文|三易生活
眾所周知，相機設計與拍照效果早已成為智慧型手機行業技術與產品競爭的重點領域。特別是自2019年以後，旗艦級智慧型手機產品的相機設計很明顯地呈現出「更多攝像頭、更高像素、更強視頻拍攝能力」三大特徵，而諸如五攝、1億像素、8K視頻拍攝這些以往難以想像的相機特性，如今更是在旗艦產品上甚至都可以算作「普及」了。即便如此，相信許多朋友在使用當前的旗艦機型拍照或拍攝視頻時，都還是會遇到一些大大小小的問題。
比如說，在使用手機的變焦功能時，我們常常會注意到相機APP的取景畫面發生卡頓、閃爍，甚至黑屏。
比如說，即便是對於許多旗艦機型而言，一旦開啟了相機的「高像素模式」，拍攝一張照片後也得好幾秒才能看到完整清晰的畫面，不僅等待過程令人糟心，而且也導致所謂的超高像素實用性大打折扣。
除此之外，如果大家平時有用手機進行視頻創作的經歷，可能早已發現，如今智慧型手機在拍攝視頻的時候，無論是感光效果、噪點抑制能力，還是實際上的清晰度，都會比照片的拍攝效果要差了不少。
為什麼會這樣？其實在這些煩惱背後，出問題的既不是智慧型手機的鏡頭結構，也不是日新月異的CMOS科技，而是設計思路和基礎算力實際上還需要進一步提升。正因如此，當2020年12月1日晚間，高通正式端出代表著「旗艦中的旗艦」的驍龍888時，其影像部分這一次的設計才會格外令我們感到興奮。因為從技術規格上來說，它已經打破了持續數年的手機ISP設計陳規；而從功能特性上來說，驍龍888更是有望為高端智慧型手機帶來成像效果與影像體驗上的一場革命。
可能很多朋友不知道的是，當今智慧型手機ISP的主流處理性能大致還停留在數百萬像素/秒的水平。乍看之下，這好像已經不少了。但實際上正是這種數百萬像素/秒的ISP性能，給智慧型手機的影像體驗帶來了很大的麻煩。
舉例而言，一款具備5000萬像素主攝的機型，日常使用時默認開啟「四像素合一」模式，那麼其實際等效像素是1250萬。如果這臺手機要實現屏幕觀感和實際拍攝效果完全等同的「無延遲拍攝」，那麼它的ISP就必須要能夠以至少30FPS的速度處理和生成圖像，這樣才能在屏幕上以至少30FPS的速率顯示至少不卡的實時取景畫面。此後當用戶按下快門時，ISP只需選取當前屏幕上這一幀縮略圖所對應的1250萬像素照片，即可實現「所見即所得」的零延遲拍攝體驗。
那麼此時，這部手機的ISP性能必須要能夠達到12.5*30=375MP/s，也就是3億7500萬像素每秒才行。事實上，這已經大幅超過了許多現有智慧型手機主控的ISP處理能力。因此這些手機在拍照的時候，一方面做不到每秒30幀的後臺連續拍攝+處理；另一方面其顯示在屏幕上的取景畫面，要麼幀率不到30fps（取景畫面卡頓），要麼就是取景時ISP不能做到實時生成處理好的畫面，只有按下快門之後才進行處理。由此所導致的直接後果，就是用戶在取景時看到的顏色，與最終拍出的有差異，無法做到「所見即所得」。
相比之下，驍龍888這次配備的Spectra 580 ISP在像素處理能力上，達到了驚人的每秒27億像素。這意味著什麼呢？同樣是簡單地做個算術題就會知道，驍龍888能夠以30FPS的速率處理9000萬量級的總像素信息。這意味著它可以輕鬆承載當前所有主流超高像素方案在日常使用中的零延遲，以及所見即所得的拍攝任務。
比如1.08億像素的CMOS，日常模式下四合一為2700萬像素的工作模式，那麼驍龍888的Spectra 580 ISP便足以支撐起它運行在60FPS甚至90FPS模式下，從而為配備高刷新率屏幕的機型帶來前所未有的超流暢取景和瞬間完成的拍照體驗。
又比如說，對於現在技術更先進，使用「九合一」結構工作在1200萬像素模式下的1.08億像素CMOS，驍龍888甚至可以使用全部的1200萬個等效超大像素，進行120FPS的超流暢拍照或者視頻錄製。這使得它成為了業界首個支持1200萬像素120幀每秒超高速拍攝的旗艦移動平臺。
更為重要的是，由於驍龍888的Spectra 580 ISP具有驚人的超高幀率連拍處理能力，這實際上也意味著當它搭配如今旗艦機型上普遍具備的光學防抖硬體和長曝光拍攝模式時，可以實現前所未有的低光拍攝效果。結合驍龍888採用的最新第六代高通AI引擎，能夠大幅提升低光環境下的照片拍攝能力，可以在只有0.1Lux照度的近乎黑暗的環境下，拍攝出一張清晰度和感光度都極為出色的超低光夜景圖像。換句話說，當驍龍888上市之後，也意味著智慧型手機的連拍記錄和夜景成像效果都有望迎來大幅提升。
除了整體處理性能再創新高之外，驍龍888這次的Spectra 580 ISP還有一處基礎設計很值得關注。那就是它在智慧型手機業界裡首次使用了三ISP設計。換句話說，驍龍888能夠同時並發驅動三枚不同的CMOS進行取景和拍照。
這意味著什麼？眾所周知，四攝、五攝，甚至六攝的超多攝設計，如今在智慧型手機市場中並不鮮見。然而，儘管智慧型手機可以擁有很多枚攝像頭，但傳統的二ISP設計意味著在驍龍888誕生之前，智慧型手機的移動平臺每一次都只能同時驅動兩枚攝像頭。
如此一來，問題就出現了，由於許多旗艦機型都至少擁有「超廣角」、「廣角（主攝）」、「長焦」三款焦距不同的鏡頭，因此當用戶啟動相機APP的時候，老款的ISP就不得不猜測用戶的變焦喜好。比如說，它發現用戶平時用長焦比較多，那麼ISP就會在啟動相機時，優先讓主攝與長焦兩枚攝像頭處於工作狀態。那麼如果此時用戶剛好選擇切換到超廣角副攝呢？老款ISP自然就不得不先斷開與長焦CMOS的通信，然後再初始化超廣角端。而變焦卡頓以及變焦黑屏閃爍的現象，也就這樣發生了。
看明白了上面的例子，就不難理解驍龍888首創三ISP設計帶來的優勢了。很簡單，三ISP的設計使得驍龍888實現了同時並發驅動三枚CMOS。這就意味著當搭載驍龍888的旗艦機型在開啟相機APP時，主攝、長焦和超廣角三枚攝像頭可以同時在後臺被激活運行，同時開始取景拍攝。此時無論是消費者向著長焦端變焦、還是向著超廣角端變焦，驍龍888都能提供無延遲、平滑流暢的多攝像頭融合變焦體驗。
不僅如此，三ISP設計還能給搭載驍龍888的機型帶來一些此前難以實現的畫質增益和趣味性提升。比如說，對於我們前文中所提到，同時擁有超廣角、廣角和長焦的機型來說，三ISP的設計使得「對焦包圍」功能僅需按下一次快門就能實現，其將呈現出前中後景深均清晰的畫面表現，也能夠有效解決超大底、超大光圈設計所帶來的過度虛化問題。
又比如說，現在已經有一些機型採用了雙長焦鏡頭的設計。但是因為長焦副攝的規格通常來說不會很高，這就使得「雙長焦」相比於高像素的主攝，在解析力方面還是會不可避免的下降。但有了驍龍888的三ISP架構，超清主攝、人像長焦和潛望式長焦三枚攝像頭就能實現畫面融合，從而進一步改善手機的拍攝「望遠」畫質。
而在此前2020驍龍技術峰會的溝通中，高通方面相關人士還曾提及，驍龍888的三ISP拍照功能不僅可以融合多個後攝組件，同樣也能支持前攝+後攝共三個鏡頭的同時拍照功能。這使得它甚至具備了在手機上實現360度全景拍攝效果的潛力——只要手機廠商敢想敢做，驍龍888的三ISP設計所能帶來的功能靈活度，顯然要遠遠勝過此前所有二ISP的解決方案。
不難看出，驍龍888這次所搭載的Spectra 580 ISP，其獨特的「三ISP」設計可以實現「三重並發」——也就是三ISP同時工作，一起承擔一枚超高像素主攝的高速連拍運算，也可以分別工作，同時驅動三枚CMOS進行同時拍照、畫面融合，或是三焦段的4K 攝像。那麼問題就來了，它還有沒有別的工作模式呢？
當然有，這就是「三ISP」設計給驍龍888的拍照功能帶來的另一種可能，也就是「三重並行處理」支持的計算HDR。
在以往的智慧型手機甚至是單反中，當用戶需要拍攝HDR（高動態範圍）影像時，設備實際上都至少需要進行三幀連拍，這三幀畫面分別對應了欠曝、正常曝光和過曝三種情況下的光線信息，然後將它們合成在一起，才能得到一張暗處與亮處都很清晰，高動態範圍的照片。典型來說，一些機型在開啟「逆光人像（本質就是HDR+人像）」功能時，成像速度明顯會慢一些，就是因為需要經歷連拍和合成的過程所致。
但因為大多數用戶在使用手機拍照的時候，都是直接手持拍攝，沒有穩定器和三腳架的幫助，就讓拍攝的程中不可避免地會出現手抖的情況。而一旦「手抖」遇上「連拍」，前後幾張連拍照片之間就必然出現像素位置的偏差，體現在最終合成的HDR照片上，就是細節丟失和邊緣偽影的出現。
然而當時間來到2020年底，情況就發生變化了。用高通自己的話來說，伴隨著驍龍888的誕生，2021年的旗艦智慧型手機將會迎來一種全新的，被稱之為單幀逐行HDR（Staggered HDR）的新型CMOS設計。
顧名思義，單幀逐行HDR CMOS能夠在每一行不同的像素間切換曝光值，從而只用一次拍攝，就能獲得多個不同的曝光值信息。事實上，高通作為移動影像生態中的底層核心技術廠商，也十分看好單幀逐行HDR圖像傳感器的潛力，驍龍888特別從架構層面實現了對單幀逐行HDR的支持。當它配合驍龍888的三ISP設計時，就意味著只需一次拍攝，新型CMOS配合驍龍888，就能直接在一幀內拍攝並生成一張同時具備三種曝光值融合的完整HDR照片了。如此一來，自然便避免了傳統多幀合成HDR所帶來的抖動、偽影，以及解析度下降問題。
不僅如此，得益於一次可以同時生成三種曝光信息的三ISP拍攝能力，以及強大的ISP計算合成速度，驍龍888在前代產品10bit HDR視頻拍攝能力的基礎上，還首次以HEIF格式帶來了真正的10bit HDR靜態照片拍攝能力。這意味著對於那些具備10bit屏幕和10bit圖像編解碼體系的手機來說，就可以實現從拍照到視頻的全流程、高速高清晰度的10億色影像捕捉體驗，帶來的圖像質量提升是遠超以往8-bit JPEG格式的。而這也意味著智慧型手機向著替代專業拍攝設備的道路，又大大地邁進了一步。
全新AI 3A算法，讓手機的「全自動」拍照將成為現實
最後，讓我們來談談驍龍888這次除了「成像」以外的影像功能，它的自動對焦（AF）、自動曝光（AE）和自動白平衡（AWB）設計。
在很久以前，智慧型手機的自動對焦完全依賴於CMOS設計。早期CMOS只有中心才有相位對焦點，所以手機默認會優先對畫面中心進行對焦，如果想要對焦到別處，則需要用戶自己在屏幕上觸控來更改對焦位置。
後來能夠在整個CMOS面積上都實現瞬間對焦的全像素雙核CMOS出現，當它配合AI拍照算法時，智慧型手機也開始能夠自己「認出」畫面裡的主體，比如一朵花、一個人、一盤菜，然後自動對焦到被攝主體上。
而當驍龍888誕生的時候，研發人員這次還採用了全新的設計思路。一方面，他們將AI處理能力直接集成到了Spectra 580 ISP內部，讓ISP不需要依賴CPU的其他部分，就可以用更低的延遲自己進行「思考」；另一方面，高通的工程師這次使用VR頭顯設備對Spectra 580 ISP的AI，進行了模擬人類視覺的自動對焦和自動曝光訓練，為的就是讓Spectra 580支持的高通旗下首次由AI驅動的3A（AF、AE、AWB）算法，能夠獲得更接近「人眼」的行為模式和判斷準確度。
這將帶來怎樣的體驗？在驍龍888的發布會上，高通演示了合作夥伴基於Spectra 580 ISP與驍龍888 AI計算能力所帶來的「傻瓜相機」功能。它不僅可以自動識別畫面裡的被攝物體，還能實現自動控制變焦、在被攝物發生移動時通過持續變焦進行追蹤，甚至就像真正的人類攝影師那樣，在畫面裡「值得拍攝的」多個物體之間自動切換，自動完成構圖、變焦、對焦、測算白平衡，以及拍照或拍攝視頻的整個過程。
很顯然，相比於現在僅僅只是拿AI識別場景然後套個濾鏡的「智能相機」，驍龍888所能實現的全自動化AI拍照體驗，才是讓所有用戶都能無需操作而自動拍出大片的真正「傻瓜相機」。
說實在的，既便只是與過去幾代驍龍旗艦移動平臺相比，驍龍888這次在影像捕捉、處理機制上的設計，也堪稱是進步最大、變革最徹底的一代。這不僅僅是體現在本身ISP吞吐量、多攝支持能力、HDR拍攝能力和對焦，以及測光體驗的參數進步上。更為重要的是，驍龍888這次的所有影像新設計都能看出是「有備而來」，並且幾乎每一項的改變，都將為智慧型手機行業的相機設計、設備配置、用戶體驗帶來巨大的影響。
比如說，27億像素的ISP吞吐量，意味著超高像素機型從此可以默認開啟高像素模式，在4800萬像素、5000萬像素，以及6400萬像素模式下依然支持多幀降噪、超級夜景，甚至高速連拍功能。
比如說，三ISP設計意味著將來的手機將可以同時使用更多的攝像頭進行景深和畫面的合成，這將會鼓勵更多「雙主攝」或「雙長焦」等多攝設計的出現，從而進一步改善手機的拍照畫質和變焦效果。
比如說，真正的10-bit 照片拍攝與10-bit 4K 120Hz HDR視頻記錄能力，意味著未來手機必將普及發色數更高、解析度更高、刷新率更高的屏幕。因為只有這樣，高品質的10.7億色HDR內容才能在更多的設備上正常回放，成為我們新的社交影像質量標準。
又比如說，全自動的、行為更接近真人攝影師的「傻瓜相機」，將會大幅簡化未來手機影像內容創作的難度。不僅如此，它所具備的物體自動發現、自動對焦、自動判斷能力，對於未來的工業、交通，以及醫療領域實際上也同樣意義重大。
當然最為重要的是，無論是從手機廠商的準備、相關CMOS供應商的準備，還是從算法的適配情況來看，儘管距離首款搭載機型的發布還有一段時間，但驍龍888此次的影像設計革命，顯然已經徵服了產業鏈上的合作夥伴。而對於終端消費者來說，它也同樣意味著智慧型手機業界的一場拍照革命，正在進行當中。