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机情观察室:风口还是风噪 AI相机变形计

  整个2018年,手机行业最火热的一个词莫过于“AI”。

  在手机逐渐趋于同质化的背景之下,AI成为各家最为看重的突破口:从游戏加速到节能省电,从人脸解锁到声音识别,AI早已脱离了我们潜意识中类似于Siri、小冰这样的语音助手印象,与手机功能的结合愈加紧密。但对消费者而言,AI仍是难以具象化的存在,尤其对比全面屏、三摄这些可见的技术,无法令人直接感受,因此 AI一度从技术研发的“风口”变成营销上位的“风噪”。

  相机作为手机重要的功能之一,自然也就成为AI的重灾区。因为拍照这件事,你既无法从客观数据直观的衡量照片好坏,在主观上每个人的审美又不尽相同。因此,上至旗舰机,下至百元机,都打着“AI”的旗号。事实上,尽管AI相机比传统手机相机更能满足消费者的使用需求,在成像效果上也确实有所提升,但并非所有的相机都能实现真正的AI相机功能和画质。因为有的相机只依靠简单的滤镜、或者编辑功能来实现,实质上与普通手机中加一个第三方的拍照应用无异,与AI也并无深层的关联。那么什么才是真正的AI相机呢?

  对于这一问题,近年深耕AI领域的联发科率先提出了真AI相机的标准,从多个维度定义了“真AI相机”。

  1、 底是相机的基础,Sensor传感器单个像素尺寸≥1.55μm

  “AI相机”本质上还是“相机”,所以谈到相机,首先需要底子硬。近两年,手机相机传感器上的单位像素面积有变大的趋势,尤其是主打拍照功能的手机,正是迎合了当前高感光的技术趋势。

  理论上,智能手机中的相机传感器类似于我们熟知的传统照相机中的底片,它主要负责记录并保存下镜头在曝光时间内所看到的信息。因此,传感器中单个像素尺寸越大,其感光能力就越强,在暗光下的表现就越好,会令画面亮度更高,噪点控制的更好。

  目前市售旗舰级手机常用的传感器,其像素面积大多在1.4μm至1.55μm之间,比如小米系列和Google Pixel 3系列采用的IMX363传感器像素尺寸为1.4μm;而魅族16系列和华为P20所采用的IMX380传感器像素尺寸为1.55μm,还有IMX586、IMX600这样采用Quad Bayer阵列,在暗光环境下可以使用四个像素来感光,相当于单个像素尺寸为1.6μm 。正是有了这样越来越强大的传感器,才使得手机拍照的成像效果不断攀升。

  因此,想要称之为“真AI相机”,传感器像素尺寸要大于1.55μm(当前多数旗舰的标准),这样才能与AI配合让成像有质的飞越。

  2、独立AI单元,AI性能大于21000分

  手机AI就是用专门的AI芯片识别特定场景并针对性地完成任务,原理上看,是利用AI芯片对神经网络模型进行深度学习,进而在自然语义理解、图像识别等场景下工作。AI的本质是运算,只有芯片具备强大的AI算力,其AI功能才能实现得更强更好。然而我们熟知的传统处理器和图形处理器一般是面向特定应用,拿来做神经网络推理的计算只会又慢又耗电。因此,只有具有AI专核,才能以更低的功耗持续进行AI相关的深度学习和功能处理。

  目前苏黎世联邦理工学院的AI Benchmark测试是比较权威的AI性能测试,它采用不同的神经网络框架进行测试,包括物体识别、面部识别、图像去模糊、图像超分辨率等多种AI相关的测试项目,调动手机不同的处理单元,得到一个综合的AI性能跑分成绩。

  “AI相机”之所以被加上了“AI”一词,其与常规相机的最大区别就在于AI能力,如果没有强大AI性能的支持,那么“AI相机”不过是空中楼阁。因此,想要被称之为“真AI相机”,其终端AI性能位列前茅是必须的。根据目前AI-Benchmark的分数,21000分是一个分水岭,代表着旗舰级性能,是真正具有强大AI能力的芯片。

  而在最新的测试结果中(V2.1.2),高通骁龙855、联发科Helio P90及华为海思980三家芯片巨头的旗舰产品都达到了21000分以上,属第一梯队。 联发科Helio P90在测试中获得25654的分数,AI算力达到1165 GMAC/s,其AI专核APU2.0以低功耗带来强劲性能,这正是联发科的强项。

  目前在手机端,AI主要应用于人脸识别、影像区分、图像分割等静态场景。而在4G末期、5G来临的时代,逐渐摆脱流量成本问题后,视频内容必将更加丰富,手机对视频处理的工作量将更大更复杂,而AI将是低功耗高性能处理视频的解决方案。因此,只有真正具有AI能力的芯片,才能帮助终端脱颖而出。

  3、多核ISP,图像处理更从容

  ISP即Image Signal Processing,意为图像信号处理,在手机中主要是用来对前端图像传感器输出信号处理的单元。摄像头拍下的图像信息,都要通过ISP进行处理,来实现对图像色彩、颜色校正、伽马校正、动态范围等多种功能。目前手机摄像头追求高像素、多摄,为了有更好的照片画质,高端手机多会采用芯片级的三核ISP方案,可以同时一起动作,快速处理高帧率的视频,也可以分别处理不同焦段的影像,为手机相机提供稳定和高质量的拍摄功能。

  而作为“真AI相机”,需要做的工作更多。不仅要处理静态图像,还要对视频内容进行处理,比如人脸识别、场景识别,或者在拍摄视频时提供实时景深信息,这些更复杂的计算都需要性能强大的ISP来支持。随着摄像头像素的提升,也需要更强的像素吞吐率来支持。以联发科为例,Helio P90上就搭载了自研的Imagiq图像信号处理器,采用三核ISP的设计,可以同时开启运算,其强大的性能可以快速处理最高4800万像素的图像信号。

  联发科已经率先从硬件技术维度向消费者阐明了完整的“真AI相机”定义。真AI相机不是一套算法、一颗芯片能做到的,它需要优异的传感器做基础,更要有强劲的AI计算平台、ISP作为支撑,三者缺一不可。

  除了以上3个硬指标定义了“真AI相机“的规格以外,联发科还向消费者展示了多种消费者真正能够感受到的“真AI相机“应用。例如,通过AI智能降噪技术,从画质上大大提升了夜拍的成像,让暗部的细节更明亮,还原真实色彩;在动作抓拍这一手机拍照痛点上,AI也发挥了巨大的功效,通过AI做降噪处理,从而解决抓拍时曝光时间太短造成的影像噪点,或曝光时间太长导致成像拖影、模糊等问题。

  在可以预见的未来,视频将成为主流的媒体形式。借助于真AI相机的AI焦点直播功能,在直播、视频通讯、短视频应用中将彻底改善用户体验,杜绝画面卡顿或“马赛克”画面;而借助AI视频景深、物体识别、抠像着色等功能,拍出的视频自带剪辑特效,大大降低了视频制作的门槛。普惠消费者,这才是“真AI相机”对我们的意义。

  Gif:联发科真AI相机的AI焦点直播功能,实现重点区域编码,直播画面清晰无码

  总结:

  手机上的微创新越来越难满足“消费升级”的用户需求,智能手机产品的发展已经进入到“高原期”。技术创新遭遇天花板,“AI”便成为许多厂商加以利用的新一轮营销点,于是AI像任人打扮的小姑娘,成了“万物皆可AI”。而事实上,AI绝非炒作出来的概念,从底层的AI算力到终端的硬件设备,让丰富创新的智能应用结合AI改善体验于无形,只有“真AI相机”,才能为消费者带来更先进的手机拍照体验。

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