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影像|马里亚纳 X 探底，自研芯到底有多难

影像|马里亚纳 X 探底，自研芯到底有多难
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世界上首台配备摄像头的手机诞生于 2000 年 11 月 ， 夏普 J-SH04 。
仅 11 万像素的摄像头 ， 可拆卸电池与直板键盘 ， 今天看起来另类 ， 当时也显得另类 。 夏普 J-SH04 销量很差 ， 却未阻挡夏普继续推陈出新 ， 从这个角度来说 ， 夏普开启了拍照手机的演变之路 。
给手机加上摄像头 ， 当时看起来是一件不起眼的小事 ， 却创造了后来各大手机品牌竞争最激烈的舞台 。 经济学家何帆曾说：“绝大部分创新都发生在极细微处和极宏大处 ， 而在极细微处形成的小趋势恰能改变世界 。 ”
芯片 ， 极细小又够宏大 。
2 月 24 日 ， OPPO 自研影像专用芯片马里亚纳 MariSilicon X（以下简称“马里亚纳 X”）首度商用 ， 与 OPPO Find X5 系列旗舰手机一起推出 。 在马里亚纳 X 芯片的加持下 ， Find X5 Pro 可实现真正意义上的 4K 夜景视频 ， 并打破算法、芯片与传感器之间存在的历史协同问题 。
透过马里亚纳 X 芯片 ， 不难发现 ， 当手机影像力进入平台期之后 ， 已有先驱者开始寻找其它可能的突破口 。 尤其是在高端市场 ， 各创新技术争奇斗艳：超高像素、传感器阵列排布以及自研影像芯片等等 。 过去的经验表明 ， 手机影像向上跨越的契机 ， 或就藏在自研芯片的落地过程里 。
相比于手机研发 ， 自研芯片无异于攀高峰的险途 。
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何谓马里亚纳
马里亚纳海沟 ， 最深处的地方达 6~11 千米 ， 是地球目前已知海洋最深处 ， 这里水压高、完全黑暗、温度低、含氧量低 ， 且食物资源匮乏 ， 因此成为地球上环境最恶劣的区域之一 。
OPPO 创始人陈明永曾表示 ， 之所以将 OPPO 第一颗自研芯片命名为马里亚纳 X ， 是因为 OPPO 自研芯片之路的艰难超乎想象 ， 就像马里亚纳海沟 ， 深不可测 。
2022 年 ， OPPO 选择潜入深水区有着多方面的考量 。
一方面 ， Android 手机的影像已经接近瓶颈 ， 在传感器和算法等方面的调优边际收益逐渐降低 。 在用户的角度 ， 即手机拍照的提升不明显 ， 各家差异化不明显 ， 用户体验受到了影响；另一方面 ， 高端手机引领着手机影像力的发展趋势 ， 只有不断地追求技术创新 ， 才能推动行业发展 。
高端市场里 ， 苹果、三星仍然保持着领先优势 ， 自研芯片是其中极为重要的一部分 。
“一帧影像 ， 动用两块芯片” ， OPPO 请来了姜文用 Find X5 Pro 拍日出 。 这台手机上的两块芯片 ， 便是指的常见的 CPU 与马里亚纳 X 影像专用芯片 。
手机影像链路大概可分为传感器、算法和芯片三个环节 。 按照以往的行业惯例 ， 这三个环节出处通常不同 ， 一边要与光学大厂合作 ， 另一边还得与芯片大厂合作 。 好比你做一盘菜 ， 食材和调料来源不同 ， 加上刀工 ， 都需要大厨自己拿捏尺度 ， 食材的新鲜度、调料的多少以及刀工细腻程度都影响最后菜肴的口感 。
手机影像力的软硬件调校复杂程度更甚 ， 对于手机品牌来说 ， 若能将各个环节把握在自己手中 ， 方能将影像力做到极致 。 当前手机已经进入了计算摄影时代 ， 对 AI 算力与能效提出了更高的要求 ， 而传统的计算大多都依赖通用芯片 ， 算力无法满足需求 。 这也是 OPPO 推出独立影像专用芯片马里亚纳 X 的重要原因 。
在去年的 OPPO Find X3 系列上 ， OPPO 小试牛刀开创了手机首个全链路 10bit 色彩系统：从拍摄、编码、储存、解码到显示 ， 贯穿内外的软硬件 ， 用户都能体验到 10 亿种色彩的图片与视频 。
陈明永认为 ， 科技公司必须通过关键技术解决关键问题 ， 如果没有底层核心技术 ， 就不可能有未来；而没有底层核心技术的旗舰产品 ， 更是空中楼阁 。
Find 系列是 OPPO 目前最高端的产品线 ， 其承载的技术创新使命不言而喻 。 在 OPPO 公司内部 ， 有着“技术货架”一说 ， OPPO 储备着大量先进的 ， 甚至未面世的技术 ， 包括卷轴铰链、折叠屏 U 型铰链、自研芯片、隔空充电等等 。
OPPO 首款折叠屏手机 Find N 发布之后 ， 很快卖到脱销 。 2021 年 12 月仅销售 9 天 ， 便占据了当月中国折叠屏市场的 25% 。 市场的正向反馈给予了 OPPO 一个积极的信号——扎实的技术能够得到高端用户的认可 ， 但做技术预研的孤独与艰难却没人可以体会 。
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无限风光在险峰
马里亚纳 X 项目正式成立于三年前 ， 设计之初 ， OPPO 考虑过 12nm 的方案 ， 但要想获得最佳的性能与功耗 ， 必须做 6nm 制程 。
在马里亚纳 X 面世之前 ， 国内拥有量产并商用 6nm 芯片能力的厂商仅有三家 。 但是做 6nm 的影像 NPU ， 没有任何参考案例 。 这意味着 OPPO 已经进入无人区 ， 马里亚纳 X 就是一个“三高”项目：高额的研发经费、超高的研发难度和极高的失败风险 。 没人知道能否成功 ， 或者失败之后会是什么样 。
三年厚积薄发 ， OPPO 方才迎来了马里亚纳 X 成功流片 ， 并嵌入手机正常运转 。 然而芯片做好并不是攀高峰的终点 ， 而是下一段路途的开始 。
“包括其他产品线在内 ， 我们几乎调用了公司内所有的影像人力和资源在 Find X5 系列上 。 ”Find 系列产品经理李杰表示 ， “马里亚纳 X 在 Find X5 Pro 上的调校工作量是指数级 ， 因为涉及到底层基础算法的调优 ， 相当于做了正常三代产品的研发工作 。 ”
在这里举个例 ， 你就能明白马里亚纳 X 的调校到底有多难 。
马里亚纳 X 影像专用 NPU 芯片的 AI 算力最高可以达到每秒 18 万亿次 AI 计算 ， 在实际应用场景中 ， 每瓦性能也能达到每秒 11.6 万亿次 。 它独立于手机的 SoC 运行 ， 就像一个外挂增加了手机拍照时的运算能力 。
如此强大的能力 ， 还需要与其它硬件协同工作 ， 为此 OPPO 首次加入了自研 3A 算法进行调和——3A 算法即影像链路里的指挥部角色 ， 统领着对焦、曝光和白平衡等等参数 ， 以此达到马里亚纳 X 与镜头、自然色彩传感器以及主芯片的 ISP 等环节的配合 。
通过这颗 NPU ， Find X5 Pro 实现了 4 大技术突破：
【影像|马里亚纳 X 探底，自研芯到底有多难】1. Android 第一次支持 4K+20bit RAW+AI+Ultra HDR 的极限规格 ， 即随意截取视频的每一帧 ， 都可以是一张完美的照片；
2. 录制 4K 超清夜景视频 ， 得益于超高的 AI 算力 ， Find X5 Pro 可以进行实时 AI 降噪 ， 获取 20bit Ultra HDR 超级动态范围 ， 从本质上提高夜景视频的画质；
3. 通过 3A 算法还原真实的色彩表现；
4. 为第三方软件相机提供更加清晰的原生画质 ， 例如微信软件内的相机拍摄 ， 也可以获得原生相机的照片质量 。
在 OPPO Find X5 Pro 的实拍样张当中 ， 我们可以清楚地看见 ， 在马里亚纳 X 的加持之下 ， Android 手机拍照能力得到了更高的提升 ， 尤其是 iPhone 领跑的视频拍摄领域 ， 两者也不分伯仲 。 除去马里亚纳 X ， OPPO 还加入了悬浮防抖、13 通道光谱传感器与光学玻璃镜片来提高 Find X5 Pro 的影像硬件素质 。
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OPPO Find X5 Pro超清夜景拍照
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OPPO Find X5 Pro哈苏专业模式
尽管如此 ， 马里亚纳 X 的能力到目前为止也只发挥了 30% 。 随着时间的推移 ， 它还会自我学习、迭代 ， 使得手机拍照越来越好用 。 李杰表示：“马里亚纳 X 是一颗 NPU ， 很多算法都 AI 化了 ， 它在跑算法、跑模型的过程中 ， 会通过神经网络自行运算和学习 。 ”
“一机双芯的模式还会在行业中流行下去 。 ”
三年时间 ， 我们很幸运地看到 OPPO 在山顶捧起了芯片自研的火炬 ， 实现了自身从 0 到 1 的里程碑式跨越 。 就好像向雪峰发起冲击的人 ， 假想敌几乎都是自己：极寒的狂风 ， 稀薄的空气 ， 内心的恐惧都由自己承担 。 而攀顶路途有多凶险 ， 峰顶的景色就有多美妙 。
长期主义初兑现
如果追溯马里亚纳 X 的起源 ， 并不能严格按照时间线定位于某一天 。 自研芯片的种子 ， 多年前就播下了 。
据李杰透露 ， 早在四五年前 ， OPPO 高层已经规划了公司的战略转型 。 近年来我们所看到的“关键技术解决关键问题”、“3 年投入 500 亿”和“3+N+X科技跃迁战略”等背后所映射的思想 ， 其实是 OPPO 对于用户、产品和公司运营的深度思考 。
科技为人 ， 以善天下 。 OPPO 身上的务实精神 ， 我们从 Slogan 的变化便能窥见一斑 ， Find N 的“从尝鲜到常用” ， Find X5 系列的“一帧影像 ， 动用两颗芯片”都是非常具象化的描述 。 或许 Slogan 少了一些浪漫 ， 但却有了踏实的依靠 。
OPPO 正在经历向技术型科技公司的转变 ， “会做广告”的表象往往掩盖了 OPPO 的本来面目 。 过去的 OPPO 更加内秀 ， 技术研发背后的困难与思考并不轻易向外界透露 。 事实上 ， OPPO 技术货架陈列着海量的高精尖技术与专利 ， 数据显示 ， 截至 2021 年 12 月 31 日 ， OPPO 全球专利申请量超过 75000 件 ， 全球授权数量超过 34000 件 ， 在中国公司中排名第二 。
Find 系列承载着 OPPO 先进技术的落地使命 ， 并用技术解决用户实际的问题 ， 提升用户体验 。 产品是用户最能直观感受公司实力的窗口 ， 同时也是两者相互沟通的桥梁 。 只要坚持走这条路 ， 时间自然会兑现果实 。
时间的朋友 ， 都为长期主义者 。 鲜有人知道的是 ， OPPO 在 10 年前尝试过平板项目 ， 由于种种原因并未继续推进 ， 但该项目却孵化出了 VOOC 闪充技术 。 在那个快充还未普及的年代 ， OPPO 坚持将闪充技术普及开来 ， 引领了行业快充的风潮 。
现在回过头来看 ， VOOC 闪充技术与马里亚纳 X 的诞生都不是偶然 ， 而是铺垫已久之后的一种必然 。 （本文首发钛媒体App）
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