AI多摄，手机影像的“突破天花板”之战
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2021-10-18 14:07
AI算法已成为手机多摄方案创新与联动的最大纽带。
作 者 丨 宿艺
编 辑 丨 子淇
这也就理解了，为何如今的手机厂商新品发布会，会将越来越多的时间占比用于讲解手机影像的创新。不过从整体行业趋势来看，手机影像在硬件层面的革新正在明显放缓，同时“押注”AI算法成为共同选择。
比如苹果iPhone 13 Pro/ProMax虽然搭载了1200万像素级别的多摄方案，但却搭载了更加出色的摄影算法，特别是新增加的“电影效果模式”。华为新发布的P50 Pro采用了5000万像素为主摄的新四摄方案，业界最大的关注点则是其采用了“计算光学”与“原色引擎”，AI算法成为最显著的突破点。小米11 Ultra采用了5000万像素的四摄组合，支持暗光场景下的“夜枭算法”与“AI魔法分身”等算法应用。vivo和一加则分别与蔡司、哈苏达成战略合作，在光学与多摄优化之外，AI算法同样是最明显的进阶方向。
由此来看，在多摄成为确定性的演进趋势下，以深度学习算法为代表的AI能力，正成为提升手机影像的新核心赛道。
AI计算摄影成为创新“主赛道”
从2000年世界上第一款配备摄像头的手机诞生至今，手机拍摄能力跨越从功能机到智能机的持续迭代演进。
但近年来伴随手机影像硬件与参数的快速飙升，正向边际效应开始明显减弱。比如“超大底”竞争上升到1英寸，已经超过了很多微单相机的图像传感器尺寸；手机主摄在进入1亿像素之后，并没有在各家手机品牌的顶级旗舰上进行普及应用；而多主摄也主要集中在三摄和四摄配置方案。
硬件参数快速跃进，同时带来了手机厚度、重量的明显增长，并进一步加剧了能耗需求，显然“硬件大战”在现阶段的手机影像领域已经到达了创新天花板。这也是如今手机企业在旗舰新品打造上普遍选择大幅加强“AI计算摄影”的重要原因。
从现阶段来看，手机企业在AI技术领域的创新方式大体可分为三种途径：
一是手机企业自研投入。华为创始人任正非在2016年就提出了“未来90%以上流量来自图像和视频”，华为“必须抢占图像时代高地”。如今全球主要TOP企业都拥有独立的影像算法团队，小米也在2019年宣布建立千人规模的算法团队。
二是与主要光学与硬件企业的合作。其中既包括与索尼、舜宇等影像核心元器件企业的合作，与高通、联发科等企业在影像支撑优化方向上的合作，也包括类似华为+徕卡、vivo+蔡司、一加+哈苏这种顶级光学品牌的合作。
三是与主要AI计算摄影方案供应企业的合作， 这也是如今主要手机企业普遍选择的创新模式。艾瑞公布的数据显示，截止2019年AI算法在手机新品机型的普及度已超过90%，占比55%的算法向第三方AI影像方案企业采购或者联合创新模式。「AI + 光感知」手机算法市场高度集中，以旷视为代表的头部企业份额占比接近 80%。旷视已经成为中国手机行业AI光感知算法最重要的技术创新方案提供商之一。
与AI影像方案提供商的合作，既是手机企业影像创新的重要技术支撑，也可以获得更加高效的影像创新方案，满足企业在激烈市场竞争环境下的快节奏产品迭代需求，同时合理地降低企业投入成本。智能手机行业本身就是一个高度分工协作的市场，无论是在屏幕、处理器、核心影像元器件方面，还是在AI影像算法层面都是如此。“让专业的企业做更专业的事”，有利于手机企业最大限度地聚合行业最优秀的资源，为用户打造更具引领性与差异化的手机影像体验。
AI多摄打破手机影像“天花板”
Omdia报告显示，2021年后置三摄手机市场占比将超过35%，到2025年将超过60%。同时由于摄像头数量增加对拍照效果提升的边际效应递减，加之5G带来的手机成本上升，手机厂商更倾向通过AI影像算法创新来代替摄像头的数量堆叠。
手机影像从技术原理上来讲，是光信号-电信号-图形成像的完整的系统工程，核心在于系统间要素的精准匹配。旷视率先提出的“AI重新定义光感知系统”理念，可以将过去手机光感知系统“硬件升级-算法辅助-优化后期处理”的单向流程与各自独立的传统运作方式，升级为整个系统软硬件一体化协同与多线条运行机制，带来在图像识别、分割、融合能AI识别效率与精度的大幅提升，进一步提升成片质量与拍摄功能的丰富性，进而带来手机影像指数级的效果突破。
手机影像的多摄趋势，进一步强化了AI算法的重要性。简单来说就是AI算法驱动多个摄像头共同参与手机拍摄，比如在长焦段采用主摄与长焦融合，摆脱了传统手机影像多个摄像头在不同场景下经常出现的“单打独斗”现象。而旷视自2016年起开始研发多摄技术，经过5年多的技术迭代和优化，如今已研发出业界领先的AI多摄算法，并在多款畅销手机机型中实现技术落地。
近期举行的旷视MegTech Lite漫谈AI技术分享会上，旷视研究院研究员范浩强对《壹观察》表示：手机多摄的出现与普及，解决了手机用户不断进阶的影像需求与手机内部空间无法容纳传统光学镜头结构之间的矛盾。多摄方案可以更好地满足用户在变焦、虚化、融合三大场景下的影像进阶需求。
从变焦来看，手机多摄最大的作用就是可以切换不同的焦段或者视野。但手机上的摄像头大部分都是定焦，要实现变焦功能就需要多个摄像头去模拟变焦过程。这同时带来了两大难题：手机多摄方案如何选择？以及多个摄像头在切换中如何实现“平滑变焦”？旷视研究与现场实际展示的拍摄结果表明：手机影像的画质提升，并不一定与手机摄像头数量、光学镜头大小与像素参数高低成正比。比如1亿像素的主摄在拍局部画面场景下，反而不如1200万像素的副摄更清晰。而相比1亿像素带来“足够大”照片对手机内存的消耗，用户更需要随手拍出“足够好”画质的照片与视频。
旷视的作用，就是通过AI算法深度参与到整个多摄影像方案的全过程，比如通过多摄模组中的双摄像头协同实现所在场景的最优图像，以及用户使用多摄像头在0.5倍-120倍超长变焦场景下的“无感切换”等体验，最终实现双摄融合“1+1＞2”的效果。
“虚化”是手机多摄方案的另外一个重要应用场景，也就是专业摄影师所强调的“景深”。从物理学和光学角度来说，多摄一定会产生“视差”，视差越大距离测量就会越精确，但同时会让手机多摄融合更困难。与传统算法相比，旷视AI双摄虚化算法可以保证多摄像头组合更加精准的捕捉三维世界，重构立体视觉，比如背景更加自然虚化的人像模式、对大光圈拍摄场景的模拟，以及对AI深度（包括对图像孔洞与背后复杂背景这一巨大挑战）的细节显示等。
智能手机如今已成为一个“行走的摄像头矩阵”，多摄进一步提升了算法与算力对成像画质的变量影响，AI算法已成为多摄方案联动的最大纽带。而旷视的目标，则是通过自身擅长的AI算法为行业持续打造创新的新标杆。
《壹观察》评论
未来十年，在5G技术持续驱动下，移动影像依旧是智能手机创新的重点演进方向。Suite 48 Analytic公布的调查数据显示，占比13%的专业摄影师用智能手机拍摄了一半或更多的专业照片，而64%的专业摄影师用智能手机拍摄非专业照片。
同时，AI计算摄影的显著进阶，让大众用户与专业影像的“创造力鸿沟”正在大幅缩短。AI计算摄影可以有效弥补智能手机光学与传感器物理空间的限制，让智能手机的专业影像能力持续突破，并有效弥补与专业摄影师的技术和经验之间的差距，从而极大提升大众用户“随手拍大片”和移动影像“创作自由”，这才是手机影像技术革新的最大意义。
两个数据可以清晰地看到这一趋势：CIPA数据显示，全球数码相机销量从2010年达到顶峰，从此掉头大幅下滑。2020年全球数码相机产量仅为873.7万台，下滑幅度更是高达41.2%。同期全球智能手机市场启动爆发，手机摄影创新几乎以每年一个重要迭代的速度向前演进。2019年全球智能手机销量接近14亿台，存量用户更是接近40亿（Newzoo数据），移动影像已经成为用户对智能手机日常使用的最强刚需，进而加速了图像与视频为代表的应用APP全面爆发，以及短视频、Vlog博主等新的创意人群诞生。
如今中国手机品牌正在集体向高端市场进军的关键周期，多摄影像能力创新更是成为最核心的竞争力。而旷视凭借自身“AI重新定义光感知系统”的深入积累，以及在AI多摄算法的创新理解，多次助力中国手机合作企业刷新全球知名评测网站DxoMark 摄像头画质评测第一名记录。
由此来看，中国手机企业近年来在手机影像、尤其是多摄影像能力的持续创新进阶背后，旷视已成为其中重要的赋能加速者。尤其是在万物互联、智能终端与屏幕无处不在、AI影像加速人机交互的大变革趋势之下，旷视与我们影像生活方式与产业变革的深度连接，才刚刚开始。
END
「壹观察」创始人宿艺
原搜狐科技通信主编
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