智能手機(jī)能拍出數(shù)碼單反相機(jī)質(zhì)量的照片嗎？自己判斷...

作者/ Liran Bar CEVA 成像與視覺產(chǎn)品營銷總監(jiān)

摘要：為了使智能手機(jī)拍照達(dá)到單反相機(jī)的效果，可以采用添加DSP的方法來改善ISP的圖像處理。該方法有諸多好處，例如可以提供WRGB到RGB轉(zhuǎn)換、失真校正、視頻防抖和其他ISP增強(qiáng)功能;還可以實(shí)現(xiàn)許多其它功能，顯著提高靜態(tài)圖像和視頻片段的質(zhì)量，如低光增強(qiáng)、HDR和超分辨率;另外降低了功率等。

　　智能手機(jī)幾乎令袖珍照相機(jī)銷聲匿跡。一段時(shí)間以來，它們甚至要替代專業(yè)相機(jī)。早在2012年，《時(shí)代》雜志就刊登了用iPhone 4s拍攝的封面，最近一期《體育畫報(bào)》封面照片是使用Motorola Z拍攝的，《告示牌雜志》封面是使用iPhone 7 plus拍攝的。隨著智能手機(jī)攝像頭的改進(jìn)，市場(chǎng)已經(jīng)預(yù)見到類似單反相機(jī)的圖像和視頻質(zhì)量以及類似單反相機(jī)的功能。但是到目前為止，單反相機(jī)在某些情況下仍然是不可取代的。

硬件圖像信號(hào)處理器的有限潛力

　　其中最突出的案例之一是在低光條件下拍攝。其主要原因是通用應(yīng)用處理器(AP)的功能有限，雖然這些AP還配備了硬件圖像信號(hào)處理器(ISP)，但是圖像處理不是AP的主要焦點(diǎn)，而是AP必須支持的許多其他功能之一。因此，它們都提供質(zhì)量還不錯(cuò)的相機(jī)，但不具備最先進(jìn)的攝影功能。這些解決方案為了保證長續(xù)航時(shí)間，在圖像和視頻質(zhì)量上的能力與單反相機(jī)相比則比較有限，如低光、HDR和3A(自動(dòng)曝光、自動(dòng)白平衡和自動(dòng)對(duì)焦)。它們也缺乏靈活性來應(yīng)對(duì)不斷發(fā)展的變化和對(duì)更高質(zhì)量的需求，由于它們使用固定的硬件pipiline，這也使得不能即時(shí)提供bug修復(fù)的更新和高效的實(shí)時(shí)技術(shù)支持。

　　為了提供更好的圖像質(zhì)量和區(qū)別于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的優(yōu)勢(shì)，OEM需要提供更多的特色。一些公司通過制造自己的芯片組來解決這個(gè)問題。例如，小米開發(fā)了自己的AP，包含內(nèi)置雙ISP。但是，有一個(gè)更快且風(fēng)險(xiǎn)更低的解決方案可用來解決上述所有問題，并不需要開發(fā)整個(gè)芯片組。即在現(xiàn)有pipiline中嵌入一個(gè)靈活而強(qiáng)大的帶有高效矢量處理單元(VPU)的數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)。

使用DSP實(shí)現(xiàn)高級(jí)圖像和視頻質(zhì)量

　　添加DSP來改善ISP的圖像處理打開了許多功能的大門。它可以提供WRGB到RGB的轉(zhuǎn)換、失真校正、視頻防抖和其他ISP增強(qiáng)功能。還可以實(shí)現(xiàn)許多其它功能，顯著提高靜態(tài)圖像和視頻片段的質(zhì)量，如低光增強(qiáng)、HDR和超分辨率。使用DSP，所有這一切都以最小的功率實(shí)現(xiàn)，以便電池可以持續(xù)為所有智能手機(jī)任務(wù)供電。DSP解決方案還可以最大限度地提高靈活性，并保留滿足未來需求的能力。

　　DSP可以通過三種不同的配置添加到ISP中。它可以作為配套芯片置于相機(jī)模塊內(nèi)，以執(zhí)行前ISP處理。這支持Bayer patterns、雙攝像頭和寬視角鏡頭(如 180°或 360°)。第二個(gè)選擇是添加DSP用于ISP后處理的配套芯片。第三個(gè)選擇是將DSP置于ISP內(nèi)。

將其全部置于SoC中

　　這個(gè)可能性已經(jīng)在Rockchip(瑞芯微)剛剛于 MWC 2017期間推出的新視覺協(xié)處理器RK1608中實(shí)現(xiàn)。RK1608采用CEVA-XM4 DSP內(nèi)核執(zhí)行基于幀的處理，而不是像ISP那樣基于行。因?yàn)樗鼘ｉT用于圖像處理，所以性能要比標(biāo)準(zhǔn)AP快得多。它包括多幀去噪功能、預(yù)覽和捕獲的鋸齒形HDR、多曝光圖像的 HDR處理、深度圖生成、超分辨率和偽光學(xué)變焦等功能。視覺協(xié)處理器的功能不依賴于ISP，因此可以適應(yīng)任何平臺(tái)。

　　今年早些時(shí)候在CES 2017推出的ASUS ZenFone 3 Zoom智能手機(jī)是市面上已有的一款使用RK1608進(jìn)行增強(qiáng)攝影的手機(jī)。如果有一種手機(jī)真正威脅到單反相機(jī)，就是它了。該設(shè)備被設(shè)計(jì)為一部相機(jī)，就像設(shè)計(jì)為一部手機(jī)一樣。孔徑、像素尺寸和傳感器分別是 f/1.7、1.4μm 和 1/2.55。它使用新的SuperPixel相機(jī)技術(shù)，在夜間或低光環(huán)境下可拍攝更清晰的圖像，并提供比蘋果iPhone 7 Plus 高2.5倍的光敏感度(如圖1和2)。

　　為了演示圖像質(zhì)量，倫敦的城市攝影師Nicholas Goodden專門使用ASUS Zenphone 3 Zoom拍攝了一系列照片(如圖3)。這些照片于MWC 2017期間在巴塞羅納的W酒店打印并展出。正如攝影師在他的網(wǎng)站上所說，這些令人印象深刻的照片僅在七天內(nèi)拍攝，其中包括展出的印刷品。

　　但這是專業(yè)的攝影師，對(duì)吧?我們希望在受控條件下看到結(jié)果。在MWC的CEVA展位，在低光條件 (5 LUX) 下設(shè)置了Macbeth Colorchecker，測(cè)試不同智能手機(jī)(使用自動(dòng)拍攝模式時(shí))的性能。沒有一部手機(jī)接近Zenfone 3 Zoom的圖像質(zhì)量，包括仍在開發(fā)中并尚未發(fā)布的相機(jī)模塊!如圖4和圖5所示。

　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第8期第24頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。