• 产品名称:手机影像未来技术突破口在哪?OPPO四项硬核创新
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  • 发布时间: 2021-08-24
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  飞象网讯(高靖宇/文)如今,手机市场已经进入“影像为王”的时代,从单摄像头到多摄像头,从广角拍摄和夜景能力,从硬件迭代革新到算法升级,移动影像无疑成为手机厂商竞争最为激烈的赛道。

  目前,手机厂商在移动影像上的发力点主要集中在两个方向:一是硬件的迭代升级,长焦、大底、强防抖方面的“堆料”从未间断过;二是软件和算法优化,提升手机拍摄能力,例如场景识别算法,可以让天空更蓝,夜景更纯净,人像更真实。通过硬件+软件算法的方案,也成为了各大手机厂商突破影像性能的最佳选择。

  但是,手机影像在经历几轮爆发式发展后,手机影像在硬件上可以挖掘的潜力正在走向瓶颈,手机厂商已无法通过堆叠硬件提升用户的影像体验,手机影像的创新越来越依赖于软硬件协同发力,这意味着手机厂商将成为影像创新发展的核心引擎。

  8月19日,绿厂朋友OPPO召开了未来影像技术发布会,给我们带来其在影像技术方面最新的进展,分享了RGBW捕光传感器、连续光学变焦、五轴运动防抖、下一代屏下摄像头四项影像新技术,这是OPPO在手机影像领域的又一次“亮剑”,通过在传感器、模组、算法三个维度上的底层创新,实现软硬件协同能力全面释放,手机影像体验也获得了全方位跃迁。

  我们之所以能够看到缤纷的色彩,是因为人眼上拥有感知不同频率光线的多种细胞。CMOS传感器同样存在可以感知不同颜色的“细胞”,只是它们被称为像素点,并以“拜耳阵列”(Bayer arraY)的形式加以排列。

  历史上,柯达公司的影像科学家布莱斯·拜耳(Bryce Bayer)最早发现人眼对红绿蓝三原色中的绿色敏感度最高,于是他尝试在CMOS上方增加了一块滤镜,采用1红2绿1蓝(即:RGGB)的排列方式将灰度信息转换成彩色信息,让呈现在CMOS上的色彩最接近人眼的视觉效果。

  实际上,像素点排列的可选项远不止RGGB、RGBW这几种,RGBC、CYYM、CYGM、RYYB……基本上我们能想到的各种排列组合都被实践过。其中,RGBW是最主流的路线之一。它将一个绿色子像素(G),替换成对光线更加敏感的白色子像素(W),从而大幅提升感光能力。

  2015年的畅销机型OPPO R7 Plus正是搭载了这一结构的索尼IMX278传感器,实现了低亮度下32%的感光能力提升,噪点也降低78%。但受限于当时的制程工艺以及算力不足,导致RGBW传感器依然存在色彩失准、摩尔纹严重等问题,影响了成像质量。

  此次,OPPO发布了全新一代RGBW捕光传感器。相比传统RGGB传感器,它不仅引入白色子像素(W),显著提升传感器感光能力,还集成了OPPO自研的四合一像素算法配合DTI像素隔离技术,相较前代技术将进光量进一步提升60%,噪点降低至多可达35%,支持在暗光环境下拍摄出更清晰、明亮的照片。

  对于RGBW存在的色彩失准、摩尔纹严重等问题,OPPO则通过采用了更先进的制程工艺,以及自研的四合一像素算法,在传感器端优化色彩表现,有效避免色彩失准、摩尔纹等常见问题。

  值得一提的是,OPPO开创性地将自研影像算法写入传感器硬件内,可以让算法预先在传感器内运行和计算,进而为处理器端节省大量算力。从而有效提升影像处理效率,并大幅降低功耗。

  据OPPO官方介绍,该技术预计将在2021年第四季度搭载于OPPO产品商用。

  受限于高度的集成化,内部空间等因素,导致手机上很难实现光学无损变焦,所以在需要拍摄远景时,手机拍照也就捉襟见肘。

  用户需求就是OPPO科技创新的原始动力。OPPO从硬件底层出发,进一步重构了全新的潜望式结构模组,通过升级镜组、运动传感器和马达三大组件,最终实现了突破性的连续光学变焦技术。

  镜组方面,首次采用了G+P(2GM+5P)镜头技术,2片非球面模造玻璃的引入大幅提升了透光性能,可帮助滤除杂光、有效降低色散等。

  传感器方面,创造性地采用隧道磁阻传感器(TMR sensor)替代了传统的霍尔传感器,从而实现了对活动镜组更稳定、更精准的运动控制。

  得益于这些提升,该技术能支持等效85mm-200mm焦段的连续光学变焦,无需数码裁切即可实现从人像到长焦每一个变焦点的清晰成像,带来比肩专业相机、顺滑、无裁切的光学变焦体验,并避免了传统接力式多摄变焦系统中跳变、白平衡偏移、色彩失准等问题,让用户能拥有更好的拍摄画质。

  防抖技术一开始主要应用于专业的单反相机,主要作用是避免手部轻微抖动,对最终成像画面清晰度造成影响。后来,为了提高手机拍摄成功率,智能手机也配备了相应的防抖机制。

  目前智能手机上应用的主要是电子防抖和光学防抖两大技术,前者通过多帧合成、后期锐化等算法,消除相片的模糊,而后者大多通过陀螺仪、马达等手段,以反向抖动的方式移动镜头模组,最终延长手机的安全快门时间,以提高出片率。但限于技术原因,传统手机的光学防抖效果无法满足用户移动拍摄需求,很多用户只能另外购置云台来提升拍摄画面的稳定性。

  OPPO创新性地将硬件级五轴防抖引入手机行业,带来专业级相机的防抖体验。防抖功能开启时,处理器先从陀螺仪中获得机身的抖动数据,接着通过算法将抖动数据识别、拆解并分配到镜头和传感器两个可移动组件中,以滚珠马达与记忆金属分别驱动两个组件的位移。OPPO五轴运动防抖的最高防抖角度可达±3°,相比常见的镜头OIS防抖能力提升65%,防抖精度提升至3.5倍,从而实现接近专业单反五轴光学防抖的防抖效果。

  在夜景或运动抓拍等特殊场景下,OPPO五轴运动防抖配合自研极速抓拍算法,能够充分发挥镜头防抖和传感器防抖的最大效能。经过实验室实测,OPPO五轴运动防抖在暗光环境下将抓拍成片率提升70%。该技术预计将在2022年Q1搭载于OPPO量产产品正式商用。

  从去年开始,屏下摄像头成为行业最为关注的一个创新点,因为这一技术有望实现真正的手机“全面屏”。不过,从目前发布几款产品来看,屏下摄像头技术并不完美,仍然存在明显的技术缺陷,其中最大的问题就在于它严重影响了摄像头的进光量,尤其是在屏幕显示图像的情况下,进光量更是受到严重的影响;而且在亮屏情况下,屏幕自身的发光也会进入摄像头,严重影响拍摄质量。

  为了保证屏下摄像头区域的显示效果,OPPO采用了创新的屏幕像素排列方式,在不减少像素数量、不改变排列方式的情况下,略微降低像素体积,从而保证了400 PPI的优质屏幕显示效果。

  此外,得益于采用单像素电路的全新方式,配合OPPO与De-Burn in联合调优的算法,对屏下区域进行补偿,整个屏幕的使用寿命也提升了50%。

  当然,受限于屏下摄像头屏幕区域天然的物理限制,就需要算法来祛除屏幕发光、弥补进光量减少造成的损失。OPPO基于多年来的影像技术积累,带来了自研AI算法集,通过去衍射、去雾、HDR、AWB等一系列OPPO美研所自研AI算法集帮助大幅提升了屏下摄像头的成像质量。

  OPPO并没有急于推出屏下摄像头,正是考虑到该技术的成熟度。从OPPO演示的技术进展来看,全新一代屏下摄像头技术方案已经接近普通前置摄像头的成像画质,相信OPPO很快会推出屏下摄像头商用产品。

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