光与影的地平线：手机AI摄影全析

Posted 2020-07-22

在谈论手机AI的时候，摄影一定是一个躲避不开的话题。华为P20系列、小米Mix 2S、OPPO R15这几款当季新机也都把AI摄影当做主打功能。

从理论上来看，手机摄影与AI相关联的原因在于，AI大潮来临，芯片和云计算技术的进步让算力通货膨胀，恰好满足了快速处理图像的条件。但也有很多人认为，手机AI摄影纯属于厂商的营销噱头，只是把重申一下图像处理软件的能力。但这次华为推出的P20系列，用权威相机评测机构DxOMark的超高评分突破了此前我们对手机摄影的认知，这其中的原因，既包括了感光元件、三摄镜头这样的硬件提升，也包括了智能追焦这类AI带来的软件提升。这时如果我们重新审视手机AI，会发现它正在与手机摄影产生一种奇妙的化学反应。

人需要美，所以诞生了AI摄影的元世界

用户们对手机拍照不满意这件事，早就不是新闻了。

从500万像素的“贵族”诺基亚，到人手一部前后2000万高清自拍，像素的提高已经满足不了社交网络带来的图像展示需求。人们不仅需要清晰的照片，还需要美的照片。拍景景美，拍人人美。

有那么一小段时间，手机厂商不知道自己应该如何满足用户了，他们只能提供更高的像素和更多倍的变焦。在这个空当里，立刻出现了一批图像处理App。有专做人像美容的美图秀秀，有专做后期的Snapseed，甚至还有专门做双重曝光效果的App，只为了满足用户各种各样美的需求。

在这个时候，AI摄影的“元世界”已经诞生。因为用户们光有了图像处理App还不够，人类的本性一直在驱逐懒惰，用户还希望App可以自动为人脸美颜，识别出风景并加上适当的滤镜。这时对于用户来说，在拍摄不同对象打开不同App的相机，拍下照片后等两秒种进行云端处理，都是可以接受的。

很快手机厂商们意识到这一点：囿于终端算力的限制，人像美颜、图像处理所依赖的人脸识别、神经风格迁移等技术只能牺牲用户体验在云端进行。但提升终端算力之后，即使像素水平没有太大变化，AI加持下对于场景的识别以及实时图像加工，一样可以提升用户的摄影体验。

于是在今天，我们才会看到铺天盖地如此之多的手机AI摄影。

感知与计算合作，才能捕捉瞬间美好

可当我们提到AI摄影时，一个不能忽略的元素就是AI芯片对于算力的提升。之前也能发现，同样是主打AI功能，华为Mate10系列、P20系列以及荣耀V10可以做到智能节电、智慧资源调度等等依赖于更高算力的功能。

在手机AI摄影时，逻辑也是一样的。在这次P20能够屠榜DxOMark的表因是硬件的提升，如同相机圈里的“底大一级压死人”，P20系列1/1.7英寸的传感器面积注定了它能提供更强的感光能力和细节表现力。

但同时我们要知道，P20系列能应用上更强大的硬件，是和麒麟970的强算力紧密相连的。当我们的手机从诺基亚变成智能机时，原来每张几百KB的照片文件开始变成了几MB，手机摄像模组的感知力越强，摄像时芯片要处理的数据也就越多。而任何一种功能中的数据过载，都有可能造成手机应用的卡顿。可摄影这种行为的终极目的，就是对一切转瞬即逝美好的精密捕捉。卡顿、缓慢这些词汇，怎能在摄影时出现？

所以我们可以看到，近年来几款在摄影上有着新突破的手机都是将摄影模组和芯片两项能力一起提升的，让芯片速度可以跟得上摄影能力，呈现给用户良好的拍摄体验。

iPhone X就是其中一个比较典型的案例。iPhone X在摄影方面最吸引人的功能既是人像光效，通过算法的模拟，摄影棚一样的光效与人脸结合。想实现这一效果，与iPhone X前置的3D结构光传感器是分不开的，只有对人脸结构、轮廓细节的立体感知，才能让光效真实贴合。而3D结构光传感器带来的大量数据运算，被交由仿生芯片A11来解决。

另一种典型案例则是谷歌的Pixel 2。谷歌Pixel 2也曾被DxOMark打出98分的高分，胜过了97分的iPhone X。有趣的是当大多数手机都应用双摄时，Pixel 2用单摄却能实现更好的拍摄效果。而谷歌的解决方案是在摄像头里加入一颗专用IPU（图像处理协处理器）和各种传感器，用摄像头感知空间深度等等数据并进行计算。

到了P20系列上，这种芯片与摄像头硬件的结合路径更加清晰。

就拿超级夜景这一功能来说，手机能否在暗光条件下更好的拍摄，的确取决于手机本身的感光能力，感光元件面积越大单个像素尺寸就越大，也就能提升对光的敏感性，捕捉到更多暗光下的细节。

可即使在高感光能力之下，夜景拍摄也很难像白天拍摄那样，用几十甚至几百分之一秒的快门时间完成成像，而是需要2秒甚至更长的快门时间完成进光。这时人手的自然抖动，和可能就会影响最终成像效果，留下一张模糊的照片。

P20系列的超级夜景功能，就是加入了抖动还原算法，把几秒快门内的成像进行对齐，最终形成一张清晰的照片。而超级夜景的整个实现过程，也只需要几秒钟。在这几秒钟内完成高像素成像和算法处理两项工作，要是脱离开麒麟970的算力基础显然是无法实现的。

其余的还有智能追焦中对拍摄主体运动的预测、三摄变焦对远景对象的自动锐化等等，这些帮助用户拍到更好照片的功能，依靠的都是在麒麟970架构下，AI时时刻刻对大体量图像文件的计算。

单反之外的另一种解决方案

很多人都开始猜测，在P20为手机AI摄影打开新世界后，手机摄影的下一步应该往哪走？其中一个最突出的声音就是，手机摄影即将取代单反，逐步走向专业化。

关于手机摄影与单反摄影媲美这件事，在P20上已有端倪。P20系列拥有接近微单和卡片机的感光元件；还可以拍摄出单反相机经常应用的RAW格式，保留更多细节方便进行后期；用户甚至可以选择和单反M档一样的专业模式，手动调节焦距、光圈和快门……

可即使拥有了这么多功能，手机在硬件上也很难真正“取代”单反。单反相机的机械快门、多种镜头与闪光灯组合的可拓展性，对于手机来说几乎是不可逾越的鸿沟。同时对于用户来讲，搞明白白平衡、光圈大小、ISO数值等等理论知识，几乎只是入门单反拍摄的第一步，接下来还要学习构图、后期等等一系列复杂的知识。

于是出现了很多人拿着单反只会按快门，陈可辛却能用iPhone拍出《三分种》的现状。最终人们发现，摄影的鸿沟不是单反和手机之间硬件的差别，而是专家和小白之间的经验差别。

于是在AI加持之下，手机摄影能做到的是让大多数人越过单反所需的复杂摄影知识，而获得更接近单反的拍照效果。场景识别、人像光效和超级夜景这些能力的背后，消弭的是用户对参数调节、三脚架等等软硬件的学习过程。为想要记录生活美好的人们提供另外一种可能，不懂摄影，也能拍下美好的照片。手机AI摄影并不是为了取代谁，更是另外一种解决方案。

就像P20系列为AI摄影功能取得名字——Master AI，利用AI将大师的经验和能力下放给每个普通人，是AI之于每一个领域的关键意义。

在摄影硬件与芯片硬件共同获得提升时，手机AI摄影才真正拥有了翅膀。前行的航线直至光影交错的地平线，让每个人都可以像大师一样，在明暗交错间捕捉瞬间的美好。