问题

「多主摄融合计算摄影技术」可能会是手机影像发展的新趋势吗?

回答
关于“多主摄融合计算摄影技术”是否会成为手机影像发展的新趋势,我的看法是:很有可能,而且已经开始显现出这样的苗头,并且在未来几年内,我们将会看到它扮演越来越重要的角色。

要理解为什么,我们得先拆解一下这个技术的核心:

1. “多主摄”:不再是简单堆砌传感器

过去,手机厂商在“多摄”上,更像是在拼凑,比如:一个高像素主摄、一个超广角、一个长焦,有时再加上个微距或景深镜头。它们各自为战,通过切换来实现不同的拍摄场景。

而“多主摄融合”则不同。它强调的是不同特点的传感器协同工作,并且是“同时”或“近乎同时”地采集信息。

高像素主摄: 提供细节和基础成像能力。
低像素高感光/大像素主摄: 捕捉更丰富的色彩、动态范围,尤其是在弱光环境下表现出色。
长焦镜头: 用于光学变焦,实现远景的清晰拍摄。
超广角镜头: 捕捉更宽广的视野。
甚至是一些定制的传感器(例如ToF、LiDAR): 用于深度信息、环境感知等。

这里的关键在于,这些“主摄”不再只是独立的功能提供者,而是组成一个整体影像系统的关键部分,它们的数据会被大脑(图像处理器)深度整合。

2. “融合计算摄影”:让数据“说话”

“融合”二字是核心。单靠硬件堆叠是无法实现真正的进步的。真正的潜力在于,将这些多颗传感器采集到的信息,通过强大的图像处理器(ISP)和先进的算法进行“融合”。这才是“计算摄影”真正发力的环节。

举个例子,想象一下:

高画质场景下: 主摄捕捉高分辨率的细节,副摄(比如一个像素尺寸更大的传感器)捕捉更广阔的动态范围和色彩信息。通过算法将这些信息智能融合,可以在保证锐利度的同时,获得更丰富的色彩层次和高光/暗部细节。这就像是用多个不同曝光的画面合成一张完美的照片。
弱光环境: 一个高像素传感器负责捕捉基本画面,而另一个低像素、但每个像素面积更大的传感器,可以更有效地收集光线,抑制噪点。通过算法将两者的优势结合,实现既有细节又不失纯净的夜景照片。
变焦: 传统的数码变焦会损失画质。但通过融合,手机可以同时利用主摄和长焦镜头的信息。例如,在35倍变焦时,可能并非直接使用长焦镜头的所有像素,而是将主摄的高分辨率细节与长焦镜头捕捉的画面信息进行智能叠加和优化,输出比单纯数码变焦效果好得多的画面。
人像模式: 不再仅仅依赖单颗景深镜头。ToF或LiDAR传感器可以提供更精确的物体距离和场景深度信息,与主摄捕捉的画面结合,实现更自然的背景虚化,甚至模拟出更专业的镜头光斑效果。

为什么这会是趋势?核心驱动力:

1. 硬件瓶颈与创新需求: 单纯提升主摄像素或增大传感器尺寸已经越来越难带来质的飞跃。厂商需要新的技术方向来突破。
2. 用户对画质的极致追求: 消费者对手机拍照的要求越来越高,从记录到创作,每一个环节都希望做到最好,尤其是在动态范围、弱光表现、变焦能力等方面。
3. 计算能力的大幅提升: 手机SoC(芯片)的算力越来越强,ISP(图像信号处理器)的能力也越来越惊人,这为复杂的多传感器数据融合提供了硬件基础。AI和机器学习的进步更是为算法的迭代提供了源源不断的动力。
4. 模拟“专业相机”的体验: 消费者希望手机能模拟出单反/微单相机的景深、光学变焦、弱光表现等效果,而多主摄融合正是实现这一目标的关键路径。

未来的可能形态和发展方向:

“无损”变焦的极限拓展: 可能会看到更多“光学变焦范围+计算摄影优化”的组合,实现更流畅、更画质损失更小的变焦体验,甚至模拟出更长焦段的光学效果。
全焦段无缝切换: 过去是不同镜头间的切换,未来可能会通过算法,让从超广角到长焦的各个焦段都能实现统一且优秀的画质输出。
更强的“所见即所得”: 实时HDR、实时降噪、实时背景虚化等效果,会通过多传感器融合和强大的算力变得更加自然和强大,让用户在取景框里就能看到接近最终成片的效果。
视频拍摄的重大革新: 视频拍摄同样受益匪浅。例如,利用不同传感器捕捉视频信息,可以实现更强的防抖、更佳的弱光视频、更精准的对焦和虚化,甚至可能实现实时的视频风格转换。
定制化传感器与算法的深度绑定: 未来手机厂商可能会更加注重自家定制传感器与自研算法的协同优化,打造独一无二的影像风格。

挑战与顾虑:

当然,这个趋势也面临一些挑战:

成本: 更多高品质传感器的堆叠和更强大的ISP都会增加成本。
功耗: 多个传感器同时工作和大量的计算会增加功耗。
算法的复杂性与优化: 如何将不同传感器的数据完美融合,减少矛盾和瑕疵,对算法的要求极高。
用户体验的简单化: 厂商需要在提供强大功能的同时,保证用户操作的简单直观。

总结来说,“多主摄融合计算摄影技术”绝不是一个昙花一现的概念。它代表了手机影像从简单的“硬件堆砌”向“软硬协同、智能融合”的深刻转变。 随着技术的不断成熟,它将成为解锁手机影像新高度的关键,让我们离“口袋里的专业相机”越来越近。你现在看到的许多旗舰手机在影像上的惊艳表现,很多都离不开这种融合计算的影子,只是厂商们可能不会直接这么命名,而是将其包装在各种“AI影像”、“计算摄影”、“DxOMark评分”等概念之下。

网友意见

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理论上很好的解决方案。

手机不同摄像头的等效焦距,拍摄的范围不同。

主摄一般是25mm,相当于一个广角。

这个主摄,如果数码变焦到50mm,可用的cmos面积只有四分之一。

以前1/1.28寸的底,这个时候就变成1/2.56寸了。

但是如果你在长焦端用比较大的底。譬如1/2寸。

广角主摄中心区域的可用cmos面积,反而不如长焦大。

如果潜望镜长焦能到100mm等效焦距。用1/2的底。

那么在中心区域的图像。

主摄只有1/5.16寸的cmos面积。

用1/2的面积,去打1/5.16寸面积的图像,画质理论上有很大优势。


同样,广角摄像头,往往面积不大。中间部分面积更小。

融合计算,用主摄和长焦补偿,可以有更好的中心画质。

但是,这三个摄像头位置不一样,色温不一定一样,分辨率差异巨大(黑白摄像头倒是老技术。)

照片的融合,还要过渡自然,成整体,考虑到透视差异,算法需要过关。

如果这次算法实践成功。这套OEM方案,估计很快会普及。

现在潜望镜长焦,可以做到1/2寸的CMOS

如果焦距100mm,主摄25mm,意味着融合以后,主摄中心区域的效果,相当于4寸的底中心的效果。

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2021年,再谈计算摄影,多主摄融合影像技术意味着什么?


一直以来,手机摄影的发展突飞猛进,人们纷纷拿手机来对比相机摄影,力求寻找一个手机摄影“吊打”相机摄影的阈值。

对于专业摄影前期来说,在前期获取到足够的信息量,以便于后期梳理与整合,是最重要的事。



长曝光、堆栈降噪、包围曝光、景深合成、全景接片,这些步骤的前期操作均是为了提高CMOS捕获的信息量,现在的摄影,早已脱离了拍摄一张直出的时代。



在这个背景下,计算摄影应运而生,从初始的自动HDR,到长曝光、多张堆栈降噪,手机厂商们做了很多的尝试。

我将计算摄影分为三个阶段:婴儿期,少年期,青年期。

在计算摄影的婴儿时代,算法较为拙劣,为影像从业人士所轻视。记得以前我发过一篇文章,关于手机动态范围和相机的差异性。

那个时候手机的HDR处理还很拙劣,暗部过分提亮,不符合实际情况。

这里我用一张照片做一个模仿案例:



一张正常的相机照片,如果用自带HDR算法的手机拍摄的话,它大概率是这样的:



虽然细节很多,还带一点点小清新的感觉,但是实际的明暗关系已经混乱了。

这个时候手机的算力还不足以支撑更好的算法,而且也没有运用AI技术。

手机摄影的发展方向是更多的像专业摄影靠拢,辅佐使用者记录和表达,但不合时宜的算法起到了反作用,这更加剧了手机摄影的业余程度。

在手机摄影的少年时代,更多更好的算法涌现出来,但仍旧和专业摄影有差距。

这个时候我们的算法终于能有正常的明暗关系,懂得在前期增加更多的信息量,运用多张堆栈或者较好的HDR处理,使手机拍出的照片“光鲜亮丽”。



这样的照片,在专业人士眼里仍有不足之处,但已经有了较好的表现。

直到现在,荣耀在AI技术和HONOR Image Engine图像引擎的加持下,走向了新的领域。

我称之为手机摄影的青年时代。

怎样提高前期捕获的信息量?

HONOR Image Engine给了我们一个新的答案。

竭尽所能,多方优化。

更优秀的传感器——超大像素、增强动态范围、优化灰阶数据、增加细节信息、降低纹理噪声。

更良好的操控性——64点激光对焦、全自动算法、提高影像质量的同时不增加手机厚度。

更优秀的计算能力——全镜头参与、全焦段融合。



全镜头全焦段融合在相机上是无法做到的,因为通常情况下,每一台相机只能搭载一枚镜头,每次拍摄只能捕捉一个焦段数据。

从这里开始,相机摄影与手机摄影开始分道扬镳,它们之间无法全方面横向比较,因为手机摄影已经走上了更广阔的道路。

举个例子,在【超广角变焦焦段】下,彩色主摄会与超广角镜头融合,彩色主摄的细节会与超广角相应视场画面智能融合,增强广角照片的画质。

另外,荣耀Magic3系列采用彩色传感器加黑白传感器的升级方案,融合两者的曝光。色彩与纹理、细节。经过融合曝光,能提升清晰度 18%,进光量 13%。如果不进行融合,就只能采用更大的传感器和更大的镜片模组,手机镜头模组也会变得更大。

这样的提升是相机无法做到的。

而且手机做到这点也很有难度,首先由于两个镜头位置不同,所以会产生视差,对于远处的对焦影响比较小,但是中近距离的话,这个视差很大,也就造成了两个镜头所拍摄照片难以配准对齐。

荣耀的解决方式是利用 AI 进行智能融合,不过这要经历海量的大数据学习,才能提升图像融合的算法准确度,这也说明,手机摄影不光是镜头传感器所决定的,处理器的算力也是一大影响因素。

多主摄像融合是手机摄影发展的大趋势,受到体积限制,手机无法在便携的基础上无限提高画质,而相机同样无法同时用好几个镜头拍摄,这就赋予了手机摄影一个独特的优势——用多个摄像头来进行数据合成。

你能想象,在你按下下快门的时候,同时拍摄了广角、中焦、长焦照片,并合到一起吗?

HONOR Image Engine不止上述这些,它是很多种算法的集合。

除了黑白与彩色传感器的组合,还有彩色主摄和超广角的融合以及彩色主摄与长焦融合的算法,其底层逻辑是这样的:两个镜头同时拍摄一个场景,之后使用更长焦段镜头的像素对更广焦段的像素进行置换,达到增强画质的效果。

这样就能解决目前超广角镜头普遍素质不高的问题。毕竟,超广角受限于体积,一般解析力和画幅都弱于主摄很多,所以画面表现也会逊色不少。而主摄则是手机上素质最高的镜头,所以用主摄对超广角进行加持则能充分补充这一弱项,让超广角画面的中心画质大幅提升。

主摄和长焦的融合则可以解决主摄和长焦之间变焦区间的画质问题。手机的多个镜头实际上是多个定焦镜头,而以往的变焦都是通过主摄进行裁切,也就是数码变焦实现的,直到切换到另一个镜头才是光学变焦,所以这样的数码变焦会导致画质损失,所以想要更高画质的话最好还是用原生的焦段。

不过经过这样融合之后,即便是非原生焦段,利用主摄裁切和长焦的融合,也能得到不亚于原生较短的画质,对于用户构图来说可以更加灵活。



这样发挥了手机多摄的优势,从此,手机的多摄不再只是为了「凑齐焦段」,而是真的会让计算摄影足以媲美光学拍摄。

所以,手机摄影未来发展的方向并不是「大底」,更大的传感器面积虽然会带来更好的画质,不过相应的,由于光学还没有突破,更大的传感器镜头模组重量、体积都会大幅提升。而现在的影像模组已经在手机上占了相当大的体积,手机厂商不能也不该再在这个方向上继续了,不然为了影像能力的提升反而使得手机头重脚轻,影响整体的体验。

所以,荣耀这次的融合影像算法其实给手机摄影指明了一个新的方向,新的计算摄影不是再去卷传感器面积、卷夜景算法,而是应该在已有硬件的基础上来进行更深度的优化,让用户能在手机上得到更好的拍摄体验,这才是手机摄影乃至计算摄影真正的意义。

荣耀Magic3多主摄融合算法基于HONOR Image Engine计算平台,应当是如今世界上较为先进的算法,笔者还未见过更优秀的算法。

2021年将是一个历史节点,它标志着手机摄影与相机摄影真正在底层逻辑上分道扬镳。就像摩托车与汽车一样,它们无法横向对比,只能在自己的领域纵向对比。

用与相机截然不同方式在前期获取到极大信息量的手机摄影们,在未来会与相机并驾齐驱,成为大众创作的利器。

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