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为什么10bit不能让你的“眼界”更惊艳?

发布于:2020-11-24 被浏览:3257次

如果把我们每天相处的手机看作是对人类世界反馈的缩影,那么在过去很长一段时间里,手机的屏幕只能以其单调的颜色呈现,直到众所周知的“24位真彩色”出现。

从“丰富”到“精彩”的鸿沟

众所周知,我们生活的多彩世界,其实主要是由红、绿、蓝三种颜色组成的。所谓“24位真彩色”是指红、绿、蓝三种颜色,每种颜色有2到8个幂色标。简单来说,红、绿、蓝三色共256种不同深浅,总共构成了1667万多种颜色。如此丰富的色彩信息能更真实地还原我们面前的世界。值得注意的是,“24位真彩色”还有一个名字叫——8位色深。

久而久之,在手机硬件技术一次次升级的时候,人们对手机可以呈现的世界的要求越来越高,8bit的色深也有所拉伸。相反,它是10位的。也就是从2的8次方到2的10次方,一共10.7亿种颜色。它可以表现出更丰富的色彩信息,画面不仅更加逼真,而且不同色彩之间的过渡也更加细腻。当同一张图片分别呈现8位和10位时,可以清楚地看到8位图片有明显的色带故障。如果这是视频,相信很多人都会玩。

如果说屏幕是展示手机中美好世界的窗口,那么摄像头就是收集外界信息的采集器。遗憾的是,即使今天的手机成像技术突飞猛进,10位显示技术也开始向非旗舰手机沉沦,但最终的视觉效果总是不尽人意。原因何在?

人们常说,当硬件技术发展到极致,很多问题往往需要从软件层面去解决。但是我们的手机,尤其是安卓阵营的手机,其实在色彩管理上是有先天不足的。——在系统级色彩管理中,它们还处于“真空状态”,直接导致我们所看到的,无法如实还原,无法以奇妙的方式呈现,有时甚至无法准确。

从技术角度来说,Android系统底层不支持10位技术,无论是图像解码器、内存结构、图像控制器还是图像渲染,都还停留在8位阶段。换句话说,即使我们手机的射击模块和屏幕可以支持10bit,中间的链接完全不开,就像一把配有顶级光学瞄准镜和高质量子弹的步枪,但是枪内的机械结构经常出故障,如何在比赛中取得好成绩?如何弥合从图像采集到最终呈现这一环节的差距?

专属Android的系统级色彩管理

因为安卓还欠很多“历史账”,色彩管理短期内不会被谷歌安排。但即使没有谷歌的参与,安卓系统也缺乏系统级色彩管理的现状,随着OPPO INNO DAY 2020的结束,将会有一个大的转机:作为一场“大戏”,OPPO在本次活动的最后一个环节宣布了“全链接色彩管理系统”,也是第一款专为未来色域广、色深高的时代设计的安卓全链接色彩管理系统。

OPPO的全链接色彩管理系统包括两个核心技术:全链接10位和色彩管理

全链路10bit,覆盖了采集、编码、存储、解码、显示整条图像处理过程有能力在每个环节处理10位数据,具体体现在以下几个方面:

在图像数据采集方面,该色彩管理系统具有10位图像和视频信息采集能力,首款硬件级堆叠DOL-HDR技术支持长、中、短曝光帧的连续输出,可以很好的消除不同帧的输出时间间隔。与传统的时域多帧HDR技术相比,它的信噪比更好,可以更好地避免重影现象,在动态范围上有着天然的优势。

在运算编码阶段,包括畸变校正、图像超分割、彩色AI在内的近20种自主开发的图像算法得到全面升级,充分发挥了10bit的优势。

颜色信息以HEIF格式存储,这是近年来大家比较熟悉的。它可以支持高达16位的颜色深度,并具有更高的图像质量。它可以无缝集成HDR和宽色域,并且具有较小的尺寸,不会造成用户有内存压力。更重要的是,它支持丰富的多媒体形式。除了静态图像和元数据,如EXIF和I ICC颜色特征文件,它还可以存储透明层,景深信息,动画,连续拍摄的图像序列,视频等

解码和渲染的链接可以算是OPPO的一个重要重点,因为技术团队重构了Android系统从解码到渲染的链接,解决了Android不适合10位图片拍摄的问题。比如解码方面,Android原生图像解码器只支持8个8位。重构后,OPPO的技术团队开发了兼容10位图片的解码方案;

在内存数据方面,对原有的内存数据进行改造,设计了一种新的可处理10位图像数据的内存存储结构;在渲染方面,添加了自适应条目以再次自适应图像信息。综上所述,OPPO通过自己的技术实力,解决了许多谷歌尚未提上日程的问题。

显示环节的主要技术方向集中在屏幕调试和色域映射上,直接关系到用户的最终体验。屏幕标定方面,技术团队通过高精度光学仪器采集原始屏幕数据,分析生成高精度3D-Lut。3D-Lut更新到手机的显示处理模块后,对屏幕Gamma值和色彩范围进行微调,修正了几乎所有可能出现的高阶非线性属性、色彩串扰、色相和饱和度等显示校准问题;色域映射方面,OPPO统一了普通sRGB色域和DCI-P3色域的标准白点色温,保证了不同色域内容色温的一致性。

色彩管理,是该系统的又一技术核心,实现了DCI-P3和sRGB图片的色域适配。以前很多旗舰安卓手机“太华丽”是因为屏幕本身的硬件质量更高。正是因为——sRGB图片的色域在映射P3屏幕时被强行拉伸了。如果不做色域映射,画面显示会过饱和,也就是说看起来特别华丽。

OPPO的解决方案是根据DCI- P3色域的屏幕上图片的内容直接显示DCI-P3图片,而对于sRGB图片,技术团队会对RGB坐标数据进行两次线性化和逆线性化,最终在DCI-P3屏幕上精确显示,从而解决采集端和显示端色域描述不同导致的颜色偏差问题,给用户带来更精确的视觉体验。

当然,最重要的一点是OPPO说,未来色彩管理会做成SDK,向大量第三方应用开放,提高Android生态系统的色域管理水平。

“自乱而治”的Android色彩管理

以前提到安卓的色彩管理,人们常常用“乱”这个词来概括。拍摄的照片颜色不准确,屏幕无法如实还原画面的精彩程度。但是很多厂商只是在“设置”中增加了一个关于颜色显示的选项,让用户自己调整,并不能彻底解决这个问题。但是随着时间的推移,人们对手机在图像层面的要求越来越高,一个系统级的色彩管理方案已经准备出来了。

因此,对于OPPO来说,发布“全链接色彩管理系统”的意义在于,Android生态终于有第一个系统级的,“治本”的色彩管理方案了,不仅让用户真正体验到从拍摄到观看的全方位体验提升,更重要的是,安卓生态的色彩管理乃至行业的发展方向将更加清晰。

今天还是有很多手机厂商走的是“堆料”的老路,但是一味的拼硬件真的就意味着能给用户带来好的体验?虽然SoC、相机模块、屏幕的规格越来越高,但各环节之间缺乏色彩管理,图像信息有偏差。反而无法充分发挥硬件的优势。OPPO的全链接色彩管理系统提供了一种新的思路:通过解决不同色域之间的映射,使呈现的画面更加准确,帮助硬件最大限度地发挥其优势。

结语

在“斗机”堆积如山,但使用体验有限的今天,OPPO有了一些独特的眼光,不仅找到了独特的技术节点,也及时填补了行业的空白。推出了行业首个同时具备全链路10bit图片及视频拍摄功能's系统级色彩管理技术。虽然刚刚公布,但对手机行业乃至安卓生态系统的影响是可以预见的。

全链接色彩管理系统给行业带来技术启示,体现行业发展方向,体现OPPO基于洞察用户体验的技术创新和突破的发展思路,就像OPPO的口号“科技是人,世界是好的”一样。

标签: 色彩 链路 技术
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