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5G黎明AI破晓,手机厂商的诸神之争

发布时间:2019-04-02 09:57:26  来源:IT之家    采编:徐彬  背景:

  2019年,手机厂商进入诸神混战时期,5G、AI、拍照、水滴屏……各大厂商都使出了浑身解数来争夺用户。从年初MWC大会的折叠屏、水滴屏、5G等大热话题,再到近期的号称能拍到银河系的华为P30系列新品,以及OPPO即将发布的Reno系列以十倍景深为核心卖点……5G黎明前,用户争夺战,手机厂商又将如何寻求破局?

  5G时代,遥不可及

  如果要用三个字来描述5G时代,小编会选择:“快”、“广”、“永”。

  “快”即快速,极速的连接;“广”即广泛、全面、海量的连接;“永”,即永远、一直,始终连接。

  这三点,可以说是5G的基本属性,5G时代的各种关键技术和应用场景,都基于此而成为可能。就像一幅工笔重彩的鸿幅画作,无论多么精致细密的锦绣乾坤,都依托于画布,但是再好的画布也需要笔精妙墨的画布来彰显其价值,最终带给观赏者以愉悦,两者互为依托。而5G的最终目的,也正是给消费者带来前所未有的体验。

  5G诚然可以作为征服消费者的利器,但目前5G还属于商用时代,离大规模普及还有很长一段时间,手机厂商可以借用5G进行行业卡位,拉升品牌,不过,想要在4G后半场抢夺市场,未必可行。

  AI +用户痛点,或成4G下半场的核心

  AI,是目前各行各业都在紧密关注的技术。根据中国通信院的报告,2020年人工智能核心产业规模会超过1500亿元,带动相关产业规模将超过1万亿元,而到2030年,人工智能核心产业规模将超过1万亿元,带动相关产业规模超过10万亿元。而眼下,正是5G黎明时期,人工智能技术已经提前在各行各业开始应用,根据易观数据做的调查,2017年-2018年,国内人工智能应用领域最广泛的是金融,其次依次是制造业、电商、健康医疗、社交媒体、交通物流等。

  而具体到终端侧,目前主要是智能手机。在智能手机的AI应用方面,国内艾瑞咨询做过调查,统计了2018年中国AI手机用户认为最有价值的AI功能(前10名)、体验最好的AI功能(前10名)以及最熟知的AI手机功能(前15名)中,除了语音助手和随行翻译,其他功能基本上都离不开一个关键组件:相机。事实上,这背后正是基于AI智慧视觉能力广阔的应用前景。

  在这里,IT之家小编想提一提智能手机芯片主要供应商之一的联发科。他们抓住的,正是现阶段和未来AI在终端侧最广泛的应用:AI相机。

  在谈AI相机的具体应用前,我们首先需要了解一下,AI在相机中是怎样工作的。用上面这张图来表示,光线首先透过镜组和光圈来到CMOS图像传感器,CMOS的作用是将光信号转换为电信号,这时候的信号还是模拟信号,所以需要ADC模数转换器将模拟电信号转换为数字信号。接着,数字信号会来到ISP,ISP的主要任务是通过一系列先进的数字信号图像处理算法对传输过来的信号进行效果处理,例如坏点校正、去除噪点、高光抑制和暗光补偿、色彩增强、镜头矫正等等,这是让图像成片质量更高的关键一步。ISP处理过信息后,再通过IO接口传输到CPU中进行比较、存储、分析等处理,最后通过显示屏就可以看到图像了。

  而AI作用于相机,通常来说主要就是作用于ISP及向后的数字信息处理的过程,通过强大的AI算法,来提升数字信息处理的效果。图像视频信息处理计算复杂度极高,但卷积神经网络恰恰擅长这样的信息处理。随着这些年ImageNet挑战赛的兴起,AI逐渐被应用于智能终端的图像和视频处理,包括人脸解锁、拍照场景优化、智慧美颜、拍照翻译、拍照背景虚化、AR视频等等,而未来,AI相机必将会有更深的应用。

  不过问题来了,既然AI相机的应用未来会越来越广泛,越来越深入,那么是不是大家都在相机的基础上引入一套AI算法就行了?小编认为显然不是。那什么是“真AI相机”?IT之家小编认为首先相机本身要有良好的素质,其次相机和系统AI处理单元必须结合更紧密,形成更强劲的AI算力。

  AI相机对相机本身需要较高的素质要求,这一点很好理解。AI对终端设备相机能力的提升,更多是在软件层面尽可能达到优化的极致,但这有一个前提:硬件不能太差。那怎样才算“硬件不差”?这里有一个方向,我们知道当前智能手机的拍照竞赛早已过了拼像素的时代,图像传感器对拍照素质的影响更为重要,所以未来的AI相机相信会对这一方面有所要求。

  第二点,也是IT之家小编觉得比较关键的,就是终端系统的AI处理单元有能够针对性的AI算力支撑,其实这里所说的就是对整体AI算力性能的需求,因为只有当AI算力达到一定高度,很多新鲜应用背后的复杂的算力需求才能被满足。在这一点,我们不妨就以联发科在Helio P90中搭载的APU 2.0为例。

  APU是联发科自研的AI专核,即专门用来处理AI运算的芯片核心,它采用全新的AI运算架构,拥有1127 GMACs的千兆级算力,是APU 1.0的四倍,相对于GPU更是数十倍效率的提升,同时支持INT8深度学习运算和FP16浮点运算,减轻GPU的负载,可以处理各种卷积网络,从而能够多方位提供由APU2.0驱动的图像优化服务。另外,APU 2.0相较于APU 1.0还有50%的功耗降低,对带宽的需求也可以降低50%。

  那么APU 2.0的AI算力究竟怎么样?在行业内比较认同的AI算力标准来自苏黎世联邦理工学院(ETHZ)的AI-Benchmark榜单,即苏黎世跑分,Helio P90的跑分为25654,其实也就是APU 2.0的成绩,从榜单上看,APU 2.0的跑分数据排名前列,十分强悍。

  特别值得一提的是,APU跟联发科芯片里面的照相模块,有自己独特的连接方式,从而让AI算力能够和相机模块更加紧密地互动,这样就可以在强悍规格的基础上着力解决体验问题。

  AI超强算力,归根结底是为了提升体验

  刚才我们说到体验,其实APU 2.0在规格上拥有强悍的AI算力,能看出目标很明确,就是让AI相机能够真真切切地提升用户体验。抛开整体性能谈AI的体验是不切实际的,当然,性能也不是唯一,最终都要回归到用户体验层面。然而到底怎样提升用户体验?这个问题的关键是:抓住痛点。就现阶段而言,手机拍照的痛点主要是夜拍素质、抓拍能力,如何让普通消费者随时随地随手一拍,不用复杂的调整光线、亮度、稳定度,都可以留下清晰无噪的感动瞬间,这将成为AI相机主要的贡献。

  我们仍然以联发科最新的Helio P90为例,首先是夜拍方面。通常而言,手机提升夜间拍照效果无非两个路径:提高ISO值,延长曝光时间。当然,如果有多个摄像头还可以通过不同的光圈来提高夜拍效果,但手机上单个镜头光圈其实是固定的。这确实是提升夜拍效果的不二法门,但其实也是最基础的。Helio P90想到的是利用AI一步到位,不仅提高夜拍的基本素质,还可以直接优化被摄主体的细节和色彩,甚至是黑暗环境中的细节。它采用基于多帧降噪,结合14-bit高动态范围ISP的运算能力,利用AI实现更强的降噪算法及智能合成,最终直接生成用户满意的、拥有更好色彩和细节的夜拍照片。

  除了夜拍,急速抓拍效果不佳也是很多手机拍照的痛点。其实抓拍能力和曝光时间直接相关,优秀的抓拍需要尽可能短的曝光时间,但是短的曝光时间会令照片曝光不足,从而影响照片质量,特别是在弱光环境下的抓拍。在多方因素平衡下,抓拍反而会出现拖影、噪点明显等多种问题都存在的情况。而Helio P90能够优先将曝光时间缩短到3毫秒的水平,然后基于AI噪点训练、14-bit高动态范围ISP和AI多帧降噪处理的能力,保证画面拥有足够的亮度和纯净度。当然,这背后需要非常复杂的运算,并且要快速完成。人脸的快速识别与侦测同样也是依托于AI算法。Helio P90拥有首创的AI人脸侦测引擎,能够在弱光和运动条件下实时准确地检测人脸和场景。

  视频景深则是基于AI人像分割技术,采用主流的物件主动侦测和分割架构,利用最先进的目标检测算法Mask R-CNN,并基于神经网络学习框架Caffe2来实现,这是一个非常复杂的过程,也需要极强的算力支持。联发科P90凭借的是APU2.0高达1127 GMACs(每秒可操作11270亿次定点乘累加次数)的强大算力,因此能够实现这样的人像分割。

  除了这几点核心功能,Helio P90还有焦点直播、AI实时美体、人体姿态追踪识别、AI识物等诸多细分的应用。

  由此可见,手机芯片应该在AI硬件规格高标准的基础上,追求用户的出色体验,硬件规格本身是空洞的,只有落实到体验层面才有意义。同时不能忽略AI生态开放的重要性,让第三方应用开发者更好地调用APU以及CPU、GPU的运算能力,丰富AI生态。

  5G黎明,AI破晓

  眼下正是5G时代的黎明期,MWC2019上热热闹闹的5G浪潮犹在耳畔,包括一加、华为、小米等厂商都拿出了5G手机,只待面向市场发售。而伴随着5G手机的,有很多名词:折叠屏、异形屏、云计算、AI等等。小编认为,只有类似AI、云计算等这样的技术,才是5G时代真正的趋势5G的真正成熟还需要相当一段时间,并且未来5G不会成为终端的卖点,就像如今“支持4G”不会成为特别值得说的卖点一样,更重要的是:基于5G的应用怎么样。5G黎明到来,固然重要,但是以怎样的姿态破晓,更关键,盲目追逐5G本身是没有意义的。

  很显然,AI是一个很好的方向,联发科提前看到这一点,并提前布局,也为他们赢得了先机,至于未来,其实无需思考太多。无论如何,把基于硬件规格的用户体验做好,才是最本分的事情。




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