日常生活中，手機(jī)早已成為我們形影不離的伙伴，手機(jī)的拍照和錄像功能為我們記錄了生活中點(diǎn)點(diǎn)滴滴，讓美好的記憶成為永恒。特別是視頻錄制功能，忠實(shí)地留存了身邊的精彩時(shí)刻。
普通視頻
對于普通視頻，手機(jī)中camera系統(tǒng)按照30fps采集圖像，即一秒內(nèi)均勻地采集30張圖像，經(jīng)過camera系統(tǒng)的處理，最終也按照30fps的幀率，編碼成為視頻文件。播放視頻時(shí)，視頻播放器同樣按照30fps的幀率解碼視頻并顯示。用戶看到的是真實(shí)世界的原本回放，一切都如現(xiàn)實(shí)生活一樣。
為了增強(qiáng)視頻錄制功能，如今各大旗艦手機(jī)中，不約而同地設(shè)計(jì)了慢動(dòng)作視頻錄制功能。
什么是慢動(dòng)作視頻錄制功能呢?
慢動(dòng)作視頻
所謂慢動(dòng)作視頻錄制功能，它會將視頻中拍攝對象的運(yùn)動(dòng)變慢、變緩，用戶可以仔細(xì)地欣賞每一個(gè)動(dòng)作的緩慢變化。
目前，大家看到的慢動(dòng)作視頻錄制一般為120fps和240fps幀率。以240fps慢動(dòng)作視頻錄制為例，當(dāng)用戶啟動(dòng)拍攝240fps慢動(dòng)作視頻時(shí)，手機(jī)中camera系統(tǒng)按照240fps幀率采集圖像，即一秒采集240張圖像，平均4毫秒采集一張，它更加精細(xì)地從現(xiàn)實(shí)中獲取了圖像數(shù)據(jù)。Camera系統(tǒng)對240幀圖像逐一處理，最后編碼成視頻文件。
視頻播放時(shí)，播放器依然按照30fps幀率播放。我們錄制時(shí)候的1秒240張圖像，播放時(shí)需要8秒顯示，視頻畫面被放慢了8倍，各種動(dòng)作和變化全部變緩。這種視頻特別適合拍攝各種運(yùn)動(dòng)，或者轉(zhuǎn)瞬即逝的時(shí)刻。用戶看到了比普通視頻精細(xì)8倍的運(yùn)動(dòng)變化，欣賞了更多的變化細(xì)節(jié)。
高幀率慢動(dòng)作瞬間視頻
既然已經(jīng)擁有了240fps這樣的慢動(dòng)作視頻，為什么還要更高幀率慢動(dòng)作瞬間視頻，如960fps視頻?
我們對技術(shù)的追求是無止境的，用戶對精彩的需求也是無限的。960fps慢動(dòng)作瞬間視頻可以讓用戶體會到每一毫秒的畫面變化，欣賞到每一毫秒的精彩畫面。
對于這種像960fps高幀率慢動(dòng)作視頻錄制并非像240fps慢動(dòng)作視頻那樣簡單。Camera系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的sensor因硬件性能局限，普通camera sensor很難達(dá)到960fps這樣高的采集幀率。目前市面上的旗艦手機(jī)主流是采用240fps幀率的camera sensor。為了產(chǎn)生960fps視頻，camera系統(tǒng)必須采用FRC(Frame Rate Conversion)技術(shù)，將按240fps幀率采集的圖像數(shù)據(jù)離線轉(zhuǎn)換為960fps幀率，之后完成視頻編碼。這樣用戶就能欣賞到每一秒的精彩瞬間。由于FRC技術(shù)性能和所需資源限制，camera系統(tǒng)一般只采集時(shí)長為三秒左右的圖像進(jìn)行處理，最終視頻播放時(shí)長可達(dá)10秒左右。該功能只有少數(shù)高端旗艦機(jī)具有，大大提升了這些手機(jī)的競爭力。
紫光展銳第六代影像引擎Vivimagic
紫光展銳發(fā)布的第一顆6nm 5G SoC虎賁T7520，搭載了自主研發(fā)的第六代影像引擎Vivimagic解決方案?；①ST7520首次采用四核ISP實(shí)現(xiàn)了三攝/四攝場景無縫變焦，支持長焦、廣角、超廣角、微距鏡頭，可實(shí)現(xiàn)3倍光學(xué)變焦，6倍混合變焦，30倍數(shù)字變焦。
四核ISP處理速度高達(dá)每秒15億像素，最高可支持拍攝1.08億像素照片，單攝零延遲拍照可達(dá)6400萬像素。
對于慢動(dòng)作視頻錄制功能，最高支持480fps不限時(shí)高清慢動(dòng)作視頻拍攝，用戶可以充分利用五億像素級處理速度來拍攝慢動(dòng)作視頻;采用FRC技術(shù)，用戶可抓拍高幀率高清慢動(dòng)作瞬間視頻，捕捉毫秒級精彩細(xì)節(jié)。
FRC技術(shù)介紹
FRC(Frame Rate Conversion)技術(shù)用于提升視頻幀率，一般通過前后幀信息產(chǎn)生新的幀，增加單位時(shí)間內(nèi)采集到的圖像數(shù)據(jù)量，讓用戶獲得更多圖像信息。其中運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法至關(guān)重要。
運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償(Motion Estimation and Motion Compensation，簡稱MEMC)，就是通過對圖像中物體的運(yùn)動(dòng)軌跡的估計(jì)和檢測運(yùn)動(dòng)矢量，然后利用原始幀和運(yùn)動(dòng)矢量信息，通過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償插值的方式構(gòu)建新的圖像幀(稱之為補(bǔ)償幀)，最后在原始幀中間插入補(bǔ)償幀來提升畫面的流暢性。
以24fps插幀到60fps來舉例說明，因?yàn)?0不是24的整數(shù)倍，所以必須采用3:2 pull up pull down的方式進(jìn)行幀重復(fù)，也就是當(dāng)前幀重復(fù)3次，下一幀重復(fù)2次，依次類推，這樣就把24fps視頻的各幀圖像“相對均勻”的分配到60fps的時(shí)間節(jié)拍上。因?yàn)槊恳粠闹貜?fù)次數(shù)不相同，所以產(chǎn)生了抖動(dòng)(Judder)現(xiàn)象。
MEMC技術(shù)，根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)信息來動(dòng)態(tài)的生成補(bǔ)償幀，可以非常有效的改善Judder現(xiàn)象。但由于所有新增的圖像幀都是運(yùn)動(dòng)預(yù)測計(jì)算出來的，因此預(yù)測的不準(zhǔn)確可能會帶來副作用，比如光環(huán)“Halo”效應(yīng)。通過對物體運(yùn)動(dòng)軌跡的精確計(jì)算，可以減小副作用。
另外一個(gè)可能的現(xiàn)象是小物體運(yùn)動(dòng)所對應(yīng)的小物體丟失，例如足球比賽中的足球，在一些補(bǔ)償幀中消失了。原因在于大部分的MEMC算法，基于運(yùn)算復(fù)雜度和實(shí)現(xiàn)成本考慮，采用塊匹配方式來計(jì)算相鄰幀之間的物體的運(yùn)動(dòng)相關(guān)性，而不是采用像素級的預(yù)測，導(dǎo)致小物體的運(yùn)動(dòng)矢量估計(jì)不準(zhǔn)確，進(jìn)而導(dǎo)致小物體的丟失或出現(xiàn)重疊等現(xiàn)象。
優(yōu)秀的MEMC算法，除了解決去除Judder等基本問題之外，還需對隨之產(chǎn)生的光環(huán)Halo、小物體消失或重影等artifact有好的解決方案。
紫光展銳視頻編碼專家組基于MEMC算法研究出了高清視頻圖像四倍插幀算法，完美地實(shí)現(xiàn)了視頻序列的四倍插幀，為了高幀率慢動(dòng)作瞬間視頻功能實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
虎賁T7520高幀率慢動(dòng)作瞬間視頻
虎賁T7520中camera系統(tǒng)具備強(qiáng)大的處理能力，支持240fps 1080P和480fps 720P慢動(dòng)作視頻錄制?；?40fps 720P圖像數(shù)據(jù)，采用FRC技術(shù)，借助Vision DSP加速，可以實(shí)現(xiàn)960fps 720P高清慢動(dòng)作瞬間視頻錄制。
對于更高幀率，如果camera sensor支持480fps 720P圖像采集，camera系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)1920fps的瞬間視頻編碼，這對手機(jī)性能有了更高要求。1920fps瞬間視頻，平均0.5毫秒一張圖像，將現(xiàn)實(shí)世界的運(yùn)動(dòng)放慢了64倍，用戶可以欣賞到更加細(xì)膩的精彩瞬間，給用戶帶來前所未有的視覺體驗(yàn)。
隨著視頻技術(shù)的不斷發(fā)展，手機(jī)上camera系統(tǒng)會有越來越多的新穎功能出現(xiàn)，為用戶帶來不同凡響的視覺體驗(yàn)。高幀率慢動(dòng)作瞬間視頻無疑是其中一抹靚麗風(fēng)景，虎賁T7520在影像方面會有更優(yōu)秀的表現(xiàn)。
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