技不外傳的相機(jī)算法

　　剛才提到了“三分天注定”，接下來我們要聊一聊“七分靠打拼”的故事了。

　　每當(dāng)我們拿到新買的手機(jī)，想拿它拍張照片發(fā)微博朋友圈炫耀一下的時候，往往看完拍出來的照片，選擇默默刪掉，心里默念“呸，這怎么和樣張上的不一樣!”

　　拋開前期取景技巧(和后期PS造假)的因素不提，單單是手機(jī)廠商楊照的拍攝，就需要運(yùn)用三腳架、穩(wěn)定器、補(bǔ)光燈等一系列設(shè)備，加上ISO、白平衡、曝光時間的一系列調(diào)節(jié)，才會得到一張“樣片”水準(zhǔn)的照片。

　　而你呢?無非只是希望看到旅途中流連忘返的景色或是街邊稍縱即逝的艷遇，從兜里掏出手機(jī)，按下快門，隨手拍出一張好的照片而已。

　　沒錯，就是“舉起手機(jī)，對準(zhǔn)拍攝對象，按下快門”這么簡單，也許整個過程不超過一秒鐘。

　　那么在這零點幾秒的時間里，手機(jī)自己都處理了哪些事情呢?

　　以iPhone7為例：在你按下快門后的0.025秒的時間里要經(jīng)過：面部識別→自動曝光→自動對焦→自動白平衡→廣色域抓取→本地色調(diào)映射→畫面降噪→多幀圖片合成 在內(nèi)的8項步驟，這些步驟都是在你“優(yōu)雅”地按下快門后，手機(jī)通過自己的運(yùn)算所得出的結(jié)果。

　　而這套手機(jī)的算法，正是每家廠商的不傳之秘，廠商調(diào)教得越好，手機(jī)能夠自動勝任的工作越多，也就離我們“隨手拍出好照片”的目標(biāo)越近。

　　而說到調(diào)校一直是iPhone的“優(yōu)勢項目”，雖然論風(fēng)格各家自成一派，例如三星手機(jī)的濃艷、OPPO手機(jī)的紅潤、小米手機(jī)的高色彩飽和度，但iPhone的白平衡的色彩調(diào)校則少了前面幾家的“討喜”元素，力求還原人眼所見的感覺。

　　正所謂：調(diào)的準(zhǔn)的叫還原，調(diào)不準(zhǔn)的的叫風(fēng)格，風(fēng)格每個人各有所愛，但真實就是真實。

　　穩(wěn)定的“傻瓜式”相機(jī)表現(xiàn)，讓iPhone用戶遠(yuǎn)離了手動調(diào)節(jié)參數(shù)的繁瑣，雖然在硬件水平已被安卓手機(jī)大幅趕超的情況下，用一顆小小的1/3英寸CMOS，依舊可以占據(jù)高端手機(jī)榜單的一席之地。

　　當(dāng)然，研究算法的投入也是極大的，需要一個龐大的團(tuán)隊，從光穿透第一層手機(jī)鏡片開始，到如何映射到傳感器，再由處理器轉(zhuǎn)化為圖像，都需要在獨立的實驗條件下進(jìn)行反復(fù)測試。根據(jù)蘋果CEO蒂姆·庫克(Tim Cook)接受《60分》節(jié)目采訪時透露，專門為iPhone開發(fā)攝像頭的團(tuán)隊目前員工數(shù)量就已經(jīng)超過了800名?！?/p>

　　800名員工研究攝像頭是什么概念，據(jù)說老羅的錘子手機(jī)全公司上下一共也就這么多人，所以錘子T1發(fā)布時，由于人員有限，算法調(diào)?；疽抠I“現(xiàn)成”的，所以才有了老羅日本拜訪五十嵐千秋，后因T1拍照實在太爛，五十嵐不認(rèn)賬，最后就有了”老羅被日本人坑了“的笑話。

　　硬件性能是體驗的保證

　　對于手機(jī)拍攝來說，光有好的鏡組和感光元件只是第一步，廠商優(yōu)良的調(diào)校算是第二步，隨著這幾年手機(jī)像素的提高以及算法的升級，用戶拍出好照片越來越容易，但是手機(jī)自己要實時處理的運(yùn)算量就要大得多。

　　當(dāng)然這對于手機(jī)的性能也是一個極大的消耗，仍以iPhone 7為例，從按下快門到成片僅僅25毫秒的時間里，手機(jī)要進(jìn)行多達(dá)1000億次的運(yùn)算!

　　當(dāng)你的手機(jī)沒有足夠強(qiáng)勁的性能，無法在短時間里進(jìn)行如此龐大的運(yùn)算，要么會在拍照時比別人慢半拍，要么為了保證拍照流暢降低了手機(jī)后期處理的標(biāo)準(zhǔn)，讓成像效果大打折扣。

　　除了我們常說的CPU和GPU，芯片廠商還會為自家的旗艦級芯片定制獨立的ISP和DSP。　

　　Image Signal Processing(ISP，圖像信號處理)

　　是在手機(jī)中用來對前端圖像傳感器輸出信號處理的強(qiáng)大處理引擎。負(fù)責(zé)CMOS信號的實時導(dǎo)出，以及照相錄像時的曝光、白平衡、防抖運(yùn)算等。上文提到iPhone 7 能夠在25毫秒的時間里進(jìn)行1000億次運(yùn)算，基本上都是這顆ISP的功勞。

　　除了蘋果用上了獨家的ISP，安卓陣營的旗艦芯片也有獨家定制的ISP，例如高通的驍龍820采用了14位圖像信號處理器Spectra ISP，最高支持2800萬像素/30fps，吞吐量最高1.2GPix/sec(每秒12億像素)。

　　換句話說，我們用著比當(dāng)年阿姆斯特朗登月時還要強(qiáng)大的設(shè)備，僅僅是為了拍出一張好照片。