手機廠商們的真假AI相機
美國消費電子協會首席經濟學家肖恩•杜布拉瓦茨在他那本《數字命運》中提到了這樣一個觀點：
數字技術和裝置的蓬勃發展，預示著一個人類新時代的開始。除了數字硬體的風靡，人類未來十年的生活將以“全數字化”和“物聯網”為特色。數字化所帶來的資料浪潮將以聞所未聞的量級席捲我們的世界，滲透進我們的生活。
可不是，多數人想不到的我們一張自拍照的背後，都在不斷融入數字化和AI。
2017年穀歌在Pixel 2代手機上加入了自研AI單元，首次實踐“AI計算拍照”。此後，用AI改善拍照質量似乎就成了手機廠商們的共識。
谷歌此舉甚至還在“倒逼”華為海思、聯發科等廠商在最新的SoC硬體上提供AI元件，方便手機廠商進行AI相關的功能開發。
一股晶片級AI相機的潮流席捲而來，不同流派、不同公司在標準、技術之間相互爭鳴，共同推動了技術的演進。
一
AI相機流派
營銷也好，實打實的進步也好，為了追趕AI這個概念，手機廠商、處理器廠商都在打AI牌。以至於晶片甚至在相機這個點上都在拼AI。不過，出於成本考量，AI相機正在形成不同流派。
1、APP演算法加強派。演算法加強派只能算是營銷噱頭，主要集中在千元機上。
和美圖秀秀這類應用通過演算法修改圖片差不多，可以理解為手機相機APP自帶演算法調整功能。紅米Note5、vivo X21這類市面上的“千元雙攝”大多用的是是這種方式。
APP自帶演算法調節的確可以讓照片增強對比度或是通過演算法加強景深。問題在於，本身硬體有限，晶片和攝像頭裡都沒有專門的AI處理單元，一到夜晚就會導致畫質不佳，原圖成像不佳，APP也很難有太大的作為。
2、攝像頭+雲端計算派，在攝像頭區域裡有一顆專用影象處理協處理器。
即ImageProcessing Unit （IPU），專門用來結合雲端計算與演算法叢集處理AI拍照與視訊任務，谷歌Pixel 2就是最典型的案例，這也是為什麼Pixel 2單攝像頭就能搞定其他雙攝像頭背景虛化的主要原因。
這顆IPU是一顆可程式設計處理器，共有8個核心，每個核心有512算術邏輯單元（ALU）。在移動裝置上，ALU每秒能進行超過3萬億次運算。ALU主要是用Halide來進行影象處理，用TensorFlow處理機器學習。
從營銷的角度來看，這套技術基本只有谷歌能用，能實現的功能及支援的第三方應用有限，須要搭載谷歌自研晶片也增加額外成本，基本上只會被Pixel的極客使用者認可。國產手機廠商的雙攝、三攝、四攝可以在直接觀感上征服使用者，何必用單攝。
3、晶片處理器派，也就是在晶片處理器中，加入了一顆用於AI計算的晶片。
華為、蘋果、三星接連在處理器中加入了獨立神經網路處理單元，稱作為NPU——比如華為麒麟980。
聯發科其實比高通、三星都走得更快一些。早在2018年3月，聯發科就改進加強了AI硬體處理單元，將其稱之為APU。當時釋出的Helio P60直接加入了雙核APU——也就是兩個獨立AI處理單元。這樣的處理單元專門用於應付拍照、視訊操作。2018年底釋出的Helio P90，其中AI專核已升級為APU2.0，為手機提供了強大的邊緣AI算力。
聯發科在這幾個派別的爭論中還提出了真AI相機的標準，實現晶片級的真AI相機——從影象感測器sensor尺寸、AI效能、ISP技術三個維度為使用者打造真正的AI相機。
高通依舊執著於CPU/GPU/DSP模式期間，聯發科已經迭代了三代APU產品，已經在晶片中採用了提升AI效能，改善使用者相機體驗的策略。
在APU 2.0 架構的支援下，當手機在多核多執行緒處理AI 任務時，手機反應速度能更快、更省電。AI運算效率提升了，功耗和所需的頻寬更少了。
二
晶片派的崛起
在2018年年末，APP演算法加強派基本已經被主流手機廠商淘汰，至少是在旗艦機上淘汰。攝像頭+雲端計算派太過小眾，而且不適應國內營銷環境，同樣沒能成為主流。晶片處理器派則是躍升為了所有手機廠商的第一選擇。
原因很簡單，手機相機硬體、使用者應用需求以及相機自身玩法越來越多樣了，很多問題只能靠硬體來解決。
就像過去手機處理器“核戰”的年代，雙核、四核、八核、十核就是帶動效能的最佳方式。用AI晶片這種硬體思路面對所有使用者問題，同樣是最簡單、最直接、最乾脆也最有效，但也需要技術積累的作法。
1、手機相機成像的整體升級
手機相機CMOS有個核心引數，是CMOS的整體尺寸，俗話說“底大一級壓死”，好的旗艦機Sensor畫素尺寸≥1.55μm，大底往往在暗光環境中可以捕捉到更多訊號，畫面更純淨，噪點也更少，夜晚表現往往非常突出。目前市場上符合這一標準的感測器有MIX586，MIX378，MIX380等。
大底當然也有壞處——它需要處理的資料更多。過去原本做ISP影像處理的相機DSP在Sensor畫素尺寸≥1.55μm的大底上就會顯得相對吃力，容易導致相機發熱，功耗增加。除非手機效能真的足夠強勁，才能帶得動≥1.55μm的大底。
（高通驍龍845的影象處理策略）
未來≥1.55μm的大底必然是中高階手機的標配，想要施展人工智慧的作用，必須要有強大的AI效能支撐。同時，晶片上的ISP帶來強勁影象處理能力可以提升畫質表現。聯發科提出的“真AI相機”概念：CMOS Sensor感測器畫素≥1.55μm，AI效能跑分≥21000分，Imagiq 三核ISP技術，三個指標加持，才是“真AI相機”，的確是保障手機AI相機的功能性和成像表現的基礎。
聯發科Helio P90的三核ISP技術帶來了強勁的影象處理能力，可以提升畫質表現，能夠輕而易舉帶動≥1.55μm的大底。所以你可以看到，2018年年末，高通在驍龍720以及驍龍855上都加入了NPU模組，目的就是跟上行業潮流。
2、短視訊、直播創作的風潮
短視訊、直播的風潮同樣在側面壯大了AI晶片派。2018年，網際網路行業最熱的概念除了AI，就是短視訊——抖音、快手、微博、微信都在加強短視訊功能。使用者通過短視訊創作內容、分享生活已經成了一股潮流。短視訊社交甚至也在成為巨頭們發力的方向。今日頭條推出了多閃，微信則是在推出即刻視訊。
不過，我們不得不說，現在大部分視訊都是“AV畫質”。不僅解析度不夠高，畫面抖動也太厲害。原因就在於大部分手機的攝像頭沒辦法處理如此大體量的資料，而且受到了網路頻寬的影響。
隨著2019年5G手機的釋出，未來使用者使用短視訊的需求只會愈加龐大。晶片廠商也不得不跟進——加上了專門的攝像頭AI處理單元。
像聯發科Helio P90這樣的處理器，因為具備AI智慧ROI區域偵測技術，可以實現重點區域編碼，提升視訊位元速率和壓縮質量，直播畫面時可以更清晰。在多個直播平臺都有明顯的畫面質量提升。5G時代即將到來，視訊必將是內容層面的主流趨勢，這項技術抓住了視訊平臺的痛點。
我們可以斷言，2019年-2020年，AI處理單元的視訊處理能力會成處理器標配。
3、相機的玩法越來越豐富多樣
事實上，相機的玩法也越來越多樣豐富，比如說蘋果的FaceID和Animoji等一系列功能。甚至連百度輸入法之類的第三方軟體也在安卓機上照搬Animoji。
Animoji的原理是通過一個ARKit應用來記錄實時更新的面部網格。使用深度對映來繪製臉部的二維紋理。最終的效果十分逼真，模仿出3A級遊戲中的那種動畫效果。玩過3A級遊戲的使用者都知道，遊戲畫面渲染對處理器要求非常高。挪到手機上拍攝時同樣如此——這對相機處理的能力要求也極高。
另外，安卓廠商還在探索其他玩法，比如實時虛擬化身、實時多物識別、焦點直播、人像留色、人臉偵測、AI降噪抓拍、AI降噪夜拍——這些都需要晶片級的AI處理能力來支撐，聯發科 P90這樣的處理器恰恰具備這些功能，能夠過往旗艦機上才具備的功能，搬運到中高階手機上，讓大眾都能享受這些玩法。
三
新的超車賽道
過去晶片處理器市場是個簡單的上下游關係——上游處理器廠商供貨，下游手機廠商採購。在這種關係之中，處理器廠商往往掌握了話語權，一款晶片採購量、採購價，基本都是由處理器廠商說了算。
但是在今天，處理器的CPU+GPU效能已經不再是評價一款晶片的唯一因素。在處理器甚至還要考慮AI處理器的效能。
像在AI Benchmark上的跑分中：麒麟980為21526分，聯發科Helio P90為25645分，剛重新整理的高通驍龍855為27356分，位居榜首。
可以說，AI晶片正在成為處理器戰場的超車賽道。過去晶片廠商在和手機廠商的關係，在生態鏈中的地位是絕對領頭羊，掌握了壟斷式的話語權。但現在已經不是單個廠商自娛自樂，控制CPU、GPU效能就能左右手機廠商時代了。
因為晶片廠商不僅僅需要根據手機廠商的需求去提升AI演算法、算力，還需要和網際網路巨頭以及人工智慧公司合作，推進AI的生態發展。因為很多AI應用也需要處理器廠商和第三方網際網路廠商共同合作實現。
比如說AI處理器的人體姿態識別這樣的技術，並不是靠處理器廠商一家實現的，它需要曠視這樣的廠商作支撐。曠視科技就和晶片廠商共同合作開發出了包含安全人臉識別解鎖、先進影像處理、單鏡頭背景虛化、智慧物體以及手勢識別、智慧相簿分類等AI 應用。
在類似這樣的合作中，產業鏈是個相對平等互動、攜手共進的關係，它更像是一個開放合作的生態，而不是過去壟斷打壓的一言堂。真AI相機，並不是靠一家廠商自己悶頭開發而成的，而是更多廠商共同合作、對接、制定標準形成的。聯發科在這方面恰恰比一些壟斷性巨頭姿態更平，做得更好。
壟斷、霸權，在AI產業鏈與手機晶片日益融合的環境下，對使用者、對自身並沒有太多好處，甚至還在阻礙行業的進步。開放、合作，才是保持行業進步的動力。
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作者：深幾度，獨立撰稿人。微訊號852405518，公眾號“深幾度”，歡迎署名轉載。
作者系鈦媒體2015年、2016年、2018年度作者；
新浪創事記2018年十大作者；品途網2016年度十大作者；騰訊科技2015年度最具影響力自媒體；
ZAKER新聞2018年卓越媒體榜星級觀察員。
關注人工智慧、移動互聯、數碼家電的產業融合，文章在介面新聞、今日頭條、搜狐、騰訊、新浪、網易等40餘平臺釋出。
