揭開超畫質(zhì)黑科技的 “神秘面紗”

發(fā)現(xiàn)美并記錄美，是烙印在人類血液里的本能反應(yīng)。從蒙昧?xí)r代的原始人在黑暗的洞穴中畫下野生動(dòng)物的第一筆涂鴉開始，繪畫的火花激勵(lì)著一代又一代人將美記錄，隨著歷史的巨輪滾滾向前，西方世界的繪畫向著古典主義對(duì)于細(xì)節(jié)的極致追求發(fā)展，而東方文明在山水寫意中感悟著天地宇宙的本心……圖像，對(duì)于人類來說，既在記錄現(xiàn)實(shí)，也是人類思想的折射與反映。

從原始到現(xiàn)代的圖像轉(zhuǎn)變

科技始終伴隨著人類文明的發(fā)展，使生活更加美好與鮮活。1839年，法國人達(dá)蓋爾用兩個(gè)木箱拼湊出世界上第一臺(tái)相機(jī)，這種全新的攝影技術(shù)，漸漸地替代了繪畫，成為記錄美好瞬間的全新載體。如今181年過去了，形形色色的攝影攝像設(shè)備流淌過了人們的生活，無一例外，它們都忠實(shí)的履行了自己的使命——記錄生活，記錄美好。

在科技縱橫發(fā)展的今天，人們對(duì)于將美的瞬間停留又有了更加極致的追求——在任何環(huán)境下都可以絕對(duì)還原景物的真我本色。由此，曠視的超畫質(zhì)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。超畫質(zhì)是一種通過高畫質(zhì)數(shù)碼相機(jī)的成像特性，還原景物原有的細(xì)節(jié)紋理的技術(shù)，可以對(duì)畫面亮度、畫面對(duì)比度、畫面層次感、暗場細(xì)節(jié)、色彩精準(zhǔn)還原進(jìn)行升級(jí)，從而使得畫面顯得通透，層次更加豐富，照片的“觀感”體驗(yàn)更加舒服。通俗點(diǎn)說，超畫質(zhì)技術(shù)就是讓相機(jī)自動(dòng)對(duì)照片進(jìn)行“完美PS”的過程。

如果我們用一句話來定義超畫質(zhì)，那就應(yīng)該是：在絕對(duì)尊重畫面內(nèi)容的同時(shí)，又賦予畫面超越基礎(chǔ)畫質(zhì)的美學(xué)提升。

揭開超畫質(zhì)黑科技的 “神秘面紗”

為了讓超畫質(zhì)技術(shù)能夠幫助大家拍出好照片，曠視的研發(fā)人員做了相當(dāng)多的嘗試，開發(fā)了100多種算法，實(shí)現(xiàn)了不少高級(jí)功能，我們就找?guī)讉€(gè)好理解的聊一聊。

｜高動(dòng)態(tài)范圍HDR，真正實(shí)現(xiàn)“五彩斑斕的黑”

拍夜景的時(shí)候，常常會(huì)出現(xiàn)一個(gè)悖論，同一幅畫面里，我們既希望遠(yuǎn)處的天空背景暗一點(diǎn)，又希望近處的景物亮一點(diǎn)，這很難“一鍵解決”。曠視超畫質(zhì)技術(shù)中的高動(dòng)態(tài)范圍HDR，就是來解決這一矛盾的：它能夠讓圖像明亮的地方更亮，黑色的地方更暗，將同一個(gè)畫面里的亮度、色彩度處理得“更有層次”。

五彩斑斕的夜景

HDR是High Dynamic Range的縮寫，即高動(dòng)態(tài)范圍。所謂動(dòng)態(tài)范圍，是一種用數(shù)學(xué)方式來描述場景中亮度層次范圍的技術(shù)術(shù)語，也就是指一幅圖像中最亮處和最暗處之間的比值。人眼所能感受的亮度范圍大概為1/103—10?nit，瞬時(shí)對(duì)比度可達(dá)10000:1，但是傳統(tǒng)的照片卻很難達(dá)到這一比例。HDR技術(shù)能夠?qū)嬅嬲w亮度的動(dòng)態(tài)范圍大幅度擴(kuò)展，不只是白色，而是立體空間中的各種色彩，從而提升拍攝畫面的整體色彩空間。

在夜間攝影時(shí)，黑得“五彩斑斕”將再也不是什么笑談。而常見的過度曝光或者逆光“黑臉”照片，也可以輕松被HDR解決。一句話解釋，HDR就是幫你自動(dòng)調(diào)整曝光，使每一張照片都光彩動(dòng)人。

｜降噪技術(shù)，畫質(zhì)好更要有細(xì)節(jié)

簡單的科普一下：降噪是干什么？就是降低噪點(diǎn)。啥是噪點(diǎn)？就是圖像里面的噪聲，最簡單的例子就是沒信號(hào)的電視中閃爍的雪花。

電視畫面中的雪花就是生活中常見的圖像噪點(diǎn)（圖源：網(wǎng)絡(luò)）

圖像的噪點(diǎn)，最主要的來源是由光的散粒噪聲引起的，常見的原因就是拍攝環(huán)境不行，可能是夜太黑，也可能是光太暗。

很多經(jīng)常提到的詞匯其實(shí)都跟噪點(diǎn)有關(guān)。比如畫質(zhì)，畫質(zhì)的技術(shù)術(shù)語是“信噪比”，是電子設(shè)備信號(hào)與噪點(diǎn)的功率譜之比，信噪比越高，給人的直觀感受就是畫質(zhì)越好。降噪技術(shù)其實(shí)是通過對(duì)損害圖像質(zhì)感的斑點(diǎn)、邊緣進(jìn)行智能處理，從而壓制噪點(diǎn)，讓我們直觀地感受到畫質(zhì)“提升”了。

在降噪的過程中，有一個(gè)大課題就是如何避免畫面細(xì)節(jié)被損壞。比如我們拍一只貓，需要體現(xiàn)出貓的根根胡須、蓬松毛發(fā)，在細(xì)節(jié)處理上的難度非常大，稍不小心這些細(xì)節(jié)就伴隨著噪點(diǎn)一起被處理掉了。一般的降噪技術(shù)，對(duì)于這種復(fù)雜邊緣的處理，很容易導(dǎo)致“涂抹感”和“油畫感”，雖然提升了畫質(zhì)，但是卻損失了畫面細(xì)節(jié)，不傳神。曠視的超畫質(zhì)“黑科技”中，降噪技術(shù)基于曠視磨煉多年的AI算法，能夠最大程度地保留細(xì)節(jié)同時(shí)提升信噪比。畫質(zhì)提升的同時(shí)，細(xì)節(jié)也能夠清晰的表現(xiàn)出來。

降噪處理前后的貓咪

｜圖像增強(qiáng)，更智能地給圖片 “劃重點(diǎn)”

圖像增強(qiáng)，增強(qiáng)的是圖像中的那些有用信息。圖像增強(qiáng)是有目的地強(qiáng)調(diào)圖像的整體或局部特征，將原來不清晰的圖像變得清晰、或者只把某些感興趣的特征變清晰，擴(kuò)大圖像中不同物體特征之間的差別，從而改善圖像質(zhì)量、豐富信息量、突出畫面重點(diǎn)。

圖像增強(qiáng)技術(shù)在我們的“美圖”生活中相當(dāng)常見，在拍照或者處理圖片時(shí)常用的“銳化”工具，提高圖像中某一部位的清晰度，讓某些區(qū)域的色彩更鮮亮，這就是圖像增強(qiáng)技術(shù)最好的體現(xiàn)。

圖像增強(qiáng)技術(shù)示意（左為原圖，右為增強(qiáng)后）

圖像增強(qiáng)技術(shù)的難點(diǎn)，在于每個(gè)人對(duì)于畫面內(nèi)容的要求和重點(diǎn)的選擇是不一樣的，如何自動(dòng)分辨每一張圖片需要突出哪些局部，這對(duì)技術(shù)提出了更高的要求。曠視的圖像增強(qiáng)算法，能夠更加準(zhǔn)確地判斷圖像內(nèi)容中需要突出的部分，從而讓拍攝者能更輕松地拍出想要的感覺。

超畫質(zhì)技術(shù)背后的故事

從1.0到3.0，曠視算法工程師們的魔鬼訓(xùn)練

在超畫質(zhì)技術(shù)演進(jìn)的求索之路上，曠視從未停止過腳步。曠視的研發(fā)人員始終相信，AI技術(shù)與數(shù)字圖像的結(jié)合，將會(huì)產(chǎn)生神奇的化學(xué)反應(yīng)，更好地解決現(xiàn)實(shí)中的痛點(diǎn)，從而帶來實(shí)際價(jià)值。于是，如何不斷完美超畫質(zhì)技術(shù)，成為了一道擺在一眾算法工程師面前的大課題。

｜從0到1的頭腦風(fēng)暴

大約是在2018年，在一次內(nèi)部會(huì)議上，一位產(chǎn)品經(jīng)理在他的PPT中首次提出了這個(gè)概念。萌生這個(gè)想法其實(shí)并沒有什么曲折離奇的故事，就是因?yàn)楝F(xiàn)有的產(chǎn)品和技術(shù)，無法滿足大家對(duì)照片的高要求，而且在那幾年，手機(jī)廠商間的硝煙主要集中在攝像頭的戰(zhàn)場，敏銳的曠視人發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問題和AI領(lǐng)域的契合點(diǎn)，于是就促成了計(jì)算機(jī)AI技術(shù)和傳統(tǒng)攝影技術(shù)的一次神奇聯(lián)姻。當(dāng)然，頭腦風(fēng)暴之后就是曠視內(nèi)部一次次地論證、分析與推演，終于，在2019年超畫質(zhì)技術(shù)1.0正式上線，攝影技術(shù)的新革命打響了第一槍。

超畫質(zhì)技術(shù)下夜晚的城市

｜當(dāng)算法工程師化身為見習(xí)攝影師

曠視超畫質(zhì)團(tuán)隊(duì)的算法工程師在上崗之前，需要接受一場嚴(yán)格的“審美培訓(xùn)”，這是一項(xiàng)不可避免的挑戰(zhàn)。我們都知道，計(jì)算機(jī)的世界本源是0和1，是嚴(yán)格理性的科學(xué)推演，而對(duì)美的追求，卻是從藝術(shù)出發(fā)，是人類先天感性思維的升華。曠視的超畫質(zhì)技術(shù)所追求的，是對(duì)藝術(shù)和科技的把控加以更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，這就要求算法工程師同時(shí)還要有相當(dāng)出色的藝術(shù)修養(yǎng)。為了更精準(zhǔn)地了解用戶需求，緊追時(shí)尚的潮流，曠視的算法工程師們經(jīng)常組團(tuán)鉆研相機(jī)的新功能，從實(shí)踐中理解什么才是更加優(yōu)質(zhì)的畫面體驗(yàn)。

辛苦鉆研的曠視算法工程師

｜堅(jiān)持第一性原理，深挖美的本質(zhì)

曠視認(rèn)為，技術(shù)落地要堅(jiān)持第一性原理，從本質(zhì)出發(fā)。解決超畫質(zhì)技術(shù)也不外如是，要從手機(jī)拍照時(shí)畫面亮度偏暗/過曝、噪聲過大、動(dòng)態(tài)范圍不佳等畫質(zhì)問題進(jìn)行根本突破。

憑借在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的積累和Brain++平臺(tái)強(qiáng)大的能力，曠視超畫質(zhì)技術(shù)團(tuán)隊(duì)在業(yè)內(nèi)首個(gè)推出AI+CV模式超畫質(zhì)算法，實(shí)現(xiàn)了畫面品質(zhì)的整體提升。在不到2年的時(shí)間里，曠視超畫質(zhì)技術(shù)已經(jīng)從1.0迭代到3.0版本。如今曠視的超畫質(zhì)技術(shù)，不僅提供了百余種細(xì)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)了畫面細(xì)節(jié)增強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍提升、降噪效果升級(jí)等全局優(yōu)化，還特別新增了閉眼融合修復(fù)、天空噪聲優(yōu)化、揮手鬼影優(yōu)化等全新功能。簡單來講，手機(jī)有了曠視超畫質(zhì)技術(shù)，前置后置皆美麗，亮光暗光都清晰。

原畫質(zhì)到超畫質(zhì)3.0的轉(zhuǎn)變

從古至今，人類一直在嘗試找到一種可以100%還原本真、定格美麗的工具，并它必須易分享、好保存，從而能夠向更多人展示生活的每一刻心動(dòng)瞬間。如今，曠視的超畫質(zhì)技術(shù)應(yīng)用在50多款主流手機(jī)中，正在讓這個(gè)愿望距離實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步。看了這么多美麗的照片，你還不抓緊拿起手機(jī)，記錄下身邊美麗的瞬間？

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