当你按下快门拍照，你的手机却在做数学题
穷则流体力学，达则力大砖飞。这是流传在航空圈子里的一句笑谈。
指的是苏联把 32 吨不锈钢飞到 3.2 马赫的故事，彼时让美国「大受震撼」。相对于浑身黑科技的 SR-71 黑鸟侦察机，米格 25 的做法直接且有效，直接「怼」上了两台火箭发动机解决。
▲米格 25：一块不锈钢的上天之旅
按照苏联工程师这个非常规的思路，「板砖」形航空器也能轻松飞出超音速。
▲马斯克的星舰 SN6. 图片来自：cnet
到现在「力大砖飞」的例子应该就是马斯克的星舰原型机了，与米格 25 有着异曲同工之妙，大力出奇迹就是了。
倘若把航空圈子的趣谈转移到影像领域的话，也能够对应上来。
进入数码时代，影像产出的优劣几乎可以与传感器尺寸成正比，尺寸越大天然的优势就大，配合着传统物理光学的桎梏，很难「逆袭」。
智能手机传感器只有「指甲盖」大小，以及受限于体积，镜组设计左右为难。以传统的影像思路，有种腹背受敌的感觉，难以突破物理的上限，更别说去做一些喜闻乐见的创新了。
▲被认为「计算摄影」之父的 Marc Levoy
一直到 Google Pixel 初代发布，并一举夺得 DxOMark 的桂冠。彼时人们逐步意识到了「计算摄影」的魅力。
再到 iPhone 12 系列的发布会上，苹果花费了很长的时间来介绍 iPhone 上的「计算摄影」带来的进步，以及功能的提升。
可以说，此时计算摄影已经成为一个潮流，而相对于传统物理光学的停滞不前，它似乎有着更大的潜能，甚至只靠算法就能达到「力大砖飞」的境界。
以往来说，算法可能只算是锦上添花，让图片颜色更好看，夜景更纯净，逆光更清晰，但最近 MIX 4 以及 iOS 15 对「图像」的处理已不仅停留在「好看」的层面。
▲小米 MIX4
小米 MIX 4 最大的亮点可以说是那块屏下摄像头技术实现的全面屏。全面屏概念逐步的落地，除了屏幕技术突破，计算摄影在里面也发挥了很大的用处。
现在 CUP 区域屏幕通过「小像素」、「透明导线」等等技术来规避衍射效应和增强透光率，但相对于普通 OLED 屏幕的来说，其透光率依旧不足 20%。
▲OPPO 屏下摄像头原型机
在小米 MIX 4 之前，OPPO 也公布了自己的屏下摄像头原型机，并表示接下来的目标是把透光率提升到 40%，但距离传统的 90% 依旧有着很大的空间。
而这个差距就交给了「计算摄影」，把物理光学变成了一道道数学题。
根据小米的分享，MIX4 的相机在产线上会逐一根据屏幕校准，再通过「衍射模型」减弱衍射效应，以及进行多帧 HDR、降噪、去雾等操作，且在最终成像之前，还会进行一系列的细节、色彩优化等等。
▲小米 MIX 4 调用 QQ 内自拍
如此的操作，通过我们之前的实测，基本上能达到接近 80% 的自拍效果。不过，这些算法的调用仅限于自家的相机 app 上，暂时还未开放给第三方，或者第三方针对性优化，三方 app 调用前置很容易「露馅」。
而在 iOS 15 中，苹果也利用「算法」消除了一项 iPhone 摄像头的光学缺陷。
▲Shot on iPhone. 图片来自：Reddit
从 iPhone 11 系列开始，由于镜组设计的缘故，在面对点光源拍摄时，会出现「鬼影」，尤其是在夜间，仿佛现实世界中存在了一面透明的镜子一般。
无论是在微博还是 Reddit 上，都引发了大量的讨论，一直到 iPhone 12 系列发布，苹果依然没有对其做出改变，鬼影依旧。
▲右图为 iOS 15 Beta 4. 图片来自：Reddit
在 iOS 15 Beta 4 更新之中，苹果用算法处理掉了部分照片中的鬼影。除了抹除外，iOS 15 Beta 4 的这个特性还会依据图片内容进行自动识别「鬼影」。
由此来说，风光类的照片更容易被判断出来，而在室内，可能就没有那么有效，鬼影仍然存在。
▲右图为 iOS 15 Beta 4. 图片来自：Reddit
并且，Reddit 相关帖子下，从 iPhone XS 到 iPhone 12 Pro Max 都可以把鬼影优化掉，并非仅限最新的机型。而随着 9 月份 iOS 15 正式版的到来，相信「鬼影」的问题会消除的更好。
在传统影像领域，「鬼影」只能避免，很难通过光学设计来完全消除。超广角镜头用上了夸张的大镜片，以及内部各种非球面镜等特殊镜片来避免「缺陷」。
苹果利用算法来解决光学缺陷，可谓是另辟蹊径，跳出了传统影像厂商们在镜片上堆料来解决缺陷的惯性思维。
▲Jon McCormack
记得在 iPhone 12 系列会后的一则采访中，苹果软件副总裁同时也是负责 iPhone 影像系统的 Jon McCormack 表示「苹果的思维方式与专业传统影像厂商并不一样」，「我们的目标是让每个人都讲述自己的故事。」
也就是说，相对于微单、单反这类工具属性的产品来说，智能手机影像更以用户角度出发，比如通过算法来优化色彩，多帧合成「夜景」、HDR 等等。
同时，智能手机也是目前唯一能够兼顾采集、编辑、加工、分享于一体的设备，地位特殊。也是如此，才催生了「计算摄影」这种在传统摄影领域被认为「剑走偏锋」的路子。
不同于现在专业的影像厂商，包括手机厂商在内，其实一直在探索 Camera 3.0 的革命性创新。（Camera 1.0 是胶片时代，2.0 则是数码时代，从化学领域转移到物理领域。）
▲Light L16. 图片来自：theVerge
Light L16 多镜头相机被华尔街日报称之为「相机的未来」，而国家地理甚至称它有着革命性意义的相机。
它的采集原理从现在来说与智能手机的多摄系统类似，16 枚镜头（广角、长焦、中长焦等等）一同参与成像，最后输出一张「无瑕疵」的照片。
▲Light L16 最终成像所运用的不同镜头
Light L16 的概念一出，成为媒体宠儿的同时，也获得了 Google Ventures 3000 万美元的投资，但产品不断的跳票和延期。
最终上市后的 Light L16 相机并没有完成最初的畅想，除了硬件软件一团糟。台湾省 Mobile01 的相机编辑 Ki_min 测试完之后，发现所谓的多镜头算法合成其实是简单的数码裁切，很多功能并未实现。
最关键的是， Light L16 并没有任何算力来解决机内的「一条龙」处理，依然需要 PC 级的计算平台来辅助，从而完成最终的输出。
现在回头来看，Light L16 应该只算个半成品，少的其实就是计算平台和算法。而成功吸引到很多媒体的关注，成为媒体宠儿，靠的其实是成像理念，也就是算法，现在来说就是「计算摄影」。
「计算摄影」最初出现其实是为了弥补手机小感光元件的缺憾，随着芯片算力的增强，智能手机影像逐步成为一个竞争长赛道，让「计算摄影」有了十足的进步。
现在，凭借的算法优化，让 CUP 全面屏趋于成熟，让曾经困扰镜头设计师的「鬼影」消失。计算摄影已经不再承担「优化」的角色，而逐步走向前台，成为拔高画质、成像质量的关键一环。
倘若彼时的 Light L16 拥有如今的「算法」，我想它可能会是相机的一个未来可能，但它并非是 Camera 3.0，「计算摄影」才是。
本文来自微信公众号“APPSO”（ID:appsolution），作者：杜沅傧，36氪经授权发布。