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計算攝影8個趨向: 華為P50 Pro與iPhone12 Pro Max誰走得更遠?

上傳:cetihao     來源:信息存儲服務     日期:2021-11-25

[摘要]  
   近期赴貢嘎雪山旅拍,途中帶了P50 Pro和iPhone12 Pro Max,進一步感受了華為和蘋果在計算攝影、計算光學方面的最新探索,也對比了兩者的差別。2015年以來如火如荼的計算攝影
 
[正文]    

   近期赴貢嘎雪山旅拍,途中帶了P50 Pro和iPhone12 Pro Max,進一步感受了華為和蘋果在計算攝影、計算光學方面的最新探索,也對比了兩者的差別。2015年以來如火如荼的計算攝影,將手機推向了全時段全焦段全場景下的高可用水平。這個領域的兩個主要推動者,華為和蘋果,他們的旗艦機分別代表著計算攝影領域的最新進展和最高水平。所以我自己也很想知道,這兩者在計算攝影方向的探索和實力,分別到達了哪一步。

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華為P50 Pro

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iPhone12 Pro Max

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華為P50 Pro

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華為P50 Pro

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iPhone12 Pro Max

   上面這兩組對比,天空、水瀑、植物的色彩哪個更準確?第三個圖的絲絹流水模式是哪個手機的功能?以不同曝光值多次成像并實時合成的同時,自動區分畫面的運動部分和畫面的靜態部分,高速快門凝固流水飛濺的瞬間效果不因為多張合成而模糊,靜態部分多張合成過程中像素自動對齊保障畫面清晰度,與此同時實現藍天白云高光不過曝、水瀑后面暗光區域不死黑,獲得高光比下高動態范圍。類似場景,微單、單反后期要在圖像軟件中進行高光拉回、暗區提亮等操作,才能獲得這樣的效果。一圖匯聚計算攝影多重算力,這些是這組圖片放在最前面的原因。專業影像系統要通過前期后期工作流才能呈現的最終效果,手機/移動影像現場直接馬上一次給到用戶,這是趨向之一,多合一。

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華為 P50 Pro

計算攝影8個趨向: 華為P50 Pro與iPhone12 Pro Max誰走得更遠?


iPhone12 Pro Max

   上面這組,遠處雪山的細節清晰度哪個更好?5X變焦。兩部手機光學變焦基礎上,都需要調動一段數碼變焦,并基于多次成像采集更多圖像信息,對齊、堆棧,同時以AI算法對細節、紋理再次進行補償、增強、平滑過渡,而不止是以差值算法計算相鄰像素的色彩信息的“補像素”。華為這幅圖里還能看得到引入廣角主攝輔助中焦副攝獲得正確的暗部亮度水平的痕跡。這組對比比較凸顯兩家圖像引擎的實際功力,計算攝影的水平高低。以AI進行畫質增強,對鏡頭、圖像傳感器等損耗或采集不足的信息進行“光學追回”、“數字補償”,力求真實還原人眼視覺現場,而不是PS出來未曾有過的圖像,這是計算攝影的趨向之二,追真。

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華為P50 Pro

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iPhone12 Pro Max

   上面這組,哪個視覺更為立體?現場即視感更貼近前者。視頻、延時、照片拍攝過程中,會發現iPhone12  Pro Max幾乎在所有場景下的HDR、整體提亮,都比華為P50 Pro更為強烈甚至暴力,毫無疑問這迎合了一部分習慣手機調圖時喜歡過度HDR感覺、一切都清清楚楚的用戶,但是這樣一來就不那么真實、立體,而是比較平面了。拍攝現場的氛圍是云向山頂壓過來,光從云的縫隙中漏下來,空間上的立體感是相當強烈的。計算攝影曾經的取向是過度飽和導致PS化,過度HDR導致平面化,但是現在的趨向是立體氛圍,向遠近、高低、深淺的肉眼實感靠攏。這些需要光線感應、場景識別、算法力度把握得恰到好處。這是趨向之三,立體。

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華為P50 Pro

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iPhone12 Pro Max

   上面這組,哪一幅不僅更清晰,畫面還更加干凈細膩?9X長焦下的對比。以計算光學“追償”數碼變焦帶來的圖像損失,“恢復”清晰度,是計算光學的趨向之四。我把它稱之為不同于光學變焦、數碼變焦、混合變焦的“計算變焦”。9X下拍得的像素數和3.5X下是一樣的,且畫質不明顯衰減,這不僅僅是像素數算法擴增的結果,更是圖像引擎多重處理之后的結果。目前僅就華為而言,P50 Pro基于3.5X光學變焦的50X,與P40 Pro基于10X光學變焦的50X,幾乎能夠具備同樣的清晰度,能做到這一點還是挺值得點贊的。一些AI圖像軟件、插件,現在也能夠實現對低像素圖片的擴增。但是手機計算攝影的好處在于,圖像引擎可以根據光線等因素,決定一次拍攝幾張照片來進行合成,以及其它攝像頭是否需要介入輔助成像,等于有些問題在現場就解決了。

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華為P50 Pro

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iPhone12 Pro Max

   上面這組,哪一幅色彩更準確?這是夕陽掠過樹梢的時候,3X中焦對比。iPhone在這里不是HDR過渡,而是“失色”問題。P50 Pro的表現不僅和10通道多光譜傳感器、廣色域色彩調教有關,也和計算光學對像差的糾正、高頻弱信號的細節紋理追償、衍射現象的算法消除有關。這些綜合下來,體現在官方數據是P50 Pro環境光譜分辨率比上一代有近50%的提升,平均色相準確度有20%左右的提升。不過P50 Pro雙主攝引入黑白圖像傳感器作為“后盾”以后,亮度信息與色彩信息的平衡,如何對圖像進行增益的同時不影響色彩意義上的畫質,是一個有待觀察的角度。不過無論如何,到了P50 Pro這一代,大部分時段、焦段、場景下華為的表現已經優于蘋果,iPhone反倒在有些情況下需要帶上色彩相對不準的帽子了。準確的色彩和更好的色深,是計算攝影的趨向之五。

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華為P50 Pro

計算攝影8個趨向: 華為P50 Pro與iPhone12 Pro Max誰走得更遠?

iPhone12 Pro Max

   這是一組貌似簡單實則困難的測試,氤氳霧氣、空氣中陽光散射形成的淡藍色“煙霧”是對比的重點,用力過猛的計算攝影算法,可能會通過顯著提高對比度來讓畫面更清晰,細節更突出,或者會減弱明暗對比追求HDR效果而讓畫面整體發灰發白。實拍對比過程中,兩部手機都表現得比較恰當,iPhone12 Pro Max的對比、去霧力度更大一些,且畫面色溫色調比華為P50 Pro更暖一些。對比不失真、降噪不涂抹、銳化不沙化,這是計算攝影的趨向之六。

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華為P50 Pro

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iPhone12 Pro Max

   上面這一組,哪個對焦更好、更清晰?星海、銀河都已經不成問題的情況下,大部分夜景拍攝已經難不倒手機,但是弱光對焦尤其是手持iPhone拍攝過程中人如果有移動的話,對焦有時還是有些難度,有些情況下即使對焦準確,最終拍出來的畫面還是會有一些模糊。夜景拍攝的畫面中如果有人臉出現,人臉的清晰度iPhone也往往不如P50 Pro。低照度弱光、夜景拍攝的進一步改善,是計算攝影的趨向之七。

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華為P50 Pro

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iPhone12 Pro Max

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P50 Pro

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iPhone12 Pro Max

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華為P50 Pro

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iPhone12 Pro Max

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華為P50 Pro

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iPhone12 Pro Max

   上面四組對比,整體觀感哪個更好?看得出來iPhone12 Pro Max偏向于畫面整體更亮,而P50 Pro更傾向于壓制高光,畫面有些區域看起來也更暗一些。在夜景、晨昏等復雜光線條件下,手機影像模塊的硬件、調教、計算攝影水準都已經相當可以,反倒是白天陽光強烈的一些場景,如何有更準確的色彩、明暗表現,以及更純凈的畫面,這是計算攝影技術進化的趨向之八。

   整體而言,計算攝影體現在這一代手機,用戶獲得感最強、實感最明確的進步體現在這幾個方面:中焦長焦變焦下的畫面細節/清晰度提升,以真實準確為導向的色彩和色域/色深的提升,準確的曝光合成所產生的更為真實立體的層次感和空間感。尤其色彩方面,觀感有類似顯示器從8bit提升到10bit、色彩范圍從百分之七八十提升到百分之九十以上的感覺。現在一些顯示器的硬件有8bit+FRC也就是8抖10以后達到10bit觀感的。計算攝影通過多張合成、光學追償、AI實感增強(不能理解為色彩渲染或者PS),對于動態范圍、寬容度、色彩色深的提升,也有8抖10的效果。實際上一些手機廠商已經對外宣稱,個別CMOS也就是圖像傳感器最終成像能達到10bit水準,一些手機更是已經可以開始拍攝HDR視頻(非手機拍照的HDR功能)。不過視頻里每幀畫面的畫質是低于拍照的,原因一是圖像傳感器的光電信號采樣率低于照片,二是受存儲、緩存、IPS、處理器的處理時間限制,視頻無法像照片一樣進行多重深度計算,所以視頻拍攝方面的進步比拍照慢一些。不過隨著手機SoC、ISP、圖像引擎等硬件軟件水準的持續倍速提高,視頻尤其4K視頻的畫質未來兩三年將會進一步有顯著提升。

   手機的計算攝影,主要在于“后期”,算力、算法、智能、深度學習。但好處是手機可以讓圖像傳感器多次采集原始圖像信息,多次曝光,不同的曝光強弱,在此基礎上圖像合成。包括讓幾個攝像頭協同起來,互相補充光線信息,互相增強、矯正。

   對相機來說,后期處理軟件在于手機廠商在計算攝影方面在做的事情。不同的是,相機往往只能拍一次,無法回去再拍一次,所以相機盡可能趨向于多地采集更具“深度”的原始信息。一些相機也有包圍曝光等功能,但是均為一次性操作,無法連續進行。且需要配合三腳架,不便于連續創作,拍攝延時、視頻的后期。

   超級夜景、超清模式、人像美化、場景識別、模擬大光圈、流光快門、HDR、延時攝影、全景模式、路人移除、智能挑選最美瞬間、慢動作智能插幀......2015年以來,幾乎每一代新機發布,計算攝影都能拋出一個新的突破性的功能應用。如今計算攝影不再只是成像的補充、優化角色,而是成為具有完整體系、核心思想、系統框架、軟硬聯動的一大影像門派,有些技術甚至開始反向輸出到微單、單反相機。小小的手機成像模塊,有限的物理空間,濃縮無限的科技進步,將會讓每一個人體驗到移動影像未來的各種可能。

   (新聞稿 2021-11-22)


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