定制影像传感器“新赛制”由OPPO Reno7系列鸣发

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2021-11-29

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  前言

  自2019年初代Reno横空出世,正式接过R系列的权杖开始,OPPO就开始把Reno产品线逐步打造成影像体验与设计质感相互辉映的格调之作,整个历史并不长,但过程却不简单。三年时间,7代机型,纵观整个移动终端市场也是屈指可数。说得再直接一点,虽然在更迭节奏上OPPO对Reno机型颇有些“放任”的感觉,但细看之下却又有清晰的产品着力点之脉络——除了坚持潮流设计的感官满足之外,影像拍摄尤其是视频影像拍摄的代系进化史被塑造得非常立体。在大众的印象中,自Reno2开始,强化视频拍摄体验的产品力策略就一直是OPPO对Reno核心定义的关键一环。

  今日,作为2021年OPPO重点机型的收官之作,也作为Reno产品线的第七代作品,OPPO Reno7系列所需要承载的市场使命技术使命不言而喻。在早已抛开“原始的堆料竞争”的凡俗之后,OPPO凭借更加业精于专的姿态为热衷手机影像拍摄尤其是视频拍摄的消费者提供了Reno7系列,并为其准备了独家且深度定制的旗舰级前置IMX709传感器。围绕IMX709传感器,OPPO甚至完成了硬件层面的迭代革新,进一步巩固了从Reno5系列开始发力的“人像视频”体系。

  “定制影像传感器”在如今并非一个新鲜的概念,但凡属于几个头部品牌的当红产品,几乎都有各自“定制影像传感器”的存在。无论是索尼还是三星,也都乐于为各家提供“按需定制”的影像传感器。那么这次OPPO搭载于Reno7系列上的索尼IMX709到底有何特殊之处,竟担得起为一款机型扛鼎的荣光?

  一切皆为“可感知的竞争”

  无论是否有拍摄的天赋,所有人都会用到手机的影像拍摄功能,因为其成片结果容易形成对比,色彩表现、细节保留、变焦能力、影像防抖都能够主观感知。其实不单单是Reno产品线,过去我们几乎每一次聊到OPPO的新机型,都会在影像配置章节留下重墨。OPPO Reno系列的影像主张是帮助用户“轻松拍出最美人像”。但只有内行才知道,为了实现这一主张,手机影像技术(硬件与软件的组合)必须能够帮助大众捕捉生活中的高频和高光场景,才能随手拍得清晰——呈现“于眼于心的美好画面”,并不容易。

  对于各个手机头部品牌而言,“定制Camera Sensor”(定制影像传感器)一直都不是一道选答题,而是必答题。毕竟,影像传感器的上游供应端就那么几家,其技术壁垒和独占性,与处理器平台的供应端相比也不遑多让。“定制Camera Sensor”能够让品牌端按照自己对于目标机型的前期规划(或者叫产品系列化战术思路),提出对影像传感器的要求,这已经是属于在产业链具有一定话语权的几家头部手机品牌所享有的资格了。换句话说,小品牌几乎没有主动要求“定制Camera Sensor”的可能性。

  但即便是几家头部手机品牌,对于“定制Camera Sensor”的操作也是各有客观考虑。客观来说,每一个手机行业的头部品牌都在影像组件的领域倾注了各自的心血,配得起“千秋各表”。常见的情况是,各品牌先按自身产品整体指标,对影像传感器提出需求的“二次优化和调校”定制模式,以索尼为代表的影像传感器供应端尤其深谙此道。这种“不太费事又利润丰厚,以传感器配合预设好的软调校”之操作,双方都会皆大欢喜——效果还不错,卖点又明显。

  何况,越来越强的Soc所支撑的高算力搭配几乎没有区别的底层系统,各家同期的安卓旗舰其实很难实现碾压式的拍摄画质差异——这当然也包括了“定制Camera Sensor”的加持,可各家都有啊。毕竟,差异化不是“做得不一样”,而是“因为做得不一样,所以比别人好”。

  OPPO对此早有自己的想法。记得两年前的OPPO未来科技大会,陈明永的“万物互融”概念,提到手机作为日常使用最多的电子设备,是其中最重要的一环,而这一环里的核心组成部分之一就是“图像传感器底层开始重构的影像系统”。从某种意义上说,从2019年末开始,OPPO对于“手机拍摄”这件事的野心,正式上升到了产品全局发展的战略定位上。

  接下来,从Reno3系列到如今的Reno7系列,亦包括Find X2系列和Find X3系列,每一套OPPO的重点产品都为“手机拍摄”这件事交上了符合时代特征的答卷。过去我们常说,OPPO希望每一个用户都能享受影像带来的快乐,随时随地轻松记录生活中的美好,毕竟手机摄影是最接近生活的摄影,也是最高频的摄影应用范畴。很多人知道OPPO历年的主力机型都在手机影像方面有着自己的独到底蕴和坚持,但并没有多少普通用户知道OPPO的这份底蕴和坚持源于怎样的积累。

  把时间轴从2019年再往前推进,OPPO在过去八年时间里,早已经是定制影像传感器领域的“老饕”,其经验与心得均谓之丰富,深度定制的九颗CMOS传感器(包括今日的IMX709)从历程上也能看出OPPO的思路进阶与转变。一切,皆为“拍摄”这件事,这件“可感知的竞争”。

定制影像传感器“新赛制”由OPPO Reno7系列鸣发 (http://www.k-yun.cn/) 手机 第1张

  关于色彩与光的电子进化论

  聊到这里,有必要说说RYYB与RGBW两种感光元件的特质。提到RYYB,自然会提到华为。华为RYYB镜头最大的优势就是夜晚拍照能力,能在暗光条件下获得更多的光线信息,由于RYYB是华为的专利,因此除了华为和荣耀之外其他品牌基本上不会用到。本质上,RYYB是建立于“RYYB色彩能够满足普通用户对照片色彩需求”的基础上,而不是认为“RYYB与RGGB在色准上差异很小”的基础上。这就引发了另一个结果:色准的代价换来的是在暗光拍摄能力的大幅提升,大幅扩展了手机用户的拍摄应用场景,很多过去用手机无法拍摄的场景,现在变得能拍了,而且效果还不错。优势和劣势综合起来的结果,大概率是用户可以在更多场景拍摄视觉上好看的照片,这是改善了用户体验。

  实际上,暗光拍摄是专业摄影师几十上百年来一直以来面临的问题,并围绕该场景发展了大量的附件和拍摄方法。随着CMOS电子技术的进步,可用ISO从胶片时代的100或200大幅提高到现在少则ISO 12800的局面。过去数十年来色彩还原的工作主要都是基于RGGB,而RYYB依靠算法在色彩还原上的目标顶多也就是赶上或接近RGGB,很难看到有超过的可能性。换而言之,RYYB带来的优势是有限的,渲染的“美感”在有些人看来不算美感。

  那么轮到全新RGBW的感光方式出场了。虽然RGBW理论上并不能完全避免RYYB对色彩的偏差式渲染,但由于四合一像素聚合技术中白色(W)像素的加入,可以记录更多的亮度信息,后期修正的空间冗余理论上也会更大。当然,从RGBW设计来初衷来看,W的存在必然是为了提升拍照的亮度,因为这相当于有两个RGB同时进行光线信息采集,RGB负责采集色彩信息,而W负责采集亮度信息。

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  当然,无论是RYYB、RGBW还是RGGB都需要通过猜色、去马赛克、颜色校正、去伪色等等一系列算法才能得到最终我们看到的图片。我们最终看到的照片都是算法加工出来的(包括前面提到的ISP芯片的意义)。所以,RGGB、RYYB、RGBW最终呈现的不同效果,本质上就体现在一系列算法上,OPPO为IMX709配置全新RGBW传感器就是为了有效解决算力不足、信号串扰导致的偏色和伪色等问题。

  “比别人多迈出一步”

  这里我们还必须引入另一话题,关于ISP(图像信号处理器)的自研。主流手机Soc芯片都会集成ISP模块,所以对于大部分人来说,ISP的存在感仿佛并不高,但是,我们所有拍摄的图片都会先经过ISP优化处理,随后才会呈现在我们的眼前。ISP对图像所做的每一项调节都会决定最终出片效果,ISP的表现会直接影响到手机影像系统效果。

  TIPS

  当手机图像传感器接收到光信号后,手机SoC芯片内置的ISP模块会根据拍摄环境决定曝光策略、实现对焦等。当你点击拍摄的瞬间,ISP会对获取到的原始图像信息进行处理,比如对画面降噪、优化画面色彩、增加锐度、实现HDR效果等,尽量把原始图像还原到接近人眼看到的真实视觉效果。

  现在几家手机头部品牌基本都有自研ISP芯片的成果,包括OPPO在内(这个话题我刊之前已经有过报道,随后会持续跟进)。为什么各家都热衷ISP的自研?大部分旗舰手机通过对图像传感器、镜片、软件算法等升级,不断提升影像系统的成像质量以及可玩性,厂商们也在寻求影像系统的突破点,给用户带来更好影像体验的同时,还能提升产品竞争力,而ISP就是其中一个“显性重点”——技术难度适中,自主发挥的空间比较大,看哪家“更会P图”也容易赢得用户欢心。

  于是,通过自研 ISP 芯片(入门相对简单),各家品牌都能够有效解决上面提到的问题。自主设计ISP芯片,可根据手机产品具体需求实现更有针对性的定制,充分发挥手机影像系统实力,更容易实现影像系统突破。并且,不用担心不同SoC平台之间ISP模块差异,无论是骁龙还是天玑,成像质量的控制权留在品牌端手里。总之,ISP芯片能够进一步提升影像系统的表现,直接在手机上发挥作用,用户很容易能够感受到ISP 芯片带来的“成像好处”,直观有效。那么新的问题来了,当“每家都有自研ISP”的时候,影像拍摄的差异性优势又如何体现?一场陷入内卷的影像竞赛,回到原点。

  所以,OPPO选择把自研图像处理单元封装到定制的图像传感器之内,首次实现“算法硬化”的策略,等于在“自研ISP竞争”这个必走的赛道之外,又开辟了一条新路,从更本源的位置提升了影像成片效果的竞争力——我不仅会“后端P图”(褒义),我还要在成像的前端就开始体现“OPPO的实力”。

  IMX709,迄今独一无二的“定制玩法”

  大底和大光圈,是保证“通光量”的两大要素,也是各家争相定制Camera Sensor的诉求点。但这就引发了新的问题:大底大光圈难以成为真正的技术护城河,你能有,我也能有。现实是,手机图像传感器的尺寸在最近两三年间快速增长,目前头部品牌的旗舰机型都各自用上了尺寸相当的定制大底,甚至1英寸的大底也并不遥远。如何“形成技术护城河”是头部品牌都在思考的问题。

  之前华为果断抛弃RGGB转而埋头研发RYYB,也是因为深知大底所带来的技术优势很快就会被对手追赶上。既然影像传感器本身没办法建立绝对优势,那就只能另辟赛道了。有选择RYYB感光方式,也有选择RGBW感光方式,那OPPO就来一招“双份加持”,为RGBW加上“硬料”(图像融合单元)。毕竟,构筑对手无法复制的技术壁垒,自身的影像实力才会被真正认可,这远比DXO上风水轮流转的“排行榜第一”有价值得多。

  于是,Reno7系列搭载的这颗IMX709是OPPO与索尼联合开发的旗舰级前置传感器。注意,“前置”的标签,更要注意“联合开发”这个关键词——它不是传统意义上的“定制”概念,而是深度参与和深度定制的具象化。

  这“联合开发”四个字的直接结果,就是让IMX709拥有了全球首发的全新RGBW技术,并首次被RGBW算法写入到传感器硬件层面——IMX709内部封装OPPO自研图像处理单元,实现行业首次“算法硬化”,让传感器具备更高的处理效率和平台兼容性。

  显然,这一标杆性的举措从本质上就有别于通常“定制Camera Sensor”的“提需下料”方式。也可以说,OPPO等于把硬件级DOL-HDR技术置于前置镜头组件之内,这让Reno7系列有了之前各家机型所不具备的独特优势(这个优势会在之后的OPPO乃至“欧加系”的重点机型里被持续放大,我们可以拭目以待)。

  “深度参与”和“深度定制”绝不是一句空话,OPPO全新的RGBW传感器的意义和现实作用非常明显。从硬件层面来说,IMX709传感器逻辑层采用22nm制程工艺,是目前行业内制造工艺最先进的手机影像传感器,同等性能水平下功耗降低30%,更省电。

  同时,IMX709传感器的W通道(白色)进光量相比传统RGGB的G通道(绿)大幅提升,从而能够获得更高的信噪比。实际上,IMX709 AON模式信号输入也是RGB和W融合的信息,通过sensor 内部神经网络模块(让sensor具备AI识别能力是索尼重点技术布局方向)基于OPPO庞大数据库训练,再配合90°大角度镜头设计,实现隐私防偷窥等功能

  另外,经过仿真测试,在同等暗光环境下IMX709输出的画面更加纯净——对了,OPPO把IMX709称为超感光猫眼镜头。

  我们还注意到,IMX709在四合一像素聚合技术的基础上,配合DTI像素隔离技术,OPPO将自研四合一像素聚合等一系列算法写入IMX709传感器的硬件层,形成独具优势的“图像处理单元”,提升了算法执行效率。这就是今日热搜“手机行业首次实现自研影像算法硬化”的技术解读。简单理解,OPPO自研图像处理单元运行着包括OPPO自研四合一像素聚合算法、RGBW还原算法等在内的一系列算法,影像处理效率更高,对不同SoC平台的兼容性也更高。

  总之,像OPPO这样热衷于手机成像传感器的联合开发与深度定制的品牌,鲜见。或者说,像OPPO这样热衷于深度参与到手机影像闭环生态构筑之中的品牌,鲜见。

  “人像视频大师”

  书接开篇。在手机拍摄全面进入“视频强化趋向”的时代,OPPO当然已经感知到手机用户的核心需求变化。只不过,视频拍摄与静态拍摄一样,长久以来我们在夜间或暗光场景下的成像效果始终不能尽如人意,OPPO既然有着超过十年的影像技术积累,那么它对于深入传感器底层构架以及重构能力是有信心的,普通形式的传感器定制方案已经没有兴趣。同时,区别于友商采用的纯硬件堆料或纯软件方案,OPPO选择软硬结合的方式,在保证手机设计美观和手感轻薄的情况下,以自身全程参与的感光元件来提升影像效果,更得心应手。

  所以,这颗CMOS被用于Reno7的前置镜头之上,能带来暗光环境下拍摄人像视频时的多项提升和增益。值得注意的是,IMX709传感器本身也具备RGBW运算能力,也能够为Reno7系列的光斑人像、AI视频增强3.0、人像模式2.0等影像功能提供更好的支持(这也是减轻处理器平台算力负担的一种举措,这两年各大品牌都有类似的研究方向)。

  毕竟,现在用户对于“拍照”的需求,倾向于自拍的比例越来越大(这越来越大的比例中,视频自拍的加成尤甚),Reno7系列找准了方向,OPPO自然会“下重手”。作为这次Reno7系列的最显著卖点,也作为目前感光能力最强的前置影像组件,IMX709传感器注定会成为OPPO打造影像拍摄技术壁垒的一招妙棋。

  要展开这个话题,则要从“‘视频赛道’猛然提速”的切入点开始。OPPO的高明之处在于给Reno系列赋予“业精于专”的灵魂,安安心心地做好一件事——持续玩透视频拍摄,把握住5G时代的应用热点方向,而不是“过于求全责备地堆木桶”。想起来,OPPO自Reno2开始,对视频拍摄的极致优化之途已经迈了五大步了,从Reno2和Reno3的防抖,到Reno4的夜拍,到Reno5的人像,再到Reno6的进一步强化焕采人像,每一招都契合人文大道。显然,这次Reno7系列在视频拍摄方面的提速会更加明确——不然,也不会自信地强调其“人像视频大师”的特质。

  首先,前面我们提到IMX709的硬核实力根本体现,就是“更强的感光能力”。相比Reno6采用的IMX615,IMX709感光性能提升60%,噪点降低35%。在这个硬性前提下,Reno7 Pro和Reno7在自拍时能够很从容地实现逆光和夜景等大光比场景对人像细节的表达。

  同时,超感光猫眼镜头能够根据自拍人数实现智能广角切换,80°与90°视角的区间能够容纳更多美丽的脸庞(Reno7标准版则为85°),从而容纳更有趣且宽广的“色彩记忆”。当然,在不同视角下Reno7系列也支持视频模式人脸畸变矫正——这对于热衷拍集体自拍照的用户实在太友好了。总之,IMX709让超感光猫眼镜头同时具备主摄、广角、黑白三种拍摄能力,这其中的玩法本身就充满了实用主义和浪漫主义的根基。

  其次,算法的优势一直是OPPO的强项。我们熟悉的“月光夜景算法”“Live HDR算法”“人像虚化”(这是最能哄女友开心的模式,试一次就爱不释手)等算法,配合硬件级DOL-HDR,整个操作空间的乐趣性不言而喻——作为全球首颗支持硬件级DOL-HDR的前置镜头,Reno7两台机型在“自拍视频”时,动态范围提升200%,信噪比表现更好,画质出色是情理之中的事。

  当然,更多的软性调校模式也续发扬。如“情绪滤镜”“光斑人像”(在Reno6的光斑视频人像基础上对人像肤色进行优化和提升,叠加美颜效果)“多景同录”“AI视频美妆”“AI焕采美颜2.0”(Reno6时代备受好评的存在)“闪速抓拍”以及“视频超级防抖”等等,这里就不赘述了。

  至于Reno7 Pro后置的那颗IMX766主摄,已经有多款机型诠释过它的效能了,包括之前的Reno6 Pro+和Reno5 Pro+。简而言之,在延续FDF全维人像视频技术系统的同时,这颗OPPO与索尼联合开发IMX766旗舰传感器,无论在传感器尺寸、单个像素面积大小、像素数量、对焦能力、HDR等多个方面都有着非常优秀的素质。依靠这颗Sensor的实力,Reno7 Pro完全可以胜任我们多场景下人像拍摄的需求。

  后记

  正如前文所说,“轻松拍出最美人像”是OPPO打造Reno系列人像视频标杆之作的初心,OPPO自研技术驱动着Reno系列影像技术和体验不断升级。从AI视频美颜到AI视频美妆,Reno5和Reno6两代产品帮助用户在视频拍摄过程中实现由我定义的美。为了让我们在更多光线环境下随时随地记录美好人像瞬间,Reno7系列带来一系列自研影像黑科技,让每个人都能拍出质感人像。这其中,尤以我们前面提到的“双定制大底”方案为甚,或者说这也是Reno7 Pro最引以为傲的所在。

  另外,既然有“双份加持”的效能,IMX709如果只是继续用在前置影像组件上,会不会有些屈才了。答案是肯定的。我们也可以大胆预测,在之后的OPPO诸多机型上,IMX709加入后置影像模组乃至担纲重任是必然的。毕竟,软硬件结合的RGBW方案,被OPPO寄予众望,本身也有巨大的潜力可挖。如果我们在OPPO之后的旗舰机型后置镜头群组中发现“IMX709所构建的专业人像镜头”,也在意料之中。

  总之,IMX709的出现,让定制影像传感器产生了“新赛制”,即便随后其他品牌也有类似运作定制传感器的玩法,OPPO也已然抢得先机。

THE END

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