下一个华为手机不好当

　　2011年，有用户反映华为手机的拍照效果不如人意，这引起任正非本人的注意。在当年的一次华为高层会议上，任正非问海思总裁何庭波：＂为什么华为手机的拍照不强？＂
　　何庭波回答，因为缺乏自研的ISP（图像信号处理器）。任正非又问：＂为什么不投资做ISP？＂何庭波说：＂没钱。＂
　　任正非随即拍板：＂没人投，我投！＂
　　此后经过多方论证准备，海思团队在2012 年启动了自研ISP的立项。恰逢2012年德州仪器解散了ISP团队，华为重金收编了他们法国的一支团队。
　　以此为基础，3年后，海思第一代自研ISP集成在了麒麟950芯片上。这使得麒麟950支持14bit 双ISP，吞吐率性能提升4倍，Mate8手机拍照效果大幅提升。余承东也在Mate8发布会上＂口出狂言＂要赶超苹果。
　　接着，华为P9手机在自研ISP的基础上，又引入徕卡镜头，一举让华为手机站在了当时安卓手机摄影的巅峰。
　　任正非在2016年6月20日为麒麟950芯片研发团队签发＂总裁嘉奖令＂，嘉奖词写道： ＂麒麟950构筑了华为和荣耀旗舰产品的关键竞争力。＂
　　时移势易，数年间手机市场风云变幻。华为陷于困厄，国产手机厂商虽然纷纷冲向高端，但都没能再现华为一样的辉煌。
　　但为了实现影像效果的跃升，自研芯片的故事，却悄然在国产手机厂商间上演。
　　攻坚的第一座城池，就是ISP芯片。
　　今年3月，小米推出了一款自研的ISP芯片；vivo在9月份大张旗鼓发布的自研影像芯片V1，同样属于ISP范畴，已经应用在新机X70系列中；OPPO同样要上马ISP芯片，已有报道称其旗下子公司ZEKU（哲库科技）已于今年初流片，产品可能在明年上半年正式发布。
　　ISP究竟是什么？攻克了ISP，跃跃欲试的国产手机厂商们就能借此成为下一个华为吗？  01、为什么是ISP
　　从技术角度来看，独立的手机影像芯片，可以被归类为ISP（图像信号处理器，Image Signal Processor）芯片。
　　大街上随处可见的视频监控摄像头中，均搭载了ISP芯片。监控摄像头和手机中的ISP芯片起的作用，都是进一步提升传回影像的＂画质＂。
　　ISP的主要功能包括： AE（自动曝光）、AF（自动对焦）、AWB（自动白平衡）、去除图像噪声等。
　　手机成像的过程可被概括为：景物透过镜头，生成的光学图像被投射到CMOS（图像传感器）上；然后光学图像被转换成电信号；电信号再经过数模转换变为数字信号；数字信号先经过DSP（数字信号处理器）加工处理，再被送到ISP中进行处理，最终转换成人眼中清晰可辨的图像。
　　说白了， ISP就是负责照片最后的PS，在硬件和算法的加持下，尽最大的努力把照片变得清晰、好看、准确。
　　通过ISP芯片的处理，手机可以得到更好的图像效果。因此，在智能手机特别是在高端手机上，对 ISP 的要求很高，现在双通道甚至三通道的ISP都已经开始运用。
　　ISP既可以集成在手机处理器中，也可以外置于手机处理器，成为独立的影像芯片。外置的ISP可以和手机处理器中的ISP配合工作。小米和vivo的ISP都是外置芯片，与处理器中的ISP协同工作。
　　目前主流的手机芯片设计公司在出售自家的手机处理器产品时，均已经在其中内置了ISP芯片模块，并且每年的新品几乎都会对ISP芯片进行性能的优化和提升。
　　比如高通最新的旗舰芯片，骁龙888系列中就内嵌了3个ISP核心。
　　其实，骁龙888本身集成的三个ISP性能已经非常优秀了，支持低光架构、AI图像增强、支持单帧逐行HDR图像、十亿像素级处理速度等特色功能。
　　任何使用骁龙888的手机，理论上都可以在这些功能框之上，衍生出自己的特色功能。比如，小米11Ultra、OPPO findX3 pro、vivo X60 Pro+，都拥有各具特色的HDR拍摄功能。
　　但使用上游芯片公司的内置ISP带来的问题是： 假如大家都用骁龙888，在ISP的参数调校和功能上，会限定在高通的框架之内。这会导致各家ISP调校的上限基本是差不多的，也就意味着很多重要的影像素质、功能不受手机公司的掌控，并且同质化。
　　另外，国际芯片设计大厂的旗舰处理器基本上是固定的一年一更新，里面的ISP芯片只能跟随厂商更新节奏而更新。手机厂商对内置ISP能做的事情有限：手机厂商即使觉得芯片厂商更新太慢，在很多重要的影像功能上也无能为力。
　　解决这些问题的方法之一，当然是直接自己研发ISP。如果能自己做一个外置的ISP芯片，手机厂商不仅能够在功能上有更大的施展空间，还能更大程度地把握更新节奏。
　　而相比手机最核心的处理器芯片，ISP芯片的研发难度更低。同时，历经安防视频摄像头的多年发展，ISP市场已经臻于成熟，在技术、产品价格等方面都较为稳定。
　　对于国内手机厂商而言，现阶段做出一个可用的＂影像芯片＂，难度不算特别大，且在团队组建、技术攻关等方面都有可借鉴的经验。
　　在vivo X70发布会上，vivo表示自家的V1芯片是由300人、历经24个月攻关研发。相比之下，华为首款手机通用处理器K3V1历经5年才研发出来，还极不好用。
　　目前，小米、vivo的 ISP芯片研发团队中的中坚力量，均有多年的从业经验。比如小米的ISP芯片架构师左坤隆，此前在华为担任主任工程师，负责麒麟芯片ISP算法的研发；vivo影像算法总监杜元甲，曾在平面显示屏幕驱动IC厂商联咏任职。  02、影像内卷
　　事实上，在智能手机中外置ISP芯片早不是什么新鲜事， 因为一直有第三方的ISP芯片可供选择。
　　魅族内核团队曾在《相机系统综述》一文中自述，魅族会向专业的ISP厂商进行采购，以达到更好的影像效果。
　　文章中还写道， 外置ISP的选型一般不受手机主处理器的影响，因此魅族可以自由选购最适合的ISP产品。
　　在此基础上，手机厂商只需再研发出适合的ISP驱动程序，以及考虑外置ISP与内置ISP的搭配问题，并进行更精细的算法调校。
　　市界梳理华为手机的早期配置发现，在麒麟950之前， 华为旗舰机型手机均是采用外购的ISP。有业内人士表示，其ISP购买自国内专业的ISP设计厂商华晶科技（Altek）等。
　　只是，如果第三方的ISP芯片能够满足手机厂商的需要，那华为手机也不会在一开始被说拍照烂了。
　　第三方的ISP芯片虽然理论上可以增强手机拍照功能，但第三方芯片大家都能买到，并不能建立什么护城河，只有自研的ISP芯片才有独一无二的定制功能，才能够建立独家的影像壁垒。
　　比如华为2019年凭借技术优势自研了一个达芬奇架构的NPU（嵌入式神经网络处理器），又配合上自家的自研ISP芯片和算法，做成了一个＂Face AR＂功能。
　　这让搭载麒麟990的华为旗舰手机，靠着摄像头对着人脸就能进行建模，进而靠面部信息就能进一步分析出人脸信息背后的诸如心率、呼吸率等健康数据。
　　说实话，这功能虽然实用性不高，但听起来卖点十足，是全行业独一份儿的。华为的相机通常以丰富的功能著称，这与其掌控ISP芯片和手机处理器底层技术有直接的关系。
　　珠玉在前，而活下来各个手机厂商，经过多年发展，影像能力也有一定的积累。搞不定核心处理器，还搞不定一个小小的ISP芯片？
　　因此，着手打造自家的ISP芯片已经是不得不做的一件事，即将成为另一轮手机配置内卷的军备竞赛。  03、下一个华为没有捷径
　　vivo不久前发布的X70系列手机，高调宣传了它自研的V1芯片带来的影像效果的提升。这颗芯片是对高通芯片图像能力的补足。
　　vivo V1芯片仅仅负责处理图像， 主要面对的使用场景是夜景拍摄，运行计算成像算法，用于减少眩光、鬼影等问题。
　　（vivo V1与骁龙888对比图，图源：@数码闲聊站微博）
　　这一点也得到了vivo方面的确认。vivo员工李伟（化名）向市界解释：＂vivo V1是一颗影像芯片，可以对摄像头传回的图像信号进行处理。其实手机SoC中本身已经集成了图像信号处理的部分，但X70系列定位是影像旗舰，我们需要多一颗专业的芯片来达到更好的影像处理效果。＂
　　多塞一块芯片，带来了更多的技术挑战，但vivo希望凭此在国内手机影像的赛场中异军突起。
　　现在整个手机产业链的分工已经相当完整，屏幕、电池、图像传感器、手机镜头甚至是核心的处理器供应商，都集中到几个厂商，下游的手机玩家们越来越难以做出差异化的硬件产品。
　　手机影像的军备竞赛日趋白热化，拍照已经成为智能手机最重要的功能之一，没有优秀的拍照能力，根本无法在高端市场立足。
　　余承东曾说： ＂好的手机影像不是单纯一极思维，而从来就是一个完整的技术解决方案。＂
　　这样的背景下，走上华为自研的＂老路＂，向更加底层的芯片技术进军，几乎成为了手机玩家们的唯一选择。
　　但是，成为下一个华为，仅仅靠一个小小的ISP够吗？
　　手机成像是一个系统性、持续性地工作，不仅要拼硬件配置，还要拼＂后期＂算法调校，最终生成画面。
　　从行业经验来看，能否调校出好照片，与影像团队的素质、影像积累以及底层技术的掌控有莫大的关系。
　　苹果靠着＂万年＂的1200万像素，年年吊打一众一亿像素的安卓对手。华为影像实力的突飞猛进背后，有对芯片及算法底层的掌控，进而能够形成独特优势。这种优势显然并非多一个ISP芯片就能赶超，而是需要更多的＂芯片自由＂。
　　华为从P30系列开始采用RYYB CFA（滤波器）来提升进光量，其＂夜视仪＂级夜景效果至今让友商望尘莫及。而想要支持RYYB，必须有麒麟芯片的NPU助力，这是其他品牌无法模仿的优势。
　　（华为P30）
　　今年iPhone13全系跃升的摄影能力中，特色的＂电影模式＂主要依赖于A15芯片强大的算力和影像团队做出的算法。
　　高通的骁龙888也有很强的算法功力。在骁龙888内置的Spectra 580 ISP上，首次应用了他们的第十代3A算法。结合其全新升级的第六代AI引擎，在自动对焦、自动曝光、自动白平衡都取得了长足进步。
　　所以，vivo的ISP芯片V1定位是与处理器中的ISP协调并用，一起对成像算法端进行提升。V1主要起到的作用是高速计算成像，是对骁龙888计算能力的补足，用更强大的计算能力实时去噪和插帧，实现了所谓特色的＂MEMC实时动态补帧＂功能。
　　外置一颗自研ISP芯片后，确实会锦上添花，一定程度提高vivo旗舰机的拍摄能力，但到底进步多少，就见仁见智了。
　　至于小米的自研ISP芯片澎湃C1，据雷锋网报道：＂澎湃C1实际上是一个协处理器，或者说Pre-ISP，在处理器ISP前进行图像处理，相对而言会比较容易处理，能够辅助处理一些特定场景的应用。不过，由于是在处理器外单独增加了一颗芯片，因此无论是成本还是功耗，都会有所增加。＂
　　国产厂商的自研ISP芯片，确实会对影像提升有所助益，但还达不到苹果和华为那样底层技术掌控能力。想要做出本质上的自主掌控的影像创新，还需要更长的路。
　　2016年7月的华为半年业绩发布会上，余承东说道：＂华为在智能手机领域研发投入起码每年三四十亿美元之巨。这些研发投入不仅有照相机、处理器和算法，还包括新材料、新工艺、新技术、芯片、软件等。这些创新投入期少则三五年，多则八年十年。只有我们这样投入，随着能量不断释放，才会越跑越快，让对手追不上。＂
　　要实现芯片自由，八年十年甚至更久的磋磨，将是米OV们必经的过程。
　　参考资料：
　　1.《科普：关于ISP的原理、架构等等》，IP与SoC设计
　　2.《熵减：华为活力之源》，林江艳