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動(dòng)態(tài)范圍，近期手機(jī)發(fā)布會(huì)上常常聽(tīng)到的一個(gè)名詞，尤其是榮耀Magic6至臻版/RSR保時(shí)捷設(shè)計(jì)發(fā)布會(huì)上，榮耀強(qiáng)調(diào)手機(jī)采用了首發(fā)LOFIC技術(shù)定制傳感器H9800，達(dá)到15EV超高動(dòng)態(tài)范圍，堪比索尼旗艦相機(jī)A7S3。跟相機(jī)比個(gè)高低已是手機(jī)發(fā)布會(huì)常態(tài)，動(dòng)態(tài)范圍這參數(shù)重要么，榮耀15EV這個(gè)數(shù)字又有沒(méi)有水分呢？

動(dòng)態(tài)范圍（Dynamic Range）即圖像傳感器所能捕捉并顯示出的圖像最大明暗范圍，很多人把它與膠片時(shí)代的寬容度理念作比較，但現(xiàn)在都2024年，直接把動(dòng)態(tài)范圍等同寬容度即可。在手機(jī)、相機(jī)、電影機(jī)上衡量動(dòng)態(tài)范圍常用單位是EV、Stops，每增加1EV或1Stops，圖像光比增加一倍，8EV代表能夠顯示256：1光比（二八次方比一），15EV增加到32768：1，為了方便理解，大家可以直接把EV等同于Stops。

動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試卡

很顯然，動(dòng)態(tài)范圍數(shù)值越高，越能捕捉大光比場(chǎng)景中的細(xì)節(jié)，在十多年前相機(jī)評(píng)測(cè)中已經(jīng)加入了動(dòng)態(tài)范圍專(zhuān)項(xiàng)測(cè)試，比如說(shuō)著名評(píng)測(cè)機(jī)構(gòu)Dxomark就是以Color Depth、Dynamic Range、Low-Light ISO三項(xiàng)指標(biāo)來(lái)衡量畫(huà)質(zhì)的高低，在單反時(shí)代佳能也因?yàn)閯?dòng)態(tài)范圍得分低于尼康、索尼，一直被指綜合畫(huà)質(zhì)不如后面二者。

在Dxomark測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中，我們能看到許多相機(jī)、手機(jī)的測(cè)試數(shù)據(jù)，包括榮耀對(duì)比對(duì)象索尼A7S3，不過(guò)在Dxomark的測(cè)試中A7S3最大動(dòng)態(tài)只有13.91EV，比榮耀給出的15EV足足低了一檔有多。如果我們繼續(xù)翻翻A7S3測(cè)試數(shù)據(jù)，會(huì)發(fā)現(xiàn)在CineD（原cinema5D）視頻動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試中，A7S3在ISA12800 SLOG3 UHD 25p設(shè)置下，動(dòng)態(tài)范圍數(shù)值甚至可以達(dá)到15.5EV，視頻下比靜態(tài)照片還“高”。

相信看到這里大家會(huì)對(duì)A7S3動(dòng)態(tài)范圍感到疑惑，這相機(jī)動(dòng)態(tài)范圍到底是多少，動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試是有貓膩么，榮耀所示15EV動(dòng)態(tài)范圍是瞎編的么？其實(shí)細(xì)節(jié)在魔鬼當(dāng)中，動(dòng)態(tài)范圍不僅要捕捉還涉及顯示，其中噪點(diǎn)（Noise，對(duì)應(yīng)中文是噪聲，但是習(xí)慣稱(chēng)為噪點(diǎn)）的多少直接影響到顯示效果，CineD在制定測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)時(shí)曾表示，電影機(jī)動(dòng)態(tài)范圍沒(méi)有一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此在制定測(cè)量方式時(shí)參考了針對(duì)數(shù)碼相機(jī)噪聲測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)ISO-15739：2003，而且給出了基于Patch range、1.0（Low）、0.5（Medium）、0.25（Med-High）、0.5（High）多個(gè)不同信噪比的動(dòng)態(tài)范圍值，其中Patch range相當(dāng)于極限值，0.5（Medium）算是動(dòng)態(tài)范圍與信噪比的平衡點(diǎn)，知名電影機(jī)制造商ARRI標(biāo)稱(chēng)動(dòng)態(tài)范圍時(shí)大概就是以這個(gè)值作為標(biāo)準(zhǔn)的。

看到這里，相信大家都猜測(cè)到榮耀的15EV是如何達(dá)到的——取極限值。也許大家會(huì)覺(jué)得去極限值意義不大，尤其是玩相機(jī)的朋友，知道相機(jī)動(dòng)態(tài)范圍拉到極限值下，噪點(diǎn)簡(jiǎn)直多到起飛，畫(huà)面難以接受，但是AI計(jì)算智能時(shí)代，大家要改變一下想法。

在智能手機(jī)中，提升動(dòng)態(tài)范圍最顯著的方法是HDR拍攝，短時(shí)間內(nèi)拍攝多張不同曝光量的照片，然后合成一張高動(dòng)態(tài)范圍照片。但是HDR拍攝問(wèn)題很多，容易出現(xiàn)蠟像感、畫(huà)質(zhì)變差，破壞光比、照片顯得很不自然，限制了連拍能力，難以拍攝高速運(yùn)動(dòng)的物體，照片非所見(jiàn)即所得，等等。

HDR導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)物體模糊

而采用高動(dòng)態(tài)范圍圖像傳感器后，即可解決上述問(wèn)題，與此同時(shí)會(huì)引入一個(gè)新問(wèn)題——噪點(diǎn)太厲害，手機(jī)在使用1英寸傳感器后堪比磚頭，難以繼續(xù)增大傳感器面積去減少噪點(diǎn)，這時(shí)正是AI降噪發(fā)揮作用的使用。下圖分別是Magic6至臻版RAW原圖（DNG）、調(diào)整曝光但不降噪的RAW、調(diào)整曝光同時(shí)進(jìn)行傳統(tǒng)降噪的RAW、調(diào)整曝光同時(shí)進(jìn)行AI降噪的RAW對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)JPG格式照片。

RAW原圖（DNG），下為100%裁切

調(diào)整曝光但不降噪的RAW，下為100%裁切

調(diào)整曝光同時(shí)進(jìn)行傳統(tǒng)降噪的RAW，下為100%裁切

調(diào)整曝光同時(shí)進(jìn)行AI降噪的RAW，下為100%裁切

得益于高動(dòng)態(tài)范圍，我們能夠很輕易地保留高光細(xì)節(jié)的同時(shí)調(diào)亮暗部細(xì)節(jié)，但是畫(huà)面中噪點(diǎn)非常嚴(yán)重，觀感非常差。如果此時(shí)采用傳統(tǒng)降噪方法，在減少噪點(diǎn)同時(shí)會(huì)降低畫(huà)面清晰度，而且對(duì)飽和度毫無(wú)幫助，手表看起來(lái)像是黑白一樣。再改用了Lightroom的AI降噪后，噪點(diǎn)大幅度減少，清晰度更好，飽和度有了質(zhì)的提升——能夠看到表盤(pán)反光帶來(lái)的彩色紋理。

顯而易見(jiàn)AI降噪是能夠明顯提升高品質(zhì)傳感器的畫(huà)質(zhì)的，另一方面，手機(jī)硬件也做好了準(zhǔn)備。相較于相機(jī)，手機(jī)分辨率、色深更低，在Lightroom進(jìn)行AI降噪時(shí)明顯大幅度少于相機(jī)照片耗時(shí)，可見(jiàn)所需算力更低，這對(duì)于智能手機(jī)無(wú)疑是一件好事。在硬件部分針對(duì)AI降噪優(yōu)化后，AI降噪照片能做到即拍即有。

而在傳感器方面，去年索尼除了推出1/0.98英寸的LYT900外，還推出了LYT800傳感器，它基于雙層晶體管像素結(jié)構(gòu)，把負(fù)責(zé)光電轉(zhuǎn)換的光電二極管與控制信號(hào)的像素晶體管分離到不同硅片上，位于第一層硅片的光電二極管得以占據(jù)原像素晶體管空間，擴(kuò)大面積，能夠?qū)⒏喙庾愚D(zhuǎn)換成電子，畫(huà)質(zhì)自然有提升，高感也更好。而第二層硅片放置了除了像素晶體管之外的像素晶體管（包含復(fù)位晶體管、選擇晶體管和放大晶體管），能夠?qū)崿F(xiàn)更強(qiáng)的ADC，用以提升畫(huà)質(zhì)，按照索尼官方說(shuō)法，LYT800是“采用1/1.43英寸規(guī)格的高端型號(hào)，擁有接近1英寸傳感器的高畫(huà)質(zhì)輸出”。

榮耀Magic6至臻版所用H9800同樣是一塊“小傳感器”（1/1.3英寸），但是使用LOFIC技術(shù)，像素邊上放了一個(gè)高密度電容，用來(lái)收納因?yàn)轱柡投绯龅碾娮樱浣Y(jié)構(gòu)有點(diǎn)像是園林設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的多層水池，在小水池（像素）的水（電子）溢出后會(huì)自動(dòng)流入的大水桶（高密度電容），有效提升了滿(mǎn)阱電子容納能力FWC（Full well capacity），進(jìn)而提供動(dòng)態(tài)范圍。照榮耀官方數(shù)據(jù)，H9800傳感器的FWC電子容量由30K左右提升至9倍的270K/Pixel，動(dòng)態(tài)范圍提升了3檔以上，達(dá)到15EV。據(jù)說(shuō)華為P70也會(huì)使用基于LOFIC技術(shù)豪威傳感器，但估計(jì)規(guī)格會(huì)與H9800不同。

結(jié)語(yǔ)

AI摳圖，AI P路人，這是一些已經(jīng)出現(xiàn)在智能手機(jī)上的AI應(yīng)用。但是在圖像傳感器技術(shù)革新的當(dāng)下，AI功能更該應(yīng)用在底層算法中，以釋放傳感器畫(huà)質(zhì)潛力人，讓單幀拍攝變得更強(qiáng)，讓手機(jī)實(shí)現(xiàn)高畫(huà)質(zhì)的機(jī)關(guān)槍式連拍。