等等,這種A+B+C的模式,可以提升成像質(zhì)量,同時也會給儲存、計算、功耗帶來壓力。

而曠視的計算攝影解決方案則是用AI算法配合光感知系統(tǒng),進行全流程協(xié)同升級。算法協(xié)同光感知系統(tǒng)共同發(fā)力,獲得高品質(zhì)畫面的同時,也減少了對硬件系統(tǒng)的依賴,提升了數(shù)據(jù)處理能力和時效性,讓畫面輸出更加穩(wěn)定、快捷,實現(xiàn)了A x Bx C的指數(shù)性改變。

可以肯定的是,未來的手機攝影,將在AI的加持下,變得更懂用戶、更懂畫面,從“所見即所得”到“所想即所得”。終有一天,手機拍攝的景物將和我們眼中所見、心中所想的美景一般無二。

每一個平凡的角落,都值得我們?nèi)プ⒁?這是人為什么需要手機攝影。

從歷史上的一次次突破,到今天AI重新定義光感知系統(tǒng),可以看到,手機影像的技術追求和藝術追求,一直未曾停止。軟硬件協(xié)同的AI多攝,作為數(shù)字生活的記錄者,在每一個人手中與眼中,書寫著智能時代的光之傳奇。

科技企業(yè),不僅是手機攝影技術的探路者,更是攝影藝術的同路人。探索永無止境,值得欣喜的是,今天的中國AI企業(yè),已經(jīng)在路上。