圖像傳感器步入AI時(shí)代

攝影圈里常說(shuō)，“底大一級(jí)壓死人”。

這一般是指數(shù)碼相機(jī)的CMOS圖像傳感器的尺寸越大，成像效果越好。它是相機(jī)的關(guān)鍵成像部件，也是塑造影像競(jìng)爭(zhēng)力的核心。

也因此，我們看到隨著智能手機(jī)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，以及影像技術(shù)在手機(jī)中的地位越來(lái)越高，傳感器技術(shù)成為很多手機(jī)廠商的必爭(zhēng)之地，是差異化競(jìng)爭(zhēng)所在。

然而手機(jī)往往追求輕薄和低功耗，使得手機(jī)圖像傳感器的尺寸天然存在物理限制。如何解決這一矛盾，成為業(yè)界的重要方向。

近日，商湯智能產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布《AI傳感器：智能手機(jī)影像新核心》白皮書(shū)，提出在智能手機(jī)市場(chǎng)緩慢步入瓶頸期的趨勢(shì)下，影像功能成為產(chǎn)業(yè)破局焦點(diǎn)，而AI軟件與CMOS圖像傳感器硬件的融合，將是智能手機(jī)影像能力持續(xù)提升的破題之道。

圖像傳感器步入AI時(shí)代

過(guò)去幾年，AI算法讓手機(jī)的影像能力得到了不小的提升，但在這種方案中，圖像傳感和AI算法的運(yùn)行，在不同的硬件上完成，圖像傳感器提供圖像信號(hào)，處理器或者AI加速芯片執(zhí)行AI算法。這會(huì)造成能耗資源的浪費(fèi)，并且難以處理一些需要及時(shí)響應(yīng)的場(chǎng)景。

白皮書(shū)指出，融入了AI技術(shù)的CMOS圖像傳感器，可以最大化地發(fā)揮原始光信號(hào)的價(jià)值。

在設(shè)備獲取視覺(jué)信號(hào)的伊始，AI傳感器就可以進(jìn)行優(yōu)化和處理，增強(qiáng)真實(shí)世界感知、提高圖像和視頻的質(zhì)量、豐富內(nèi)容細(xì)節(jié)，同時(shí)最大限度地降低了設(shè)備功耗，并增強(qiáng)了數(shù)據(jù)安全性。

白皮書(shū)指出，自20世紀(jì)50年代光學(xué)倍增管（Photo Multiplier Tube， PMT）出現(xiàn)以來(lái)，圖像傳感器便隨著技術(shù)的發(fā)展而持續(xù)演進(jìn)。

如今，隨著AI技術(shù)的加持，CMOS圖像傳感器的發(fā)展開(kāi)始進(jìn)入AI軟件定義的時(shí)代，將成像系統(tǒng)的整體能力推向新的高度。

讓手機(jī)成為“個(gè)人智能影像工作室”

憑借領(lǐng)先的AI技術(shù)和軟硬件整合能力，商湯已經(jīng)在超分辨率、AI超畫(huà)質(zhì)、夜景影像、高動(dòng)態(tài)范圍、超清人像、影像虛化、RGB ToF 3D等關(guān)鍵影像場(chǎng)景，積累了大量算法能力。

同時(shí)早在2019年，商湯就與全球領(lǐng)先的圖像傳感器廠商開(kāi)展緊密合作，將AI算法和傳感器硬件直接融合。目前，商湯AI傳感器已完成多款產(chǎn)品，并成功落地多款高端旗艦手機(jī)。

憑借AI算法、AI傳感器和AI ISP的三位一體，商湯實(shí)現(xiàn)了AI技術(shù)對(duì)整個(gè)智能手機(jī)智能影像系統(tǒng)的一體化賦能。

一方面，通過(guò)AI技術(shù)充分挖掘鏡頭模組、各種新型傳感器等硬件的潛力，最大化利用成像設(shè)備的底層特性，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的成像質(zhì)量。

另一方面，利用AI技術(shù)將成像系統(tǒng)中的各個(gè)獨(dú)立部件有機(jī)結(jié)合在一起，充分聯(lián)動(dòng)，使原本獨(dú)立運(yùn)作的成像模塊成為協(xié)同合作的成像平臺(tái)。

從上至下分別為超分辨率、AI超畫(huà)質(zhì)、夜景影像效果對(duì)比，左邊為傳統(tǒng)方案拍攝效果，右邊為商湯賦能后拍攝效果，圖片均為原圖的局部放大

商湯的解決方案，讓手機(jī)攝影的質(zhì)量得到了全面提升。

例如，通過(guò)AI對(duì)多種光源不同特性的學(xué)習(xí)，了解自然光譜特性，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，帶來(lái)AI降噪、AI超分辨率，提升成像質(zhì)量；在特殊拍攝模式下，AI夜景增強(qiáng)、AI人像增強(qiáng)，更為智能手機(jī)賦予了多樣的“魔幻場(chǎng)景”。

這些體驗(yàn)，讓搭載了AI傳感器的智能手機(jī)，成為每個(gè)人專屬的“個(gè)人智能影像工作室”，消費(fèi)者日常使用時(shí)，也能輕松拍出媲美專業(yè)影像器材的高質(zhì)量作品。

機(jī)器“認(rèn)知”世界的基礎(chǔ)設(shè)施

面向未來(lái)，AI傳感器的價(jià)值不僅在于提升智能手機(jī)的影像能力，它更將成為機(jī)器“認(rèn)知”世界的基礎(chǔ)設(shè)施，為更多物聯(lián)網(wǎng)終端賦予智能感知與內(nèi)容增強(qiáng)的能力。

在全球40億手機(jī)用戶的龐大基數(shù)下，AI傳感器的廣泛應(yīng)用，將大幅降低世界建模成本，成為連接物理世界與虛擬世界的橋梁，加速“元宇宙”的構(gòu)建。

在新興應(yīng)用場(chǎng)景中，AI傳感器也將扮演重要角色。例如，在智能汽車領(lǐng)域，AI傳感器將成為車輛感知世界的核心部件；在智慧城市領(lǐng)域，AI傳感器更將為挖掘視頻信息的價(jià)值發(fā)揮重要作用。

Gartner 數(shù)據(jù)顯示，2022年CMOS圖像傳感器的出貨量將會(huì)超84億顆，到2026年則會(huì)超過(guò)107億顆，成長(zhǎng)為百億出貨量規(guī)模的半導(dǎo)體細(xì)分市場(chǎng)。

秉承在AI傳感器技術(shù)領(lǐng)域的長(zhǎng)期布局，商湯將緊密攜手合作伙伴，加速AI傳感器的市場(chǎng)滲透，共同以AI軟件重新“定義”圖像傳感器趨勢(shì)，賦予硬件更多創(chuàng)新可能性。

審核編輯 ：李倩