前言:手機上的拍照功能,至今已逾廿年矣
2000年9月,一款乍看之下平平無奇的手機在日本市場,以“運營商定制機”的身份發布。但可能這款機型背后的廠商當時都沒有想到,這款造型平庸、性能也并不算強大的設備,日后卻會成為整個手機行業“致敬”的對象。
原因無它,只因為這款夏普J-SH04正是首款配備了后置攝像頭的機型。從這一刻起,以往只有相機具備“拍照”功能,才正式開始成為手機行業的新潮流。
日本網友用J-SH04實拍的照片(右)以及其屏幕上顯示的效果(左)
話雖如此,但當縱觀早年間這些帶有攝像頭硬件的機型時不難發現,它們所具備的拍照功能大多其實都沒有太多實用價值可言。畢竟,拋開最早期的11萬像素不談,哪怕是后來幾年間在手機行業大行其道的30萬像素攝像頭方案,分辨率實際上也才只有640*480而已,即便是在最“理想化”的情況下,觀感也就與信號不佳的老式顯像管電視一樣模糊。
這也就意味著對于這些早期的設備來說,它們與其說是“拍照手機”的雛形,不如說更像是“有玩具相機功能的電話”而已。
看似驚艷的早期“拍照手機”,更像是相機套皮
“帶有攝像頭的手機”是在什么時候開始進化為真正具備實用價值的“拍照手機”的呢?從公開資料來看,關鍵的時間點差不多是在2004年~2005年。
當時,夏普在日本市場發布了全球首款帶有2倍光學變焦設計的V602SH。隨后索尼愛立信也不甘示弱,在全球推出了旗下首款真正能稱為“拍照手機”的K750,其不僅具備炫酷的滑動式鏡頭蓋設計,更重要的是200萬像素的攝像頭與自動對焦結構的加入,真正讓手機拍出的照片具備了“可看性”。
不過縱觀這段時期的“拍照手機”設計會發現一個非常有意思的現象,那就是各大廠商基本上都是在用“做相機”的思路,在提升手機的影像能力。
在硬件方面,當時的一些旗艦拍照手機往往會配備看起來相當高調的伸縮式光學變焦鏡頭、碩大的氙氣閃光燈、獨立的紅外對焦輔助燈、真正的光圈葉片和機械快門等部件。甚至有的機型整個機身結構都是幾乎照著卡片相機的思路去做,連“彈夾式”的電池倉都用上了,只為了能夠塞進更大更厚的鏡頭和傳感器模組。
需用戶手動選擇的“場景”,是當時許多拍照手機的標配功能
而在軟件功能上,當時的這些“拍照手機”更是對著家用相機依葫蘆畫瓢。例如豐富的、需要用戶手動選擇的“場景模式”,比如閃光燈的“消除紅眼”功能,又比如相機上很受歡迎的“連拍優選”功能,基本上都被塞進了彼時的那些高端“拍照手機”里。
老實說,我們的確佩服當時手機廠商“把相機(完整設計)塞進手機里”的勇氣,但客觀的說,這樣的產品最終體驗卻并不見得很好。一方面,過于“相機化”的機身結構帶來了極為厚重的身形和怪異的外觀風格;另一方面,氙氣閃光燈、機械式快門、伸縮式光變鏡頭的高功耗,也使得這樣的“拍照手機”續航大打折扣,甚至影響到了作為通訊設備的基本體驗。
智能觸屏設計的到來,為拍照手機開辟了新的道路
然而,時代的車輪總是滾滾向前的。2008年隨著全觸屏交互、觸屏智能操作系統、移動互聯網開始席卷手機業界,消費者對于“手機拍照”的需求發生了根本性的轉變,手機也不再被看做是相機的“替代品。取而代之的是,越來越多的消費者希望手機能夠拍出“亮麗、好看”,而且最重要的是無需后期專業編輯、拍完立刻就能發送到社交網絡上的“成片”。
觸屏智能時代的手機,相機硬件不可能再占據機身內的絕大多數空間
與此同時,由于高畫質手機游戲也開始在這個時期興起,越來越高的處理器性能、越來越大的屏幕尺寸,也成為智能手機行業最重要的發展主線。而這也進一步影響了手機的內部結構設計,過去那種“以相機組件為中心”的設計思路,徹底變得不再可行了。手機廠商必須使用更緊湊的相機硬件模組,去實現更智能、更簡化,而且“即拍即美”的影像體驗。
在這樣的背景下,也迎來了如今大家都很熟悉的高通驍龍移動平臺的崛起。眾所周知,當時的智能手機行業,驍龍并非是高性能AP(應用處理器)的唯一選擇,比如德州儀器的OMAP家族、NVIDIA的Tegra產品線,甚至更冷門一點的Mavell PXA系列、飛思卡爾iMX系列,在當時均有一席之地。但為什么后來“驍龍”就能擊敗前述的所有這些競爭對手呢?
一方面,彼時的絕大多數手機AP都是“純處理器”設計,這就意味著手機廠商需要自行去適配基帶方案。這不僅會導致很高的研發成本,而且萬一弄不好還容易導致信號不佳、發熱巨大等問題,嚴重影響使用體驗。
另一方面,可能有些朋友不知道的是,在當時高通就已經開始在驍龍移動平臺,進行異構計算拍照處理功能的探索了。比如一個很典型的例子,就是大名鼎鼎的諾基亞Lumia1020,在這款誕生的時候其實并不存在能夠驅動4100萬像素的移動ISP。但這款機型所采用的雙核驍龍S4處理器能夠支持同時使用CPU和GPU的算力進行異構計算,諾基亞的工程師也正是活用了這一點,才讓這款機型得以工作在“常時3800萬像素”的模式下,而不需要像前作諾基亞808Pureview那樣,默認只輸出500萬像素的照片。
此后隨著經典的驍龍600、驍龍800等平臺相繼亮相,一方面高通繼續確立了自身在高端智能手機市場的主導地位,另一方面越來越多具有開創意義的智能觸屏拍照手機陸續基于這些平臺誕生。比如具備電控翻轉鏡頭的OPPO N3,比如在智能手機上首個實現對焦分離功能的努比亞Z5,比如業界最早支持4K視頻攝錄的LG G Pro2、三星Galaxy S5等等。
AI高畫質移動影像時代,驍龍成為了行業“主角”
2013年,高通發布了一款名為“Zeroth”的處理器芯片。它既不是CPU、也不是GPU,而是手機行業的首款獨立“NPU”方案。沒錯,“NPU(神經網絡處理單元)”這個名詞,其實是高通早在2013年就提出,并且已經做成了實物的。
緊接著到了2015年,則迎來了高通驍龍820的發布。很多朋友都知道,這是高通迄今為止最后一代已發布的、采用全自研CPU架構的移動平臺。但大家可能不了解的是,驍龍820其實還有一重身份,它是業界最早集成AI處理能力的移動端SoC。
只不過,驍龍820并不是直接集成了Zeroth NPU,而是將其計算能力進行了“異構分布式”的處理,將不同AI格式和指令的計算功能,分別加在了CPU、GPU、DSP等等單元內部。如此一來,SoC本身并不需要額外增加一個耗電的硬件模組,就能實現兩年前“獨立NPU”一樣的功能。而當年諾基亞Lumia1020上的“性能秘密”,在驍龍820上也被發揚光大了。
有意思的是,也正是在這段時間離,智能手機開始迎來CMOS尺寸、像素規格,乃至鏡頭數量的顯著進化。基于驍龍820的AI計算能力,手機廠商也實現了黑白+彩色雙攝的畫質增強功能、做到了廣角+超廣角的雙攝變焦切換,同時也開始探索基于超多幀合成算法來提升手機拍照的細節畫質和暗光表現力。
此后的故事,相信大家就已經非常熟悉了。驍龍845率先實現了對4K HDR視頻拍攝的支持,驍龍855帶來了業內首個HDR10+逐幀10bit高動態范圍攝像功能,而驍龍865則開啟了“智能手機拍攝8K視頻”的時代,甚至在這一點上,至今都沒有第二家能夠做到。
這還沒完,隨著如今消費者對于智能手機影像能力的要求越來越偏向“高畫質”,可以看到各種超大底、超高像素的CMOS設計,以及高品質的光學變焦鏡頭再一次出現在手機上。但與10年前不同的是,此時的驍龍888、驍龍8移動平臺已經可以憑借著高達每秒26億、甚至32億像素的ISP吞吐能力,輕松實現5000萬乃至1億像素傳感器的高速多幀合成計算,再加上全新的三重并發ISP架構、由全新的Hexagon700系DSP驅動的AI對焦、AI白平衡、AI曝光算法,如今的頂級拍照手機即便用上了“超大底”,也完全不用再擔心性能不夠。
事實上,如果大家有用過近年的旗艦機型就會發現,它們在開啟“高像素模式”后,成像的速度已經比此前有了大幅的提升,同時相機自帶的AI優化功能也不會隨之失效。而這,正是新一代驍龍8系旗艦平臺在背后所起到的作用。
2022年5月20日,高通方面正式發布了驍龍8 Gen1+移動平臺。與此前的驍龍8 Gen1相比,其擁有更高的CPU和GPU主頻、實現了10%的性能提升,但更重要的是它的功耗足足下降了多達30%!
得益于能效比的大幅上漲,驍龍8 Gen1+也繼續引領著旗艦SoC的影像計算能力。一方面,它這次可以支持同時拍攝8K HDR視頻和6400萬像素照片,同時原生適配目前行業中最先進的單幀逐行HDR(也就是手機廠商口中的堆棧式HDR)CMOS硬件;另一方面,三重并發的32億像素/秒ISP算力,也意味著驍龍8 Gen1+可以同時驅動三顆超高像素攝像頭同拍同錄,從而幫助手機廠商去實現驚人的“三大底主攝”設計。
不僅如此,與其他競爭對手相比,高通驍龍平臺在手機拍照方面還有一個難以忽視的優勢,那就是他們擁有更多的“朋友”和更完善的技術解決方案。前者體現在高通目前已經與徠卡、索尼建立了技術合作伙伴關系,能夠直接在驍龍SDK里提供徠卡的算法,也能通過與索尼的聯合實驗室對最新款Exmor CMOS進行硬件聯調。
而后者其實大家從最近發布的諸多新款拍照手機里就能看出,與使用其他移動平臺的產品相比,“驍龍版”往往擁有更好的相機配置、更多的拍照功能,以及好得多的拍照和攝像畫質。再加上“驍龍版”往往上市時間更早、鋪貨更足,這些其實都是能很能說明問題的細節。
當然,隨著驍龍8 Gen1+的正式發布,從目前的預告信息我們也不難推測,今年各大手機廠商基本上都在“憋著一口氣”,在等待著高通這款新旗艦的正式交付。特別是一些此前只在上半年推出了“性能向”機型的品牌,更是將全新的頂級“拍照旗艦”留給了驍龍8 Gen1+。
換而言之,不久后我們應該就能看到一批又一批令人眼前一亮,更為極致的拍照手機搭載著高通的新旗艦SoC面世。如果你對智能手機的“頂級影像體驗”有興趣,不妨再稍微耐心多等待些時日吧。