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。從蒙昧時代的原始人在黑暗的洞穴中畫下野生動物的第一筆涂鴉開始，繪畫的火花激勵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于細節(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，對于人類來說，既在記錄現(xiàn)實，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，法國人達蓋爾用兩個木箱拼湊出世界上第一臺相機，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)境下都可以絕對還原景物的真我本色。由此，曠視的超畫質(zhì)技術(shù)應運而生。超畫質(zhì)是一種通過高畫質(zhì)數(shù)碼相機的成像特性，還原景物原有的細節(jié)紋理的技術(shù)，可以對畫面亮度、畫面對比度、畫面層次感、暗場細節(jié)、色彩精準還原進行升級，從而使得畫面顯得通透，層次更加豐富，照片的“觀感”體驗更加舒服。通俗點說，超畫質(zhì)技術(shù)就是讓相機自動對照片進行“完美PS”的過程。

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

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)人員做了相當多的嘗試，開發(fā)了100多種算法，實現(xiàn)了不少高級功能，我們就找?guī)讉€好理解的聊一聊。

｜高動態(tài)范圍HDR，真正實現(xiàn)“五彩斑斕的黑”

拍夜景的時候，常常會出現(xiàn)一個悖論，同一幅畫面里，我們既希望遠處的天空背景暗一點，又希望近處的景物亮一點，這很難“一鍵解決”。曠視超畫質(zhì)技術(shù)中的高動態(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，即高動態(tài)范圍。所謂動態(tài)范圍，是一種用數(shù)學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，瞬時對比度可達10000:1，但是傳統(tǒng)的照片卻很難達到這一比例。HDR技術(shù)能夠?qū)嬅嬲w亮度的動態(tài)范圍大幅度擴展，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，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就是幫你自動調(diào)整曝光，使每一張照片都光彩動人。

｜降噪技術(shù)，畫質(zhì)好更要有細節(jié)

簡單的科普一下：降噪是干什么？就是降低噪點。啥是噪點？就是圖像里面的噪聲，最簡單的例子就是沒信號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（圖源：網(wǎng)絡(luò)）

圖像的噪點，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)常提到的詞匯其實都跟噪點有關(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)備信號與噪點的功率譜之比，信噪比越高，給人的直觀感受就是畫質(zhì)越好。降噪技術(shù)其實是通過對損害圖像質(zhì)感的斑點、邊緣進行智能處理，從而壓制噪點，讓我們直觀地感受到畫質(zhì)“提升”了。

在降噪的過程中，有一個大課題就是如何避免畫面細節(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)，在細節(jié)處理上的難度非常大，稍不小心這些細節(jié)就伴隨著噪點一起被處理掉了。一般的降噪技術(shù)，對于這種復雜邊緣的處理，很容易導致“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節(jié)同時提升信噪比。畫質(zhì)提升的同時，細節(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，更智能地給圖片 “劃重點”

圖像增強，增強的是圖像中的那些有用信息。圖像增強是有目的地強調(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。

圖像增強技術(shù)在我們的“美圖”生活中相當常見，在拍照或者處理圖片時常用的“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，這就是圖像增強技術(shù)最好的體現(xiàn)。

圖像增強技術(shù)示意（左為原圖，右為增強后）

圖像增強技術(shù)的難點，在于每個人對于畫面內(nèi)容的要求和重點的選擇是不一樣的，如何自動分辨每一張圖片需要突出哪些局部，這對技術(shù)提出了更高的要求。曠視的圖像增強算法，能夠更加準確地判斷圖像內(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練

在超畫質(zhì)技術(shù)演進的求索之路上，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，將會產(chǎn)生神奇的化學反應，更好地解決現(xiàn)實中的痛點，從而帶來實際價值。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的頭腦風暴

大約是在2018年，在一次內(nèi)部會議上，一位產(chǎn)品經(jīng)理在他的PPT中首次提出了這個概念。萌生這個想法其實并沒有什么曲折離奇的故事，就是因為現(xiàn)有的產(chǎn)品和技術(shù)，無法滿足大家對照片的高要求，而且在那幾年，手機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)了這個問題和AI領(lǐng)域的契合點，于是就促成了計算機AI技術(shù)和傳統(tǒng)攝影技術(shù)的一次神奇聯(lián)姻。當然，頭腦風暴之后就是曠視內(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

｜當算法工程師化身為見習攝影師

曠視超畫質(zhì)團隊的算法工程師在上崗之前，需要接受一場嚴格的“審美培訓”，這是一項不可避免的挑戰(zhàn)。我們都知道，計算機的世界本源是0和1，是嚴格理性的科學推演，而對美的追求，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，是對藝術(shù)和科技的把控加以更為嚴格的標準，這就要求算法工程師同時還要有相當出色的藝術(shù)修養(yǎng)。為了更精準地了解用戶需求，緊追時尚的潮流，曠視的算法工程師們經(jīng)常組團鉆研相機的新功能，從實踐中理解什么才是更加優(yōu)質(zhì)的畫面體驗。

辛苦鉆研的曠視算法工程師

｜堅持第一性原理，深挖美的本質(zhì)

曠視認為，技術(shù)落地要堅持第一性原理，從本質(zhì)出發(fā)。解決超畫質(zhì)技術(shù)也不外如是，要從手機拍照時畫面亮度偏暗/過曝、噪聲過大、動態(tài)范圍不佳等畫質(zhì)問題進行根本突破。

憑借在深度學習領(lǐng)域的積累和Brain++平臺強大的能力，曠視超畫質(zhì)技術(shù)團隊在業(yè)內(nèi)首個推出AI+CV模式超畫質(zhì)算法，實現(xiàn)了畫面品質(zhì)的整體提升。在不到2年的時間里，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節(jié)功能，實現(xiàn)了畫面細節(jié)增強、動態(tài)范圍提升、降噪效果升級等全局優(yōu)化，還特別新增了閉眼融合修復、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瞬間。如今，曠視的超畫質(zhì)技術(shù)應用在50多款主流手機中，正在讓這個愿望距離實現(xiàn)更進一步?？戳诉@么多美麗的照片，你還不抓緊拿起手機，記錄下身邊美麗的瞬間？

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