自研影像算法（手机影像之路方）

“吋”即“英寸”的简写，一吋正好是一部手机所能承载的最大的感光元件的尺寸，换言之，所有在手机上创作得来的影像都来自于一个对角线2.5厘米的方“吋”之内，不过厂商们对手机影像倾注的努力早已超出了这一方小天地。无论是令人印象深刻的iPhone 4 iSight，还是开高像素先河的4100万Nokia 808 PureView，亦或是HTC One逆反的400万大像素UltraPixel，乃至照搬数码相机设计的Galaxy S4 Zoom、Moto Z10倍光变的哈苏镜头模块等等，在年复一年的摸索之中，手机厂商几乎尝试过所有可能的技术路线，当其中大多产品消逝在市场中后，只留下了一条清晰可见的路径。

搭载高通骁龙888移动计算平台的一加9系列手机

·上下求索的手机摄影之路

正如上文所述的诸多型号，手机影像并非一开始就专注于计算，甚至在早期也并非智能手机的主要发力方向之一，性能与智能，即芯片与操作系统才当初最受欢迎的卖点，高通、HTC、三星等一众转型较早厂商也受益于此。但随着基础设施的普及夯实——2014年国内4G普及，同年智能手机全球销量突破10亿部——每年新增10亿张屏幕亟待图文视频等一系列内容去填充消费，需求催生创作，这也在记录生活之外赋予了手机摄影另一项属性：创作工具。

同时随着手机芯片性能进化步伐放缓，手机市场竞争渐入红海，手机影像也成为了手机厂商们关注的焦点，但究竟如何做好手机影像，彼时并没有标准答案。其中最“暴力”的解决方案便是三星的Galaxy S4 Zoom，直接照搬了数码相机的1/2.3英寸传感器、10倍光变镜头、实体拍照键、脚架口，你甚至可以将其当做一款搭载了安卓系统的相机，尽管有着不错的拍照效果，但随之而来的外观、手感、续航上的短板注定了它只是一款实验性质的产品。虽然此后索尼也曾推出过可分离式镜头QX系列，联想也有Moto Z哈苏模块等异曲同工之作，但这些产品的结局都证明了一个市场原则，消费者所能接受的手机影像有一个大前提——产品形态只能是手机。

Moto Z与哈苏模块

考虑到手机的尺寸与内部设计，这就相当于限定了厂商们所能发挥的空间只有手机角落的小小一吋，当然也不是没有厂商在这一吋里的硬件上做过文章，4100万像素的Lumia 1020，全球首款搭载1英寸传感器松下CM1，都曾试图通过相机逻辑中“底大一级压死人”这条金科玉律来改变手机摄影的流向，但被软件拖累的拍照体验让它们的努力付诸东流，很明显单纯的硬件在手机摄影中并不完整。相反，同期DxOMark排行榜往往是iPhone、Galaxy S系列轮流坐庄，而首部Pixel XL也曾凭借单摄力压iPhone 8 Plus的双摄拿下榜首。当时手机影像竞争尚未有如今这么激烈，苹果、三星、谷歌往往更倾向于深耕算法与调教来比拼“内力”，饱受用户好评的Google Camera也正是诞生于此时。显而易见，以手机摄影硬件系统为基础，辅以出色的软件优化才是手机摄影一条行之有效的路线，现在这个“软件优化”有了一个更精确的名称——计算摄影。

小米11 Ultra

·手机影像锁钥之处：计算摄影

计算摄影，顾名思义，就是经过后期计算处理的影像，可以理解为一张经过PS后期的照片——不过“PS后期”这一步被集成到了拍摄的瞬间。而在这一瞬间负责计算的正是手机处理器中的ISP（Image Signal Processing，图像信号处理器），一幅影像在通过手机传感器后到抵达屏幕前包括白平衡、自动曝光、噪声去除等几乎所有处理都是ISP的工作。不仅于此，如果ISP不支持，手机可搭载的传感器规格、拍照功能乃至摄像头数量都会受限，此前就曾出现过因为处理器ISP不支持双摄而单独外挂一颗ISP实现双摄功能的折中做法。

ISP也是一颗手机处理器最重要的组成部分之一，以目前市面上高端影像旗舰应用最广泛的Spectra 580 ISP（骁龙888）为例，它首次采用了三ISP架构，可以每秒处理27亿像素，每秒捕获120帧且每帧都是1200万像素的画面，支持最高三颗2800万像素摄像头同时拍摄视频，且并行处理数据（市面上流行的多摄同录同拍功能也来源于此），此外Spectra 580还支持最高2亿像素摄像头，10bit HDR拍摄，960帧慢动作，8K视频，4K HDR视频拍摄等一些在专业相机领域都尚未普及的功能。尽管不同手机厂商在影像上的侧重点并不相同，但在影像功能支持上有一定追求的旗舰产品，在这个档位很少有比骁龙888的Spectra 580 ISP更好的选择。

至于Spectra 580 所能带来的计算摄影体验，举个HDR相关的例子，目前主流的HDR模式是在短时间内拍摄多张不同曝光的照片，通过多帧HDR算法合成为一张高宽容度成片，但多帧HDR往往会带来严重的伪像问题。为此诞生了全新的单帧逐行HDR图像传感器——将输出单位由帧（一张画面）细分为更短的行（一张画面中的一行图像），每一行同时读取3种不同曝光的效果，借此在同样的单帧时间内合成一张原本需要3帧时间合成的HDR影像，不仅加快了HDR合成速度，同时也解决了伪像问题，还可以输出10bit色深的HDR图像。但单帧逐行HDR图像传感器的3重曝光意味着需要传统ISP拥的3倍计算量…说到这里你应该就明白了，Spectra 580顶级的三ISP架构可以顺利解决这些问题，而这还仅仅是高通“计算HDR”中的一角而已，此外还有4K HDR、夜景、B门等诸多方面的应用。

当然不仅是ISP，在骁龙888处理器内ISP还有一个特殊的助手——高通第六代AI引擎与Hexagon 780协处理器，26 TOPS的算力足以让它独立运行多个AI神经网络，知名手机影像方案商虹软的ArcSoft Smooth Zoom与Autozoom就是其中一二。通过神经网络可计算抹除切换不同焦段摄像头所带来的抖动与色彩差异；在超广角和长焦摄像头之间切换时也支持自动变焦，将拍摄对象保持在画面之中；此外常见的AI背景虚化也同样是它的拿手好戏。

·计算摄影魅力所在：骁龙888机型实拍样张

尽管例数了以骁龙888为代表的旗舰芯片在手机影像上诸多特性，但纸面参数终觉浅，更何况是影像这种视审美与喜好而定的感性呈现，这里遴选了一些由我亲手拍摄的骁龙888机型的实机样张，相信会让你更直接地对计算摄影有一个明晰的认知。

构图神器——从广角到长焦的多焦段支持

焦段即镜头焦距的分段，通俗而言就是所能拍摄画面的远近，传统相机的焦段由镜头决定，而且往往是连续无损的，很明显在寸土寸金的手机上还原同样的设计并不理智，但厂商们还是有办法带来近似的体验——这也是近年来多摄愈发流行的原因之一。通过多颗摄像头模拟微距、超广角、广角、长焦这些常用焦段，彼此间则借由数码变焦来实现连续平滑的镜头切换（这里正是骁龙888 AI引擎与Smooth Zoom神经网络功用所在）。 而在多摄方面ISP起到了一锤定音的作用——支持几颗摄像头，多少像素传感器，每颗摄像头所支持的拍摄功能多寡，均取决于ISP。

vivo X60 Pro

先来看几张vivo X60 Pro 的长焦表现，X60 Pro 搭载了一颗支持5倍光学变焦的潜望长焦，在拍摄构图时给予了我相当多的自由度，第一张视角是穿过澳氹大桥直达对岸的澳门地标新葡京酒店，5倍长焦不仅可以压缩距离感将面前的绿植当做前景与酒店放在一幅画面中增加层次，且通过聚焦减少了对岸其他建筑对画面的多余干扰，才能带来非常纯净的观感，第二张贵州小镇的取景也因才获得了窥视与静谧之感；这一点对普通用户随手拍相当实用，比如第三张在北京建国门外大街拍摄的北京广播电台大楼，画面是随处可见的蓝天大楼，但因为长焦截去了杂乱的车流街面，还留下了有一定秩序与延伸感的路灯辅助构图，才会让这张再日常不过的随手拍成为一张“好看”的照片；而在一些无法自由选择取景位置的场景下，长焦的实用性就更加凸显，第四张老翁的湖中行舟，我就是在湖边诸多老法师长枪短炮的夹缝中摄得的。

而拥有IMX586传感器5倍长焦的小米11 Ultra在长焦上的表现也相当出色，这在澳门网红赛博朋克机位上表现得尤为明显，5倍长焦对于构图的帮助无需赘言，无论是波光粼粼的海面、隐藏在洞中的古楼、亦或是水共长天一色的绝景，一人一手机足矣。

超广角同样是相当实用的一个焦段，特别是出游留影时再好用不过，它不仅可以解决拍人还是拍景的世纪难题，而且也可以带来其他焦段难以企及的画面张力与冲击力，这在三张由小米11 Ultra拍摄的超广角样张中体现得十分明显。

10bit的10亿色彩

10bit的bit一般译作位深，指代颜色通道中的色彩级数，此前常见的8bit即每通道具有8比特，可为每种基色转换成256个不同的强度值，以红绿蓝三基色排列组合计，可实现1677万种颜色（这也是许多面板宣传的1600万色的来源），而10bit将强度值从256提升至1024，简单计算可知10bit能实现10.7亿种色彩，所以尽管8bit与10bit看起来只差2个数字，但实际上却是1600万与10亿的距离。

而搭载骁龙888的OPPO Find X3 Pro正是一款支持拍摄、编码、存储、解码、显示的全链路10bit色彩影像旗舰，它不仅支持两个单帧逐行HDR图像传感器，更支持基于计算HDR的10bit视频拍摄与10-bit HEIF格式照片拍摄，如果你正在使用10bit屏幕，应该可以看到OPPO Find X3 Pro这几张样张颜色层次十分丰富，不同颜色之间过渡连续没有断层，即便是接近黑白照片的丽泽SOHO内部，黑白灰之间的过渡也相当丝滑。

·无限可能的计算摄影

骁龙888 Spectra 580 ISP带来的不仅仅是多焦段与10亿色，它强悍的计算能力也赋予了手机影像诸多可能，其中应用最广泛的应该就是手机夜景。还是以小米11 Ultra的夜景样张为例，可以看到在极限暗光环境下，小米11 Ultra做到了高光不过曝同时保留了暗光的丰富细节，而且在没有强行拉高亮度、涂抹画面的情况下，保证了相当纯净的背景画面，噪点控制十分出彩。除了小米11 Ultra本身过硬的硬件基础，小米还为其匹配了可在0.1勒克斯下出片的“夜枭算法”，通过图像测光、配准融合、重建、颜色校正等一系列算法，才能得出如此优秀的夜景效果，而承载这些算法的正是同样优异的骁龙888 Spectra 580 ISP。

计算摄影还带来了相当丰富的可玩性，vivo X60 Pro 的B门特效丝绢流水就是其中之一，当静态的水流在长曝光下变成丝绢般的绸缎，原本不起眼的溪水也能成为一番美景；vivo还通过计算摄影还原了经典的BioTar蔡司人像模式。除此之外，计算摄影还能进一步延展出夜景滤镜、光绘、星轨、星空、车流、魔法换天、时间静止、人像留色等更多玩法。

计算摄影加持的地景“超级月亮”模式

以计算摄影方式实现的蔡司经典 BioTar 人像镜头的旋焦景深效果

总的来说，用户对手机形态的坚持让厂商必须遵循硬件受限的大前提，计算摄影则赋予手机摄像头这一吋弹丸之地十足专业的影像表现与诸多的可能性，而计算正是手机芯片的专长。高通骁龙888的Spectra 580不仅有着相当完善的影像功能支持，无论是2亿高像素、三摄同拍、4K/8K录像的影像功能支撑，三ISP、第六代AI引擎也带来了10bit图像、单帧逐行HDR、4K HDR等目前顶级的计算摄影能力，这也是今年大部分影像旗舰不约而同选择骁龙888的原因。

其实在我看来，计算摄影的本质，就是平等地给予了普通人一个相当高的创作下限，让每个人不再受器材与技能所限，可以专注于创作影像，表达自己，这也是摄影最核心的价值所在。

也正如摄影大师肖全曾说过的那句话：“他们带给我的，是制造影像的权力。”一颗好“芯”，给予了更多普罗大众享受影像乐趣的权利，这也是他们制造影像的权力。

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