幾奈米間風雲:手機攝影的制高點爭奪戰

naojiti發表於2022-02-25

今天,AI之於智慧手機的必要性和重要性,已經不言而喻,甚至出現了“無AI不手機攝影”的說法。不過,當越來越多的手機品牌和廠商開始為攝影注入AI,原本被看作差異化能力的AI,似乎也演變成了一種同質化的宣傳口徑。

在一片“亂花漸欲迷人眼”的AI叫囂聲中,哪些廠商手裡握有真正的技術底牌和創新能力?究竟能夠給手機攝影帶來了哪些實質性的提升?其中一個差異化的指標可以是:是否有自研AI晶片。

這既是一種底層能力。作為AI落地的算力支撐,如果沒有晶片的支援,以及軟硬體協同,手機在跑影像演算法時很容易出現算力不足、耗電量大、執行緩慢、識別處理效果不理想等情況。

也是一種頂層優勢。在全球範圍內,擁有自研AI晶片意味著可以最大程度地發揮出硬體優勢,讓影像功能與AI計算更好地結合,革新體驗。具備晶片自研能力的蘋果、華為等,也是這一輪手機AI攝影的引領者,穩穩地佔據高階市場份額。

眾所周知的晶片博弈,讓出了一大塊高階市場,吸引了諸多中國手機廠商競逐。可如同過江之鯽的“高階化”戰略中,誰又擁有“自研AI晶片”這種重量級的底牌呢?

這個節點,OPPO首款搭載自研影像專用 NPU 馬里亞納 MariSilicon X 的雙芯影像旗艦亮相,自然也就肩負了更多意味。

一方面,對於個人消費者來說,全新的NPU晶片商用,帶來手機影像能力的升級,也將加速整個行業的持續創新;

此外,如果國產廠商的自研晶片之路一直走不通,品牌高階化就無從談起,中國手機產業的侷限就一日無法開啟。OPPO 在 3 年時間裡完成了首款自研晶片的設計、研發、量產和商用,完成了從0到1的跨越。

中國手機廠商如何爭奪高階版圖中的制高點,今天我們就來講講,OPPO的冒險與突圍。

戰場:影像能力與AI晶片的對峙

佔領制高點,是很多戰爭中左右局勢的關鍵。比如著名的宋遼對峙,就在長達幾十年的時間裡,展開了一場爭奪制高點的軍備競賽,北宋修建料敵塔,大遼就趕緊修座更高的智度寺塔,接下來北宋又“後來居上”,修建了更高更大的開元寺塔。可以說,爭奪制高點對軍事警戒起到了至關重要的作用。

如果將高階市場看作一個戰場,那麼晶片就是當之無愧的制高點,也是一個少有中國手機廠商能攻克的巨大痛點。

缺少自研AI晶片,至少在兩個方面埋下了隱患:

1.“爽感”無法即時滿足。在手機影像功能中引入AI,本質目的是希望透過AI算力與演算法的應用,高效實時地進行影像處理,讓使用者在拍攝過程中就能夠感受到智慧計算的魅力,按下快門的一刻就“大師附體”,但傳統晶片算力不足,需要將照片上傳到雲端完成計算,這種延遲自然會影響使用者體驗。而依靠CPU+GPU的傳統移動運算模式,處理AI任務比較吃力,增加了手機能耗。要在本地完成AI計算,解決方案當然是引入NPU晶片來專門負責卷積神經網路的計算。

2.“差異感”無法實現。如今廠商熱衷搶首發,根源還是消費者有差異化的需求,希望獲得新的體驗。但依靠供應鏈廠商的通用方案,不可能實現真正的差異化。只有自研晶片,才能真正打通垂直鏈路,從底層定義創新。登東山而小魯,登泰山而小天下,想要進入高階市場,開啟“技術版圖”是毋庸置疑的發展方向。

OPPO想要攻下“自研晶片”已有三年之久,組建超萬人的研發團隊,在2021 未來科技大會上,創始人陳明永還堅定地表示,會持續投入資源搞自研晶片。

圍城:最強技術關隘,OPPO的遣兵調將

當然,我們對中國手機廠商的晶片突圍也不用過於嚴苛。“為什麼不自己做晶片”這種問題,類似於“為什麼不上清華北大”,是因為不喜歡嗎?

晶片作為一種高門檻技術,放眼全球也就蘋果、華為、谷歌、英偉達、高通等少數企業跑通了。OPPO雖然建立一定的技術壁壘,但在自研晶片上還是個新人。面對這個最基礎、最具挑戰的領域,既要有啃下硬骨頭的自信,也要避免有勇無謀的莽撞和盲目投入。

剛剛亮相的OPPO首款自研影像專用NPU,讓我們可以看到OPPO如何在基礎晶片領域裡排兵佈陣:

第一顆棋子,放在了效能。浮點數的運算能力,也就是FLOPS(floating point operations per second每秒計算的浮點數目多少),是衡量移動AI晶片計算能力的關鍵指標。OPPO的首款自研NPU馬里亞納 MariSilicon X晶片,採用了DSA專芯專用架構,結合先進的6nm工藝製程,能夠提供等效高達 18TOPS 的 AI 算力,可以幫助夜景影片等AI任務擺脫算力不夠的桎梏。

第二顆棋子,放在了影像。作為一款影像專用NPU,馬里亞納 MariSilicon X晶片的加持,讓OPPO最新旗艦系列的影片處理能力,透過AI實現了全面進化。比如基於強大的算力,大幅提升了影像處理速度,驅動智慧HDR融合演算法的執行,最終令畫面動態範圍比Find X3 Pro提升了4倍,達到了驚人的20bit 120db(20TOPS)。

第三顆棋子,放在了演算法。決定手機影像能力不只有硬體,還依賴於軟體演算法與硬體的深度整合調教,想要做好影像旗艦體驗,必須把整個影像鏈路上各個環節控制在自己手中,包括感測器、晶片、演算法等。此次OPPO Find X5 系列搭載的行業首個硬體級雙 OIS 防抖方案,就是演算法與硬體的融合方案,硬體上的五軸防抖能應對各種方向的運動軌跡。AI演算法則對場景進行識別和精確降噪,軟硬結合帶來極致穩定的影片畫面。

第四顆棋子,放在了能耗。AI雖好,用一會兒電沒了可不能忍,因此AI晶片必須解決實時計算的耗能問題。OPPO採用了SoC+NPU的“雙芯”模式,讓SoC整合晶片驍龍8 Gen1和AI處理單元馬里亞納 MariSilicon X,共同發揮作用,針對不同的任務型別各司其職,組成手機核心運算的左右大腦,超低功耗的同時帶來極致的效能表現。

四枚棋子,分別點在了關鍵位置。當這些技術關隘被一一解決,OPPO的手機影像突圍,也就如箭在弦。

衝鋒:AI影像的質變與新武德

從技術革新性上看,OPPO的首款自研影像專用NPU確實突破了很多技術瓶頸,但比武就要講武德,最終還是靠實際效果來驗證。

搭載馬里亞納 MariSilicon X的OPPO Find X5旗艦系列,在影像上有哪些差異?

研究之後,我認為變化主要來自三個方便:

1. 現有能力的升級。

澎湃算力與軟硬體整合,帶來的是手機影像能力幾個關鍵項的持續精進。

更清晰,算力能夠支援流暢的資料計算,處理速度也大幅提升,每幀畫面均進行畫素級 AI 降噪處理,讓夜景影片從1080P 的畫質走向4K清晰度。

更真實,不同於簡單粗暴地疊濾鏡、加元素,自研晶片也為3A 演算法的自研開發提供了基礎,從而能夠針對性地去解決色彩問題。在一些純色或大面積混淆色的情況下,帶來更準確的還原,讓畫面更加真實。

2.從無到有的創新。

更強大的能力,也讓AI應用創新有了開發的土壤。OPPO Find X5旗艦系列的影像能力,就讓習慣了美顏、濾鏡、貼紙、AR等AI應用的使用者,依然還能產生“原來還能這樣”的驚喜感,比如:

原來,不用在系統相機和第三方軟體之間反覆橫跳,也能拍出高品質畫面。

以往在使用社交軟體、娛樂應用的拍攝功能時,畫質都沒有系統相機的高畫質,很多人只能先用系統相機拍好,再上傳到第三方平臺上。而馬里亞納 MariSilicon X將複雜的計算前置在RAW域,可以直接輸出更準確的原始影像資訊,避免了格式轉化帶來的畫質折損。讓第三方軟體的拍攝效果不必再“將就”,減少了使用者的操作之苦。

3.專業攝影的強化。

計算攝影開始處理越來越豐富的影像任務,如何讓手機攝影表現出超越專業攝影的能力,還需要大量的巧思和創新。

OPPO Find X5系列中的行業首個雙 OIS 防抖方案,就實現了比電子防抖更強的能力。不靠穩定器之類的“外掛”,也能拍出清楚的畫面。有多少同學和我一樣,手機拍照連把畫面拍清楚的及格線都很難達到,拍人物全是殘影,拍風景都很朦朧,全靠穩定器和防抖演算法“搶救”呢。

這次OPPO想了個辦法,直接把“穩定器”給內建到手機裡了,懸浮運動防抖技術透過硬體+演算法,讓防抖一步到位。為了減少來自四面八方的抖動,對幾種不同方向、不同幅度和頻率進行拆解,再用演算法將抖動資料分配到鏡頭和感測器兩個活動元件上,然後透過馬達或記憶金屬帶動鏡頭或感測器產生位移,從而實現了雙重光學防抖的效果,提升畫面的清晰度。

這些影像體驗的創新表明,自研AI晶片與演算法的領先性,讓OPPO成為了一支對高階市場發起猛攻的隊伍。拿下晶片制高點,將成為高階品牌的“新武德”。

新大陸:下一個戰場的生態遐想

從發現晶片這一賽道,到手機影像的能力領先,毫無疑問,OPPO選擇了最難走的一條路。而自研晶片的技術突破,如同內燃機之於工業革命,會成為撬動行業新格局的勝負手。

拿下制高點,OPPO接下來會怎麼走?有幾種情況是很有可能發生的:

1.高階市場的不斷開啟。此前,一大部分讓出的高階市場份額被蘋果拿走,對於國產手機廠商來說,產品才是開啟高階市場局面的核心武器。目前,中國有能力設計並量產 6nm 晶片的廠商只有 4 家,OPPO 是其一,這也使其有能力積極填補並卡位高階空窗期。此前,OPPO Find N憑藉自研鉸鏈技術實現了幾乎隱痕的摺疊屏效果,在高階檔位已經初步開啟局面。根據BCI的資料,釋出1個月全網預約量破百萬,銷量在摺疊屏品類佔比超過20%。Find X5系列憑藉自研晶片,將有機會進一步開啟高階市場。

2.產業競爭點的變化。很長一段時間,國產手機廠商們對於手機創新都是亦步亦趨、跟風頭部品牌,從曲面屏到AI攝影莫不如是,而隨著摩爾定律觸達天花板,想要拉開差距必須提升底層軟硬體的研發能力,提高核心技術。OPPO多年研發投入已進入了收獲期,其發明授權專利已經連續 4 年排名全國企業前三,PCT 國際專利申請連續 3 年位列全球申請人排行榜前十,這些積累也在不斷轉化成創新成果,成為企業競爭的原料和養分。

3.產業生態的良性發展。智慧手機作為移動終端裝置的一大品類,也是最接近消費者需求的入口,直接影響到晶片產業和開發生態的培育。對於中國半導體行業來說,面向終端市場,重點關注影片超分、遊戲高畫質化等領域的需求,提升移動晶片設計能力,更容易實現從研發到商用的良性迴圈,進而一步步茁壯。對於開發者來說,自研、強大、開放的AI晶片,也成為應用創新的基座,能夠更好地釋放想象力。

不難看出,手機行業已經走過了草莽階段,產業成熟期不是沒有創新,而是創新變得困難了,門檻更高了,解決技術深水區甚至無人區的問題,才能許使用者和行業一個未來。OPPO作為一個衝鋒者,其功可欽。

歸根結底,OPPO自研晶片,其實是一個自問自答:為什麼要堅持走最困難的路?答案是,搭建起從晶片到產品再到生態的閉環,建立沒有短板的能力壁壘,才能夠越過溝壑,抵達高階市場的新大陸。

中國人崇尚的境界,是會當凌絕頂,一覽眾山小。晶片是手機的制高點,更是中國廠商的時代舞臺,登上巔峰,才能看到更遠處的風景。

一顆小至奈米級的晶片,是人類歷史上空間最小、戰況極其殘酷的戰場。AI帶來了一系列的風雲變幻,手機影像正在寫出更精彩的故事,而幸運的是,扛旗者必有中國。

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