智能手機能拍出數碼單反相機質(zhì)量的照片嗎？自己判斷...

作者/ Liran Bar CEVA 成像與視覺(jué)產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)總監

摘要：為了使智能手機拍照達到單反相機的效果，可以采用添加DSP的方法來(lái)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轉換、失真校正、視頻防抖和其他ISP增強功能;還可以實(shí)現許多其它功能，顯著(zhù)提高靜態(tài)圖像和視頻片段的質(zhì)量，如低光增強、HDR和超分辨率;另外降低了功率等。

　　智能手機幾乎令袖珍照相機銷(xiāo)聲匿跡。一段時(shí)間以來(lái)，它們甚至要替代專(zhuān)業(yè)相機。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(huà)報》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(zhù)智能手機攝像頭的改進(jìn)，市場(chǎng)已經(jīng)預見(jiàn)到類(lèi)似單反相機的圖像和視頻質(zhì)量以及類(lèi)似單反相機的功能。但是到目前為止，單反相機在某些情況下仍然是不可取代的。

硬件圖像信號處理器的有限潛力

　　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)量還不錯的相機，但不具備最先進(jìn)的攝影功能。這些解決方案為了保證長(cháng)續航時(shí)間，在圖像和視頻質(zhì)量上的能力與單反相機相比則比較有限，如低光、HDR和3A(自動(dòng)曝光、自動(dòng)白平衡和自動(dòng)對焦)。它們也缺乏靈活性來(lái)應對不斷發(fā)展的變化和對更高質(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)量和區別于競爭對手的優(yōu)勢，OEM需要提供更多的特色。一些公司通過(guò)制造自己的芯片組來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。例如，小米開(kāi)發(fā)了自己的AP，包含內置雙ISP。但是，有一個(gè)更快且風(fēng)險更低的解決方案可用來(lái)解決上述所有問(wèn)題，并不需要開(kāi)發(fā)整個(gè)芯片組。即在現有pipiline中嵌入一個(gè)靈活而強大的帶有高效矢量處理單元(VPU)的數字信號處理器 (DSP)。

使用DSP實(shí)現高級圖像和視頻質(zhì)量

　　添加DSP來(lái)改善ISP的圖像處理打開(kāi)了許多功能的大門(mén)。它可以提供WRGB到RGB的轉換、失真校正、視頻防抖和其他ISP增強功能。還可以實(shí)現許多其它功能，顯著(zhù)提高靜態(tài)圖像和視頻片段的質(zhì)量，如低光增強、HDR和超分辨率。使用DSP，所有這一切都以最小的功率實(shí)現，以便電池可以持續為所有智能手機任務(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(mǎn)足未來(lái)需求的能力。

　　DSP可以通過(guò)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模塊內，以執行前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。

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(jué)協(xié)處理器RK1608中實(shí)現。RK1608采用CEVA-XM4 DSP內核執行基于幀的處理，而不是像ISP那樣基于行。因為它專(zhuān)門(mén)用于圖像處理，所以性能要比標準AP快得多。它包括多幀去噪功能、預覽和捕獲的鋸齒形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(jué)協(xié)處理器的功能不依賴(lài)于ISP，因此可以適應任何平臺。

　　今年早些時(shí)候在CES 2017推出的ASUS ZenFone 3 Zoom智能手機是市面上已有的一款使用RK1608進(jìn)行增強攝影的手機。如果有一種手機真正威脅到單反相機，就是它了。該設備被設計為一部相機，就像設計為一部手機一樣?？讖?、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(píng)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(zhuān)門(mén)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(shuō)，這些令人印象深刻的照片僅在七天內拍攝，其中包括展出的印刷品。

　　但這是專(zhuān)業(yè)的攝影師，對吧?我們希望在受控條件下看到結果。在MWC的CEVA展位，在低光條件 (5 LUX) 下設置了Macbeth Colorchecker，測試不同智能手機(使用自動(dòng)拍攝模式時(shí))的性能。沒(méi)有一部手機接近Zenfone 3 Zoom的圖像質(zhì)量，包括仍在開(kāi)發(fā)中并尚未發(fā)布的相機模塊!如圖4和圖5所示。

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