从摄影“鄙视链”说起聊一聊XDR的安卓化之路

  什么样的照片才能够让人感受不平淡呢?回想一下,你是否曾被一次落日、一场流星雨、一片深邃的海洋而深深打动,但按下快门之后,发现图片怎么也还原不了肉眼可见的色彩与细节。同理,有更多丰富的细节、越接近真实、越能表现光影层次的照片,才能打动人心、值得反复回味。也就不难理解为什么coser们喜欢跟专业摄影师合作了,《刺客信条》中建筑的光影和细节,《你的名字》中璀璨的星河,抑或是《尼尔机械纪元》中2B小姐姐银发黑衣的鲜明对比……得靠专业设备才有可能展现出来。这就涉及到一个专业名词:动态范围Dynamic Range。

  在摄影中,动态范围指的是相机在从最暗到最亮部分所能捕捉到的数据量。标准动态范围SDR信息量相对较小,只适用于一些文字处理、编程等场景。而显示器、手机、平板电脑等则高清影像往往需要高动态范围HDR来展现。

  因为手机感光元件的动态范围有限,拍照时对明暗光影的捕捉就成了特别难平衡的技术挑战。如果按强光确定曝光,容易导致弱光处一片漆黑,按弱光处确定曝光,又会让强光处因过度曝光而泛白。这时候,HDR技术会将曝光程度不同(高曝光、中度曝光、低曝光)的照片自动合成一张,展现出最佳效果。类似于将黑咖啡的苦与白牛奶的甜交融在一起,让口感均衡丰富的同时,保留了各自的独特风味和细节,让人反复回味。2020年,苹果又将XDR扩展动态范围技术引入到手机,将相机对动态范围的掌控拓宽到了新的高度,令画面层次感和视觉冲击性更强。可以说,HDR技术的不断进化,正在给手机影像带来体验上的跨越。

  今天,HDR已经成为大多数智能手机相机、音视频的必备能力,但只有苹果专用硬件才能品尝到XDR的美妙滋味。安卓用户可能会发现,同样是HDR照片,但在浏览相册中的HDR照片时,很难达到像苹果一般通透、真实的效果。一个重要原因是,苹果长期以来的封闭性决定了屏幕、原生系统、HDR算法更容易实现联调,将HDR从采集到显示的整个链路打通。而安卓系统要兼容多元硬件,整合全链路HDR的难度要大得多。那么,安卓用户就注定无法享用全链路HDR或XDR了吗?恰逢安卓阵营首个实现XDR Photo功能的机型vivo X80 Pro推出,很多读者都很好奇跟苹果的XDR技术有何异同?所谓“静态照片的HDR显示”究竟能带来什么?为了帮助大家理解这个创新,我们就从一杯拿铁的故事说起,聊聊全链路HDR对光影的拿捏,需要怎样的技术含量。

  1683年,维也纳人柯奇斯基获得了一批咖啡豆,但当地人并不喜欢这种浓黑焦苦的饮料,于是他将黑咖啡与香醇的牛奶融合,打造出了“拿铁咖啡”的原创版本,从此,维也纳的空气里永远都飘荡着音乐和拿铁的味道。今天,不同的咖啡店能以独特的配方,调配出各种各样口味的拿铁,正如消费者手机中的HDR表现,也会因为手机厂商的相机、算法等软硬件差异而不同。

  举个例子,HDR内容要获得最佳展示效果,往往需要高对比度和高峰值亮度的显示器支持。苹果正是使用了Pro XDR Display屏幕,才能够在HDR显示上获得极致效果。当然,如果素材源本身质量不够,即使有极佳的屏幕素质和算法配合,同样也无法达到最佳效果。很多尊贵的流媒体会员,可能经历过明明选了HDR(杜比视角)模式,但实际显示效果和1080p却没有太大差别,原因可能正在于素材源影响。

  另外,从SDR到XDR的映射过程中,涉及到整个影像系统的联动,包括相机、屏幕、相册、系统、算法等核心环节,这些环节环环相扣,需要有相应的方案策略来逐一攻关,才能保证最终的效果和体验。但整体创新并不容易实现,以往的安卓HDR体验仅停留在采集的环节,当用户再次查看拍摄内容时,就会遇到无法显示HDR的尴尬。

  除了一系列技术挑战,手机厂商对HDR技术的创新还取决于市场认可度的打开。其实安卓阵营也有过针对HDR进行创新,谷歌曾在Pixel 3上应用了其HDR +技术,能够增加安卓手机的动态范围。2017年,三星、LG等韩国企业还成立了移动超高清联盟UHDA,希望为建立移动设备的HDR标准,但该标准并没有在终端市场中获得推广。消费者的认可度与接受度,决定了相关技术创新能否真的进入商用环节。

  不难看出,只有苹果在手机上率先解锁了XDR,并非偶然,而是在多种因素的相互制衡中,受益于封闭生态软硬件一体的基础,寻求到了整体平衡,这才调配出了XDR这杯全新风味的“拿铁”,在以HDR为主流的手机市场中形成了差异化竞争力。毫无疑问,vivo X80 Pro搭载的XDR Photo技术,成为安卓阵营的一次突破。

  如何以安卓软硬件为载体,扩展HDR的风味,调配出和XDR一样极致的影像显示效果,考验着安卓手机厂商的技艺。vivo是如何打造出XDR Photo这杯“拿铁”的?

  第一步,准备“食材”——抓取光。对光源的抓取是光影艺术的源头,手机摄影也有着“底大压死人”的传言,说明感光元件对拍摄效果的直接影响。因此,vivo为vivo X80 Pro配备了1/1.3英寸的超大底主摄,带来更大的进光量;将滤色片升级为独家定制的GNV芯片,以改善芯片反射率、减少杂光及噪声。同时,搭配蔡司T*光学镜头与G+P镜头,增强可见光透过率,能够准确还原物体色彩,获得更纯净的画面。

  这些影像器件,凭借超强光线汇聚能力与镜头解析力,能够实现全焦段的HDR采集,抓取足够丰富真实的光影细节,为后续XDR Photo的技术实现打下基础。另外,HDR需要多张照片合成,因此很考验画面的稳定性,X80 Pro搭载的蔡司人像微云台,防抖角度达到普通OIS的3倍,也给HDR技术的应用创造了前提条件。

  第二步,处理“食材”——还原光。不同镜片、相机设置都可能让照片和真实情况不符,达不到“所见即所得”的效果。专业人士会挑选更高级别的设备、调整白平衡色相色调等参数,以尽可能还原人眼所见,对于使用智能手机拍照的普通大众来说,得益于计算摄影的出现,AI自动调校也能起到很好的效果。XDR Photo技术的AI感知能力,会结合屏幕亮度、环境亮度、照片亮度,进行高低亮区识别及智能分割提亮,尽可能提高白平衡的准确度,让画面更接近真实,光线明暗强度更接近人眼所见,而不是简单地拉高对比度。

  智能技术与强大硬件的软硬一体化协同,在一些特殊场景的适配、局部亮度的调整等方面,表现出更强的效果。以夜景模式为例,XDR Photo功能结合长焦镜头+蔡司滤镜+防抖算法+夜景模式,在黑暗状态下依然能拍摄出清晰画面,并且观感更通透,避免了常规大底方案夜景容易发白的问题,色彩的还原也更为真实。

  第三步,料理摆盘——展示光。不知道大家有没有受过这种委屈,明明给人拍照时很努力地各种找角度、调参数,但拍出来的成果总是感觉普普通通。其实,有时候不是技术不行,而是不懂摆盘——显示的艺术。比如以真实、高级感著称的苹果,在iPhone原生相册中查看HDR照片总是格外明亮,这是因为屏幕、镜头模组、原生相册进行了系统化的打通和联调。那系统与硬件完全分离的安卓手机怎么办呢?

  惊喜的是,这次vivo通过XDR Photo技术,首次实现了相机-屏幕-相册应用的软硬件联动,实现了HDR照片的显示效果。为X80 Pro配备了业界最顶级的三星AMOLED屏幕, 拥有2K(3200×1440)超清分辨率、业界最高E5发光材质(局部亮度最高1500nit),这块屏幕能够让相机拍摄的HDR照片更准确地显示出来,那些采集到的丰富的光影细节既能被“拍到”,也能真的被“看到”,这在安卓阵营中还是首次。

  不难看到,vivo的XDR Photo概念,通过采集、处理、显示三大环节,软件、硬件两个维度,通过全链路HDR的层层突破,才最终调制出“美味”体验,撬开安卓入局XDR的机会窗口。

  回想一下,很长一段时间以来,大家看手机新品发布会的心情可能和欣赏“糖水片”一样,一通参数对比吊打展示效果良好,但整体心理感受却比较平淡。背后的原因其实也是类似的,比如专业度都比较浅,“糖水片”不需要太深的审美和专业技术,手机在性能参数上的“碾压”也很容易通过“拿来主义”获得,浅层的表达自然无法打造深层的差异化竞争力;还有就是周期短,有着固定套路和模板的“糖水片”很快就能拍完,但手机创新中芯片、影像系统都需要投入长期精力去突破,难以短期见效,一些没有后文的PPT式创新,比如造芯,会透支用户信任。智能手机行业高速发展了十年之后,对于手机厂商来说,比同质化竞争更可怕的是找不到创新的方向。

  可以发现,用户的期待在不断提高、细分、多元。随着图文、短视频、流媒体等的普及,大众对影像的审美趣味也越来越高,一些有质感、有冲击力的图像和影像更受欢迎,无论是在社交媒体发布,还是自媒体内容创作,HDR的应用范围和接受度越来越高。响应用户优化日常影像体验的需求,不忽略每一个产品使用细节,通过全链路HDR的创新来满足用户日益升级的影像品味,vivo XDR Photo功能的出现恰逢其时。

  可能有人会问,这是不是安卓厂商又一次“摸着苹果过河”?值得一提的是,早在2019年,vivo就曾尝试将XDR显示器技术引入到旗舰机X30系列,在vivo X30 Pro上实现了超小孔XDR屏设计。可以说,vivo在率先攻克XDR Photo方面,做出了非常多的努力。

  除了时间点更早,在技术路线上vivo也给出了与苹果不同的解法。比如vivo在后台利用自研引擎对照片进行计算,会在图片中记录拍摄信息,例如光照、人脸信息等,与苹果采用了不同的方案,但从效果上看二者不分伯仲。

  vivo能在XDR竞赛中率先赶上苹果身位,源自于vivo对技术壁垒的穿越,是真正坚持长期主义创新的结果。而更深层意义,在于解锁了一个安卓手机的新可能,不妨给它更多期待。

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