小米自研ISP芯片，為何手機(jī)廠商要自研ISP？

ISP技術(shù)將在未來(lái)幾年內(nèi)有較大的演進(jìn)，因此現(xiàn)在是手機(jī)廠商開(kāi)始自研ISP的一個(gè)很好時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

自研ISP與否影響最終圖像質(zhì)量

ISP（Image Signal Processor，圖像處理器）是手機(jī)芯片系統(tǒng)中的重要組成部分，負(fù)責(zé)圖像處理部分。

具體來(lái)說(shuō)，在手機(jī)的照相系統(tǒng)中，圖像傳感器（CIS）負(fù)責(zé)提供原始圖像，但和用戶看到的最終圖像相差甚遠(yuǎn)，而需要大量的后續(xù)處理，這些處理通常包括自動(dòng)白平衡、去噪等，而不同的ISP將直接決定最終圖像質(zhì)量。

一般來(lái)說(shuō)，無(wú)論是使用自研的ISP還是使用第三方提供的ISP，在使用在手機(jī)上的時(shí)候都需要經(jīng)過(guò)大量的參數(shù)調(diào)整。

通俗來(lái)理解就是，ISP 所要做到的就是將“數(shù)字眼睛”的視力水平提高到“人類眼睛”的水平，讓人眼看到數(shù)字圖像時(shí)的效果盡可能接近人眼看到實(shí)景時(shí)的效果。

一顆優(yōu)秀的ISP芯片再加上優(yōu)秀的相機(jī)模組才能帶來(lái)優(yōu)秀的成像效果。

顯然，如果是手機(jī)廠商自研ISP，則可以更好地根據(jù)手機(jī)的目標(biāo)應(yīng)用場(chǎng)景和CIS等來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)，其最終的圖像質(zhì)量效果往往會(huì)好過(guò)使用第三方ISP然后再去調(diào)整ISP參數(shù)。

手機(jī)廠商自研ISP的最根本原因還是照相系統(tǒng)在手機(jī)中是一個(gè)極其重要的組成部分，同時(shí)拍照質(zhì)量也是決定手機(jī)消費(fèi)者體驗(yàn)的一個(gè)極重要的參數(shù)。

主流手機(jī)廠商加入自研ISP行列

隨著智能手機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展，我們正在看到越來(lái)越多的手機(jī)廠商在自研ISP。

蘋(píng)果和三星一直在使用自研的ISP芯片模組；

谷歌再其Pixel系列手機(jī)中也用上了帶有眾多實(shí)驗(yàn)特性的自研ISP；

華為自研ISP早已落地在自己的手機(jī)系列中；

此外，近些年來(lái)積極開(kāi)發(fā)芯片的Oppo和Vivo也有消息正在自研ISP。

最近，小米也加入了自研ISP的行列，可見(jiàn)無(wú)論是在國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，手機(jī)廠商自研ISP正在成為主流。

小米自研算法的澎湃C1正式發(fā)布

此次發(fā)布的澎湃C1，采用了自研ISP＋自研算法，并具備了更精細(xì)且更先進(jìn)的3A處理能力。

澎湃C1具備雙濾波器，能夠進(jìn)行高低頻并行處理，數(shù)字信號(hào)處理效率提升100%。

這讓澎湃C1具備了三大優(yōu)勢(shì)：

①能夠?qū)崿F(xiàn)更快且更精準(zhǔn)的AF對(duì)焦性能，大幅提升暗光、小物件及平坦區(qū)域?qū)鼓芰Γ?/p>

②更精準(zhǔn)的AWB白平衡算法，復(fù)雜混合環(huán)境光源精準(zhǔn)還原；

③更準(zhǔn)確的AE曝光策略，更佳的夜景對(duì)比度以及高動(dòng)態(tài)場(chǎng)景表現(xiàn)。

簡(jiǎn)單來(lái)理解，就是小米把ISP中關(guān)于對(duì)焦、白平衡、曝光的三部分單獨(dú)拿出來(lái)自己做了提升，并放在了澎湃C1里。

對(duì)焦其實(shí)一直以來(lái)都是安卓手機(jī)的一個(gè)痛點(diǎn)，澎湃C1的加入，就可以讓手機(jī)可以更高效的對(duì)焦，隨時(shí)都可以拍的清楚。

而曝光方面的提升則是讓相機(jī)在不同光線環(huán)境下可以拍的更清楚，白平衡則主要負(fù)責(zé)讓相機(jī)在不同的燈光環(huán)境下都能呈現(xiàn)出正確的顏色。

有了一個(gè)好的硬件基礎(chǔ)，小米自己的算法就可以更好的應(yīng)用。用自己的硬件芯片，加上自己的自研拍照算法，打造世界第一的影像能力，這就是小米澎湃C1芯片最初的目標(biāo)。

小米目前在全球有5個(gè)國(guó)際研發(fā)中心，在國(guó)內(nèi)還有5個(gè)研發(fā)中心，相機(jī)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)超過(guò)1000人，包括幾十人的核心專家團(tuán)隊(duì)。

自研ISP芯片對(duì)小米意義

照相卻是大多數(shù)手機(jī)用戶最在意的功能，在5G時(shí)代，這一趨勢(shì)將繼續(xù)得到加強(qiáng)，這也是小米如此重視ISP芯片的原因所在。

對(duì)于智能手機(jī)廠商而言，能夠手握所有的IP，那自然是最好不過(guò)。如若不能，逐步實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)突破也不失為一種策略。

雖然ISP芯片的重要性不如SoC，但也是智能手機(jī)中的關(guān)鍵部分，而且面對(duì)其他同行競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手時(shí)，可出的牌也多了一手。

在小米自研ISP之前，一直采用高通的 ISP 芯片，后者一年一更新，跟不上小米影像進(jìn)步的速度。

如果小米擁有了自主研發(fā)的ISP，那么就不用顧忌不同品牌芯片的ISP差異，能夠保證不同平臺(tái)產(chǎn)品都能擁有接近甚至是相同的成像表現(xiàn)，無(wú)形中也降低了人力和研發(fā)的成本。

另外，相比于研發(fā)SoC，研發(fā)ISP的難度相對(duì)要低得多，對(duì)小米的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)更容易勝任。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，小米完全可以從ISP切入，逐步過(guò)渡到更多的自研芯片領(lǐng)域，進(jìn)一步提升芯片的自主化。

小米的自研芯片之路已過(guò)七年

2014年，小米開(kāi)始籌備“自研芯片”。同年，松果電子成立，作為小米全資子公司，主要從事半導(dǎo)體芯片研發(fā)。

彼時(shí)小米手機(jī)一方面因?qū)＠妥陨砘A(chǔ)不足出海受阻，另一方面又看著蘋(píng)果、三星、華為等廠商憑借自研處理器在手機(jī)市場(chǎng)遙遙領(lǐng)先，于是在2014年10注冊(cè)全資子公司松果電子。

經(jīng)過(guò)三年的時(shí)間，2017年2月28日，小米正式發(fā)布了自主研發(fā)芯片松果“澎湃S1”和首款搭載該處理器的智能手機(jī)小米5c，同時(shí)推出了低端機(jī)紅米4X。

然而，即使發(fā)布會(huì)上澎湃S1的各項(xiàng)性能看起來(lái)很不錯(cuò)，澎湃S1最終的市場(chǎng)反應(yīng)并不佳。最終，小米5C這款手機(jī)也更是在短短不到半年的時(shí)間就被下架。

2017年，小米成立了湖北小米長(zhǎng)江產(chǎn)業(yè)基金，規(guī)模約人民幣120億元，用于支持小米及小米生態(tài)鏈企業(yè)的業(yè)務(wù)拓展，主要投資半導(dǎo)體與智能制造等相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

時(shí)隔四年，小米再次推出自研芯片，這一次小米選擇了相比SoC難度更小，但在智能手機(jī)紅海大戰(zhàn)中同樣重要的ISP。

獨(dú)立ISP會(huì)成為移動(dòng)影像的趨勢(shì)嗎

小米 11 Ultra 用上了接近一英寸的大底，倘若后續(xù)沒(méi)有光學(xué)突破的話，這已幾乎是物理極限。

而目前的 CMOS 的像素?cái)?shù)也處于軍備競(jìng)賽的狀態(tài)，應(yīng)該很快就看到智能手機(jī)邁入兩億像素的門(mén)檻。

在移動(dòng)影像上，只要物理光學(xué)的鐵律還在，影響最終成像的其實(shí)還是傳感器素質(zhì)、ISP 處理能力以及鏡頭素質(zhì)這些傳統(tǒng)的方面，其他的只不過(guò)是錦上添花罷了。

于是乎，手機(jī)廠商們會(huì)定制 CMOS以求獲得更好的成像基礎(chǔ)，去在算法上精進(jìn)，讓最終成像更為自然，在鏡頭搭配上下功夫，求得適應(yīng)更多的場(chǎng)景。

而獨(dú)立 ISP，想要跟上述情形類似成為一大趨勢(shì)，現(xiàn)在來(lái)看，為時(shí)尚早，準(zhǔn)確的說(shuō)應(yīng)該是一個(gè)未來(lái)的大方向。

ISP仍然存在著較大的技術(shù)壁壘

現(xiàn)在，主要的智能移動(dòng)設(shè)備的芯片廠商、IP提供商以及智能手機(jī)制造商都在推出自己的ISP芯片，但是ISP仍然存在著較大的技術(shù)壁壘。

首先，ISP中大量模塊的算法是相互影響的，其眾多算法需要諸多的調(diào)校工作在其中，這需要大量而長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累。

其次，作為商用的ISP，需要眾多的新功能模塊，比如X-talk串?dāng)_，VSM等模塊的加入，這也增加了ISP的技術(shù)壁壘。

另外，ISP的技術(shù)需要長(zhǎng)期積累，需求少、學(xué)習(xí)周期長(zhǎng)，人才匱乏。因此ISP人才團(tuán)隊(duì)組建也是一個(gè)考驗(yàn)公司投入力度、技術(shù)積累的剛性條件。

自研芯片這條路從來(lái)都不是一件容易的事情，其涉及到資金、技術(shù)、市場(chǎng)等各個(gè)方面。

華為麒麟芯片也經(jīng)歷了十幾年才有今天的市場(chǎng)地位，而小米作為芯片新人，澎湃項(xiàng)目更需要一步一腳印去實(shí)現(xiàn)。

結(jié)尾：

正如雷軍發(fā)布會(huì)上提到：“澎湃C1芯片是小米自研芯片道路的一小步，也是小米影像實(shí)力的里程碑，更是小米對(duì)于未來(lái)科技的熱愛(ài)。”

雖然回歸的澎湃C1只是一款獨(dú)立ISP芯片，但它承載著小米對(duì)技術(shù)的追求和夢(mèng)想，這條路固然漫長(zhǎng)，而如果能堅(jiān)持積累和研發(fā)，澎湃S1和澎湃C1不會(huì)是小米的唯二自研芯片。