原标题：vivo影像技术分享会——影像白皮书
目录
V1芯片 解锁影像的硬件级算法时代
- 需求在变，vivo对专业芯片的思考一直未变
- 定制化芯片V1，助力主芯片影像效果
- V1芯片特性：专业影像芯片，与主芯片协作，效果体验兼容兼得
- 将旗舰级桌面电脑吞吐能力搬到手机中
- V1创新算法辅助并强化主芯片的夜景影像效果
- 实时预览：能力越强，能耗越低
器件优化提升 “vivo蔡司联合影像实验室”的极致追求
- 玻璃镜片——不仅是手机行业天花板，更是专业镜头的翘楚
- 超高透玻璃镜片——高透光率、超低色散、热稳定强
- AOA动态光学校准工艺——保证光学品质
- 多重镀膜抑制眩光鬼影，与蔡司共同树立行业高标准
- SWC镀膜技术——提升影像纯净度
- ALD镀膜工艺——0.4纳米均匀分布膜层降低反射率
- 色素旋涂工艺——有效滤除花瓣鬼影
算法 拓宽移动影像发展之路
- 蔡司自然色彩，打造专业色彩表达
- 蔡司人像风格，在手机上复刻经典
- 还原镜头成像深度——3D-POP虚化效果
- 还原口径蚀——建立像场分布模型
- 还原每个光斑——建立滤波核生成技术模型
- 更多功能，实现多维度影像体验
引领硬件级算法时代 不给场景设限、不给人设限、不给影像设限
- 自研芯片引领手机影像行业下一个时代——“硬件级算法时代”
- 手机影像为用户带来场景、人、影像的无界体验
V1芯片 解锁vivo影像的硬件级算法时代
- 需求在变，vivo对专业芯片的思考一直未变
随着手机摄影向生产力工具的演变、消费者拍摄需求的增加，手机的计算能力面临运算量大和高能耗的问题。尤其是在复杂光源的夜景以及拍摄视频时，运算量呈指数级增长，对手机的算力提出了更高的要求。
传统的软件解决方案，并不能很好的满足这一需求。
同时，vivo在引入专业芯片升级用户体验上积累了大量经验：在vivo X1、X Play中，vivo就将定制Hi-Fi芯片放入手机，提升手机行业的音频体验。到2017年，vivo将定制的DSP图像芯片放入到X9 Plus中，提升整个手机行业的影像HDR表现。
最终定制化芯片，成为了最终的解决办法：通过自研影像芯片与主芯片软件算法协作，实现软硬结合，改善用户的影像体验。还原眼之所见、超越眼之所见。
- 定制化芯片V1，助力主芯片影像效果
通过与手机SoC厂商深度合作，vivo完成了首颗自主研发的专业影像芯片：V1芯片。完整项目研发历时24个月，投入研发团队超300人，V1芯片自身也拥有高算力、低时延、低功耗的特性。
- V1芯片特性：专业影像芯片，与主芯片协作，效果体验兼容兼得
V1是由vivo主导开发的，服务高速计算成像的专业影像芯片，是一颗全定制的特殊规格集成电路芯片。在整体影像系统设计中，V1可搭配不同主芯片和显示屏，起到扩充ISP高速成像算力，释放主芯片ISP负载的作用，同时服务用户拍照和录像的需求，兼容兼得。
在既定的业务下，V1既可以像CPU一样高速处理复杂运算，也可以像GPU和DSP一样，完成数据的并行处理。但不同的是，V1芯片在处理特定任务时具有高性能，低功耗的特点。面对大量的复杂运算，V1在能效比上相比DSP和CPU有指数级提升。
- 将旗舰级桌面电脑吞吐能力搬到手机中
V1芯片具备超低能耗优势，为实现其同期处理能力最大化，vivo创新的优化了数据在芯片内部的储存架构和高速读写电路，实现等效32MB的超大缓存，全片上储存。超越了目前旗舰级桌面电脑处理器16MB到24MB的数量级，读写速度高达35.84Gbps，做到1080P 60FPS的实时降噪插帧能力。
- V1创新算法辅助并强化主芯片的夜景影像效果
V1高速数据处理的针对性优化设计，让极其复杂的多个计算成像算法，在低功耗下并发实时处理变为可能。在夜景拍摄下，降低噪点，呈现清晰夜景
在V1的协助下，主芯片可以在低光录像时，以低功耗运行4K 30FPS的MEMC去噪和插帧，这极大的辅助并强化了主芯片在夜景下的影像效果，提升用户在夜景下的创作空间，配合主芯片ISP原有的降噪功能，实现二次提亮二次降噪。
- 实时预览：能力越强，能耗越低
在主芯片ISP强大成像能力基础上，叠加V1内计算成像算法，得到1+1>2的成像效果。但提升效果并不意味着就要牺牲功耗，通过将软件算法转移至V1的专用硬件电路中，让复杂的计算成像功能不仅存在于成片中，在默认拍照和录像预览下即可开启。在高速处理同等计算成像算法时，相比软件实现的方式，V1的专用算法硬件电路功耗降低了50%，做到能力更强，能耗更低。
器件优化提升 “vivo蔡司联合影像实验室”的极致追求
- 玻璃镜片——不仅是手机行业天花板，更是专业镜头的翘楚
人眼，是一个复杂的光学系统，而镜头作为手机的眼睛，同样也有着自己的复杂结构。vivo团队与蔡司团队根据双方在光学技术领域上的认知，把光学器件进行拆解，从光线第一个到达的保护镜片，到成像的镜头和滤光片，对每一个部件进行优化提升。
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- 超高透玻璃镜片——高透光率、超低色散、热稳定强
由于手机镜头高度集成化，过往行业内大部分都选择塑胶镜片，但目前，塑胶材料在光学设计优化方面已遇到瓶颈。vivo投入巨大研发成本，与蔡司团队经过多轮验证，最终选择高规格玻璃镜片，实现高透光率、超低色散、热稳定强的效果。
镜头0.9F以内，色差设计值比上代降低了70%以上，阿贝数达到了81.6，是目前手机行业中使用过的阿贝数最高的镜片，可明显改善高反差场景的紫边、伪色等效果问题。
备注：阿贝数是衡量色散能力的权威指标，阿贝数越高，色散越轻微，画面越纯净。
相比于塑胶，玻璃的制作工艺难度更大，工艺步骤比原先增加了11步，工序复杂，整体生产良率在前期较低，每100片中才能挑选60片良品，成本更高。vivo为使影像达到更高纯净度，将这块高规格玻璃镜片的中心透过率提高至95%，同时在70℃高温下，镜头后焦变化量从上一代纯塑镜头的66um减小到6um，降低了91%，热稳定性更强。在保持大光圈前提下，使镜头高度比上一代降低了2.5%，为手机节省更多空间，利于大靶面Sensor的相机模组应用。
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- AOA动态光学校准工艺——保证光学品质
为了让用户获得更高纯净度的影像，vivo采用超高透玻璃镜片，克服工序复杂，工艺步骤多的难点，同时采用行业先进的AOA动态光学校准工艺，通过动态调整镜头里的部件，通过实时补偿，调整镜片厚度误差和镜片偏心误差引起的清晰度降低问题。依靠这种动态调整与反馈机制，保证了最终镜头的光学品质。
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- 多重镀膜抑制眩光鬼影，与蔡司共同树立行业高标准
- SWC镀膜——提升影像纯净度
vivo将SWC镀膜技术应用在保护玻璃上，从实际效果来看，未应用SWC镀膜前，反射率平均值为0.8%；应用SWC镀膜后，反射率最低降低到0.1%，下降幅度达90%，大幅改善拍照的炫光和鬼影问题，提升影像纯净度。
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- ALD镀膜——0.4纳米均匀分布膜层降低反射率
为了降低反射，做到蔡司T*镀膜要求，vivo采用了ALD镀膜工艺，即通过特殊化学反应，让原子一层层沉积，形成每层约0.4纳米均匀分布的膜层。
这是手机行业颠覆性镀膜技术，是vivo在业界的首发，到目前为止也是行业独家。这一技术让反射率直接降低50%，均值达到0.25%，中心边缘更一致，几乎无角度偏移，有效改善鬼影问题，对拍照性能有显性提升。
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- 色素旋涂——有效滤除花瓣鬼影
色素旋涂技术具备红光波段吸收效果，并解决色素与蓝玻璃的附着力问题。技术难点在于整个涂层厚度只有2um左右，只要有0.5um的凹坑就会出现成像不良，经过10次以上的不同工艺参数调试，降低色素由中心向边缘扩散的速度后，最终实现量产。
色素旋涂技术的应用，对花瓣鬼影的解决有明显效果，vivo也是国内第一家应用色素旋涂技术的厂商。
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算法 拓宽移动影像发展之路
- 蔡司自然色彩，打造专业色彩表达
历经3年10款机型的打磨，vivo形成了自己“鲜活”“明快”“有质感”的风格，“vivo色彩”也受到广大用户喜爱。
本次“vivo”色彩再次升级。通过大量调研，vivo联合蔡司共同研发了一款“蔡司自然色”，满足专业用户的色彩需求。
由于每个人对色彩的理解不尽相同，vivo选取色块更丰富的140色卡进行精细化的标准定义，选取了80个实拍场景进行实景效果验收。借助更精细的色彩调试算法支撑效果实现，经过粗调试和精细调整，最终使照片的色相准确度ΔE收敛了约15.5%，为业内领先，在较小的ΔE和仍然良好的饱和度中找到平衡。
- 蔡司人像风格，在手机上复刻经典
回顾蔡司175年历史，为光学系统创造了很多经典，在世界优良的光学系统中占据最大比重。vivo选择以蔡司Biotar 58/2.0和Biotar75/1.5为代表的Biotar镜头，将旋转焦外成像特点为人像拍摄赋予绝佳的“氛围感”，配合vivo在人像领域的软硬件加持，在手机上重现蔡司经典人像风格。
- 还原镜头成像深度——3D-POP虚化效果
通过深度计算获得图片的深度信息，并给予图像合理的虚化效果，实现镜头成像的深度还原。在计算摄影的理念之下，vivo采用了深度卷积网络，学习了28万张人像分割、10万张手势分割图片，保证焦内主体清晰，虚化过度自然
焦外物体虚化，前景到焦平面，焦平面到远景，每个镜头各不相同，都需要建立虚化模型。通过函数计算虚化程度和光斑大小，最终呈现出景深范围内清晰，景深范围外深度渐进的3D-POP虚化效果。
- 还原口径蚀——建立像场分布模型
口径蚀是镜头无法避免的一种现象。位于画面边缘的光斑，在通过光圈时仅有一部分光路通过，点状光斑就会在口径蚀和光圈形状的共同影响下形成不同形状，营造出镜头特殊的氛围感。
根据蔡司专业镜头的焦外像场特性，建立像场分布式散焦模糊与光斑模型，通过智能光点检测与焦外旋转拉伸形变技术，实现焦外像场的口径蚀变化，每个光斑模型都经历超过500次模拟和超过200次实拍的考验，保证蔡司镜头原汁原味。
- 还原每个光斑——建立滤波核生成技术模型
为了还原每一个镜头光斑的形状，vivo建立了滤波核生成技术模型，模拟所有镜头每一个光斑形状。vivo与蔡司团队将模拟效果与真实镜头效果进行对比，从细节处对模型进行调整和修正，最终在手机上准确还原出Biotar和Sonnar的镜头效果。
- 更多功能，实现多维度影像体验
- AI人脸增强算法：突破硬件限制，补充更多面部细节，提升人像基础画质。
- 延时摄影功能：将行业普遍使用的视频抽帧方式改为照片序列方式，提升延时视频的动态范围、弱光拍摄能力及综合画质表现，实现一键拍摄日转夜、夜转日的惊艳效果。
- Log模式：利用对数曲线，将画面内容压缩成“灰片”的视频记录格式，最大限度保存传感器的动态范围。
- 超级夜景RAWHDR3.0算法：RAWHDR算法是将超级夜景算法从YUV域挪到RAW域，以获得更好的亮度和影调表现，全新RAWHDR3.0算法，让处理流程更合理，对色彩调整更细致。
- SuperRAW：vivo的SuperRAW融合了自研的RAWHDR多帧算法，不论大光比逆光场景还是夜景环境，均能动态抓取最多10帧图像在RAW域进行超高位融合和降噪处理，输出14bit位深的超强RAW文件，显著提升信噪比和动态范围，充分发挥手机影像的潜能。
引领硬件级算法时代 不给场景设限、不给人设限、不给影像设限
- 自研芯片引领手机影像行业下一个时代——“硬件级算法时代”
vivo将影像技术研发，看作系统性技术工程。就像人眼，每个人看到的画面，都是通过眼球的感光细胞将信号传输给视神经，经视神经最终传送到大脑视觉中心，经由大脑处理加工后的结果。手机也是如此，通过平台、器件、算法等各方面的共同协作，决定最后的成像品质，算法与硬件，缺一不可。通过V1芯片，引领手机影像行业的下一个时代——“硬件级算法时代”。
- 手机影像为用户带来场景、人、影像的无界体验
vivo希望通过对手机影像不断的人文思考和技术探索，为用户带来场景、人、影像的无界体验。不给场景设限，何时何地想拍就拍；不给人设限，让所有人都能拍出更好的作品；不给影像设限，让手机影像的表达更加有力、直抵人心。vivo将在技术研发上不断突破想象，在光学设计上不停追求极致，在人性化的专业影像道路上不断前行。希望手机影像为人们的创作提供更大的可能性，让每个人有机会成为艺术的创作者。
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