好照片是如何炼成的 帮你读懂手机ISP

2016-10-09 13:33:04     作者:闫煦      来源:it168

标签: 高通 苹果 联发科 isp

智能机时代,每一名消费者都希望随手拍出好照片,拍照已成为衡量一部手机品质的重要指标,三星S7、iPhone 7、华为P9这些在拍照上表现卓越的手机备受追捧。究竟是什么决定了手机的拍照效果?其实智能手机拍照和专业相机拍照一样:镜头、传感器、ISP、算法共同决定了手机成像的质量。其中前两者是商家极力渲染的部分,消费者对其也有了一定了解,认可索尼的传感器、蓝宝石镜片、6片式模组等,但是谈及ISP和算法却还比较陌生。

  【IT168 评测】智能机时代,每一名消费者都希望随手拍出好照片,拍照已成为衡量一部手机品质的重要指标,三星S7、iPhone 7、华为P9这些在拍照上表现卓越的手机备受追捧。究竟是什么决定了手机的拍照效果?其实智能手机拍照和专业相机拍照一样:镜头、传感器、ISP、算法共同决定了手机成像的质量。其中前两者是商家极力渲染的部分,消费者对其也有了一定了解,认可索尼的传感器、蓝宝石镜片、6片式模组等,但是谈及ISP和算法却还比较陌生。

  实际上,ISP和算法更是决定能否拍出好照片的重要因素。举几个简单的例子,历代iPhone的相机模组在参数上并不突出,但是其表现往往可以秒杀市面上的大多数产品,苹果对于其自主ISP的打造、算法的持续深耕功不可没。老罗还专门去拜访富士通的五十岚千秋先生,就是为了与富士通在ISP和算法层面进行合作,提升T1的成像效果。

  近几年,在相机硬件供应仅限于索尼、三星、OV等传统大厂的情况下,各款手机的硬件差异并不明显,为了寻求拍照的突破,众多厂商也在ISP与算法方面加大投入,越来越多的黑科技被融入其中。下面我们就来谈谈ISP以及基于ISP的一些新鲜算法,了解一张好照片是如何呈现出来的。

  究竟什么是ISP?

  ISP是Image Signal Processing的缩写,即图像信号处理器,其主要功能是把前端图像传感器传输的信号做后期处理,比如对焦、降噪、HDR修正等。随着手机摄像头像素的提高,高速连拍,全高清甚至4K录制的加入,手机对ISP的处理性能要求越来越高,ISP性能也随之提升,不仅可以有效提升相机动作的响应速度,人脸识别与自动场景的识别等复杂功能也可以通过ISP芯片来实现。


A10 Fusion融合了自家最前沿的ISP

  发展到今天,ISP不限于拥有出色的处理能力,还具有丰富的可编程性,厂商可以根据自身的硬件情况定制算法,实现优化成像效果,丰富相机功能的作用,比如我们熟悉的先拍照后对焦、大光圈背景虚化等。得益于半导体技术的飞速发展,手机处理器通常都集成了一颗ISP,比如高通骁龙820集成了Spectra ISP、联发科的Helio X20内置Imagiq ISP、还有苹果A10 Fusion也融合了自家最前沿的ISP。

  ISP推动双摄发展

  进入到2016年,iPhone 7、华为P9、荣耀8和小米5s Plus的双摄机型相继发布,双摄逐渐成为手机拍照的前沿科技。其实这些背后,很大程度上是配套的ISP以及算法层面的推动。

  以高通的Spectra ISP为例,拥有双图像信号处理单元,原生就对于双摄有着很好的支持。借助于这颗ISP,高通也是推出了Clear Sight技术,即使用黑白+彩色的双摄像头同时捕捉画面,彩色镜头捕捉色彩,黑白镜头的进光量是普通镜头的3倍,捕捉更多细节,两者获取的信息各有所长,Spectra ISP配合相应的算法进行实时处理,使得呈现的照片具备更高的动态范围、更锐利的画质和更少的弱光噪点。小米5s Plus正是运用的此套解决方案,类似的方案的机型还包括华为P9、荣耀8、cool 1等,尽管采用不同厂商的的ISP、算法,但原理基本一致。

  除了高通,联发科的Imagiq ISP也对于双摄像头技术有所支持,及时处理双摄像头捕捉的景深信息,并利用这些信息可以实现实时背景虚化、先拍照后对焦的有趣功能。苹果自不必多说,A10 Fusion内置的ISP可以很好的协调双摄取景,做到光学变焦与数码变焦的自然过渡,近期延伸出的人像模式也是这颗ISP的功劳。

  人工智能逐渐加持

  我们对于人工智能的印象,多数还停留在Siri和小冰的阶段,即会对问题和命令作出相应的答复,但实际上,这只是人工智能应用的冰山一角,人工智能已经延伸至ISP领域。这点苹果应当是布局已久,陆续收购了四家机器学习公司,而机器学习正是人工智能的核心所在。所谓的机器学习,从实践的角度来讲,机器学习是一种通过利用数据,训练出模型,然后使用模型解决问题的一种方法,简而言之就是赋予计算机学习解决问题的能力,而非简单的逻辑判断,程序式结果输出。

  以苹果最新的A10 Fusion内置的ISP为例,这颗芯片即融合了机器学习技术,可以在日常使用中通过用户的使用数据进行针对性优化,比如提升对焦速度、调节复杂场景下的曝光等。更为关键的是,依靠iPhone 7 Plus的双摄像头,这颗图像信号处理器可以区分人物和背景,并进行背景虚化,拍摄出可以单反大光圈效果的照片。尽管目前效果并不自然,但是通过不断地尝试学习,这颗ISP的识别算法也会自动改进,人像边缘识别越来越准确,虚化效果更加自然。


iPhone 7 Plus背景虚化

  应该说,苹果在人工智能方面消息不断,不断付诸于行动。巧合的是,谷歌在昨天凌晨的发布会中也在不断渲染自己在人工智能上的技术储备,两大巨头相继发力,可以预见,人工智能扮演的角色将越来越重要,相信更加智能的ISP已经在路上。

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