小米手机右上角有蝴蝶状图标(MIX)

首页教程更新时间:2023-05-15 02:13:16

「处理器芯片是手机行业技术的制高点,是金字塔尖的科技,如果想在这个行业里面成为一家伟大的公司,还是要在核心技术上有自主权,公司才能走得远。」

小米手机右上角有蝴蝶状图标,MIX(1)

这是在小米宣布进军芯片领域,并发布首款量产芯片「澎湃 S1」时,雷军在发布会上的演讲。

但在澎湃 S1 之后,S2 芯片的难产,小米自研的澎湃芯片逐渐低调,并消失在大众视野中。一直到去年的 8 月份,雷军才透露澎湃芯片还在持续研发。相信这时,小米 MIX FOLD 早已完成试产,并开始量产,内置的「澎湃 C1」芯片亦是如此。

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相对于澎湃 S1 和难产的 S2 来说,澎湃 C1 只是一枚 ISP,功能比 SoC 要简答不少,芯片设计也没有那么复杂,比较适合重新起步的「澎湃」。

同时,自研的澎湃 C1 是 MIX FOLD 内部的独立 ISP(图像处理器),也算是目前旗舰机中唯一配备独立 ISP 的产品。

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在产品线规划中,MIX FOLD 并非像小米 11 系列这种面向大众的产品,因而澎湃 C1 这枚芯片,或者说手机里的独立 ISP 暂时还没有走向「大众」,仍然是小范围的尝试。

这并不能排除独立 ISP 出现在下一代(下半年?)的小米旗舰上,或可能会引发「蝴蝶效应」,成为国产旗舰们的标配,成为移动影像的一个趋势,这可能吗?

ISP 在成像中扮演着什么样的角色?

简单一句话,ISP 就是负责处理传感器采集的图像。

不论智能手机,还是微单、单反,ISP 所扮演的角色几乎一样,流程也差不多,都是对图像传感器采集的「原始数据」进行拜尔转型、解马赛克、降噪、锐化等操作。但在智能手机这边,ISP 还会包括「计算摄影」的过程,配合不同的算法,不同的调教,最终产出不同的照片。

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▲ 索尼 BIONZ X 图像处理器。图片来自:SONY

SoC 配合独立的 ISP 这种配置实则与专业的微单相机相近。以索尼的 BIONZ X 图像处理器为例(α7 系列御用),它包 SoC 和 ISP 芯片,没有封装在一起,优点是索尼可以自行根据 CMOS 的性能需求,而自行增加 ISP 芯片的数量(α7RIII 的 BIONZ X 就配备了双 ISP),缺点就是集成化程度不高。

而 MIX FOLD 之前大多数智能手机的 ISP 都是封装在 SoC 内,并且每年都会跟着 SoC 的升级迭代进行特有的升级。

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举个例子,现在高通的旗舰芯片骁龙 888,内置了三枚 ISP 芯片,像素处理能力达到了每秒 27 亿像素,可以同时捕捉三张 2800 万像素的静态照片,或者三条 4K HDR 视频。相对于上代的骁龙 865 有着 35% 的提升。

另一个阵营的联发科,同样在最新的天玑 1200 SoC 中,大幅提升了内置 ISP 的性能,从上代天玑 1000 的 8000 万像素,一口气提升到了支持 2 亿像素的等级,并且还加入了一系列基于 AI 的算法新功能。

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ISP 的处理能力,不仅要与传感器性能相匹配,也要能与「计算摄影」的算法相关联,它会直接决定了一款智能手机成像的倾向,颜色浓郁与否、高光保留多少、暗部取舍多少,以及 HDR 算法里保留多少梯度的信息等等。

从这里可以看出,上游的芯片生产商在设计下一代 SoC 时,ISP 性能的提升会是一大方向,这与手机影像的重要性有着莫大的关联。

单单从对高像素传感器驾驭能力来说,目前主流 SoC 内置的 ISP 性能尚有富裕,单次足够处理现在最高的一亿像素的照片。

另外,现在说的超高像素传感器,实则日常多运行在「四合一」、「九合一」模式,折算下来,一张照片其实也就在 2000 万像素,即使算上不同的计算过程,SoC 的 ISP 依旧不会拖「计算摄影」的后腿。

为何要搭载独立 ISP?

既然 SoC 内的 ISP 有着成熟的工艺、成熟的算法、优秀的性能,为何还要搭载独立 ISP 芯片?

对于小米,这颗「小芯片」算是澎湃新的开始,既然现在还不足以推出一枚有着独立水准的 SoC,不如放下包袱,从「小」开始,从 ISP 开始,慢慢积累经验,从长计议,不失是一个好的选择。大胆点说,后续造车也许会用到许多类似 ISP 这类「小芯片」,也算是提前的布局。

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前文所说,ISP 不仅仅是去做「计算摄影」,其实主要的作用还是对传感器采集的原始数据进行处理,这处理过程与传统的相机无异。在发布会上,对于澎湃 C1 自研 ISP 的功用,小米提到的优势多集中在 3A 处理上,也就是在对焦(AF)、白平衡算法(AWB)和曝光策略(AE)这三大方面处理的更好。

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▲ ISP 处理流程。图片来自:CSDN@brandonyue

其实,针对于传感器采集到的数据,3A 处理不过是其中的「冰山一角」。严格说来,ISP 对原始数据会有十几项的处理,而 3A 处理也可分为「广义」和「狭义」之分。

狭义上来说,也就是小米在发布会上所讲述的内容,而广义上,AF 可以扩展为自动对焦、控制自动对焦马达、自动对焦点的选择,AE 涉及的就更多,自动 ISO、自动 ND 滤镜、自动快门等等,AWB 也会涉及各种色相的偏移情况。

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总的来说,最终成像处理的效果,基本上就是 ISP 每一步的策略、取舍不同而造成。

搭载独立 ISP 究其根本还是为了能提升最终的成像效果,近些年小米不断在影像上发力,在 ISP 处理图像上的策略上有所积累。结合独立的 ISP 澎湃 C1,还是想进一步吃透 ISP 在处理原始数据上的流程、策略,也算为后续小米手机继续提升影像力铺路。

以后独立 ISP 会成为「移动影像」的一个趋势吗?

小米 11 Ultra 用上了接近一英寸的大底,倘若后续没有「光学突破」的话,这已几乎是物理极限。而目前的 CMOS 的像素数也处于「军备竞赛」的状态,我们应该很快就看到智能手机迈入两亿像素的门槛。

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不断增强影像力,已经是现在智能手机行业内的一大趋势,同时也带来了「同质化」。为了打造不同的影像体验,许多厂商都会投入资源去研发不同的技术,甚至有的还与传统影像厂商合作,提升自己的影像格调。

但在移动影像上,只要物理光学的铁律还在,影响最终成像的其实还是传感器素质、ISP 处理能力以及镜头素质这些传统的方面,其他的只不过是锦上添花罢了。

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于是乎,手机厂商们会定制 CMOS(传感器)以求获得更好的成像基础,去在算法上精进,让最终成像更为自然,在镜头搭配上下功夫,求得适应更多的场景。

而独立 ISP,想要跟上述情形类似成为一大趋势,现在来看,为时尚早,准确的说应该是一个未来的「大方向」。

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一方面,现在的 SoC 内置的 ISP,并不会拖后腿,也不是移动影像木桶上最短的木板。另一方面,搭载独立 ISP,有着不低的门槛。现在高通、联发科等这些上游芯片厂商还未有针对智能手机的独立 ISP 推出,想要搭载独立 ISP,可能还要依靠自产,目前能够自产芯片的手机厂商并不多。

再者说,现在的独立 ISP 还未展现出应有的优势,用体验过 MIX FOLD 智健的原话,MIX FOLD 的相机并没什么不同。也就说无论是「液态镜头」,还是独立 ISP,更像是为未来的产品布局,积小流成江海。

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