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 圆圆的汤圆 发表于: 2021-10-20 16:24:00|显示全部楼层|阅读模式

[2021年] 十年过去了,谷歌对于智能手机的理想,总算是实现了

 [复制链接]
源自:创事记
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  和苹果如出一辙,谷歌也觉得:芯片这东西,还得自己来。
⊙作者:杜晨

  编辑/Lianzi
源自:硅星人(ID:guixingren123)

  今天,谷歌在线上举办了新一代 Pixel 6 和 6 Pro 手机的发布会。
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谷歌硬件高管Rick Osterloh开场演讲
  谷歌和其它所有手机品牌都非常不一样:尽管手机已经做了快10年,但谷歌仍然压根不是一家手机公司。它是站在科技前沿,推动边界不断向前的,一家以机器学习、人工智能和先进计算技术闻名的公司。
  Pixel 手机只是它用来更好地体现自己的创新,让极少一部分用户先用上最前沿技术,获得最独特体验的载体而已。而 Pixel 手机的用户,其实看中的是这些,而不是手机性能、电池容量等一般手机用户成天拿着比来比去的数值。
  而在 Pixel 6 和 6 Pro 的身上,到处都是这类独此一家,在其他手机上找不到的,最前沿的技术和最独特体验。

大胆设计,凸显谷歌的拍照强项
  自从五年前第一代 Pixel 手机推出以来,Pixel 相机已经成为了智能手机拍照领域一个非常独特的流派。独特的“Pixel look”(见下图示例)备受用户的喜爱。
  当然,这种独特风格并非完全来自镜头本身,更多是谷歌计算摄影算法的功劳。不过即便如此,很多 Pixel 用户还是因为相机而爱上这款手机。
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  今年,在 Pixel 6 和 6 Pro 手机上,谷歌做了一个超级大胆的设计决定:将手机背面的相机模组做到超级大,并且在机身外观设计上独立出来,起到凸显的效果,让人一看就知道,这是一台谷歌 Pixel 手机,拍照非常强。
  结果就是这块令人“过目难忘”,甚至“不忍直视”的相机模组:
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  在 Pixel 6 和 6 Pro 的身上,无论是光学硬件、图像处理软件,还是基于最先进机器学习模型的计算摄影技术方面,都和前代相比有了巨大的跨越。
  首先来看它的硬件配置。
  这款手机主摄像头高达5000万像素,f/1.85 大光圈。
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  在像素处理方面,谷歌也采用了业界惯用的像素合成技术,将相邻的小像素合成2.4微米大小的大像素,从而让成片更加清晰,在低光、暗光环境表现更好。和 Pixel 5 相比,Pixel 6、6 Pro 能够捕捉到2.5倍的光量,让照片的颜色真实度和清晰度都有了质的提升。
  更为夸张的是,这次 Pixel 6 Pro 内置的远摄镜头也高达4800万像素,自带4x光学变焦,并且支持高达20x超级分辨率变焦功能。
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Pixel6Pro远摄镜头模组光学折叠示意
  超级分辨率变焦(Super Res Zoom)是一个结合了光学变焦、数码变焦和计算摄影的技术,之前在 Pixel 3 上就已经推出过,这次的变焦倍数和还原能力也有了很大提升:
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Pixel6Pro相机模组示意
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Pixel6Pro远摄镜头夜拍样片
  (Pixel 6 只有主摄和超广角镜头,没有独立的远摄镜头,但可以使用超级分辨率变焦功能。)
  在视频方面,谷歌在研究一个非常重大的事情:如何把用户最喜欢的Pixel Look,也即 Pixel 手机独特的拍照成片风格,也复制到视频上。
  在过去,这基本上是一个“不可能”的任务。比如在 iPhone 上拍照和摄像,你应该能注意到成片之间是有明显风格差异的,总感觉照片色彩更加饱和优美,而视频似乎没那么“饱满”。
  这是因为,对于计算摄影来说,视频是一个非常难攻克的使用场景。简单来说,60fps的视频基本等于在一秒内拍摄60张照片。想要快速对这些照片进行计算摄影的风格渲染,对于手机 ISP(图像处理单元)乃至整个处理器的计算要求大到难以想象。
  不过,经过了多年的研发攻关,最终这件事并没有难倒谷歌:在 Pixel 6 和 6 Pro 上,谷歌采用了全新开发的 HDRnet 神经网络,能够让色调映射(tonemapping)的效率变得更高。
  关注 Pixel 6 消息的朋友可能知道,这一代新手机上谷歌用的并非市面绝大部分竞争对手的高通方案,而是采用完全自主研发的 Tensor 处理器。此外,谷歌将 HDRnet 神经网络直接嵌入到 Tensor 的 ISP 上,并且对神经网络工作进行了加速,从而让视频拍摄也能获得经典的 Pixel Look。
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  谷歌在计算摄影方面的创新,在Pixel6和6Pro上还有更多体现:
  1)Magic Eraser 魔法橡皮擦:
  这是本次拍照方面的重点功能之一。我们常常遇到一种场景:一张本来非常好的照片,背景里突然钻出一个游客,把照片的美感意境完全毁掉。现在 Pixel 6 和 6 Pro 内置了 Magic Eraser 功能,可以在照片拍摄之后自动或者手动圈选希望擦除的物体或人物,只需要短短几秒钟的时间,“电灯泡”就能从照片中消失!
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  谷歌找来了漫威宇宙《黑豹2》电影的场景设计师 Hannah Beachler。她介绍,自己在工作中经常要跑各种外景,拍下值得参考和采用的场景给剧组看,但是如果照片当中有“异物”出现,无法还原她拍下场景当时的感觉,很不利于工作开展。而现在有了 Magic Eraser 功能,Beachler 可以随意删改照片中的“异物”,还原干净的场景:
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  这个功能很强大对不对?最强大的还在后面:Magic Eraser 支持本机最近拍摄的照片,也支持之前已经拍下的照片。当然,你还是得有一台 Pixel 6 或者 6 Pro 手机才能用上这个强大的照片后处理功能。
  2)Motion Mode 动态模式
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  这是一个一个纯提升照片美感的功能。一般智能手机拍照往往都是高快门速度,拍下的都是纯静态的照片,缺乏动态的感觉。Pixel 6 和 6 Pro 的解决方案是快速连续拍下多张照片,然后在 Tensor 处理器上,借助 ISP、软件和计算摄影算法的力量,找到分别应该静态和动态的部位,然后将照片智能“融合”。
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Motion Mode原理演示
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  Motion Mode样片
  3)Face Unblur 脸部去糊
  用 Pixel 6、6 Pro 手机的镜头模组在同一时间拍下两张照片,找到面部,然后智能融合,确保面部是清晰的:
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  4)Real Tone人像真实色调
  对于深肤色的人来说,很多手机的人像拍照效果都很糟糕。这是因为大部分手机拍照优化算法的训练都缺乏深肤色人种的数据。这些人像数据库从数据构建的一开始就是存在偏差的。
  谷歌的解决办法是从一开始就邀请大量深肤色用户作为测试用户,上传更多的照片,中和训练数据的偏差,训练算法对深肤色的还原能更加真实。具体来说,在 Pixel 6 和 6 Pro 上,新的拍照算法能够降低高光下的肤色变色,并且提升暗光下的人脸清晰度。就算不用新 Pixel 手机,用户也能在 Google Photos 的照片修改-自动增强功能里体验到 Real Tone 的效果。
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自研Tensor芯片,让最先进AI触碰指尖
  谷歌在 Pixel 6 和 6 Pro 的拍照功能上实现的很多功能创新和技术突破,背后都是 Tensor 处理器的功劳。
  Rick Osterloh 介绍,Tensor 处理器是谷歌公司历史上在移动硬件技术上实现的最大突破结果。“Tensor 是我们在人工智能上多年投入,以及我们在芯片研发方面深度经验的集中展现。”
  至于为什么将公司第一款完全自主研发芯片命名为 Tensor(张量),Osterloh 表示这也是对 Tensor 作为机器学习计算基础模块的致敬。
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  Tensor 处理器的设计目标非常简单:让移动设备的用户用最直接的方式体验到谷歌在 AI 技术方面最先进的研究进展。
  Tensor 产品经理 Monika Gupta 表示:“移动芯片的迭代,完全无法跟上 Google 在机器学习 AI 科研方面的速度。与其等他们追上,我们决定自己来做一款芯片。”
  就像英特尔 x86 已经无法满足苹果那样,似乎高通也已经无法满足谷歌了。这是一个计算进入瓶颈的时代,也是一个计算行业格局重写的时代。如果谷歌想要实现它自己对于智能手机的理想,它必须走苹果的路,从硬件到软件,从核心技术到用户体验,实现完全的垂直整合。
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  让我们来具体看看 Pixel 6 和 6 Pro 上的 Tensor 处理器都有哪些技术突破。
  据 Gupta 介绍,Tensor 处理器的每一个方面,都专门面向“如何更好地运行谷歌机器学习模型”进行了优化。Tensor 处理器包含七大主要模块:CPU、GPU、系统缓存、ISP(图像信号处理单元)、Security(安全单元)、Context Hub(低功耗感知计算单元)和 TPU。
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  1)Tensor TPU 是 Google AI 专门开发的模块,负责运行一些相对来说更依赖算力的模型;
  2)在 ISP 上,谷歌直接嵌入了一些最先进的图像处理相关算法,用于驱动相机、Google Photos 等产品和服务的先进功能,比如前面提到过的 Magic Eraser 和 HDRnet 机器学习视频色调处理等;
  3)GPU 为20核,能够支持主流 Android 游戏的高速运行,并且驱动 Pixel 6 和 6 Pro 手机分别 90Hz 和 120Hz 的动态刷新率
  4)Context Hub 作为低功耗感知计算单元,驱动着 Pixel 用户熟悉的很多非常好用的感知计算功能,比如 Now Playing 能够自动查询和告知周围正在播放的歌曲名称,以及驱动显示屏在低功耗状态下保持常亮并显示重要通知事件等。
  在异构计算方面,谷歌表示这次 Tensor 优化方向不是让每一个独立单元和核心都能跑到最高分,而是针对同一个复杂应用的多种不同任务,不同单元之间能够高效、均匀地分配和执行这些任务。
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  “CPU 和 GPU 峰值速度,在跑分评测上可能很好看,但对于真实使用场景的体验来说没有什么代表意义。Pixel 5 是一个很好的例子,谷歌带来很好的使用体验,即使我们的硬件在跑分并不高。”Gupta 表示
  当然,千万别以为 Tensor 的性能不高。据谷歌透露,搭载 Tensor 处理器的 Pixel 6,和 Pixel 5 的 CPU 和 GPU 性能提升分别达到了80%和370%。
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最懂你的Android智能手机
  Tensor 处理器所解锁的机器学习能力,带来的 AI 创新,远不止相机层面。谷歌希望通过自研处理器革新手机的其它常用功能,带来更多前所未有的体验。
  在语音输入方面,通过 Tensor 处理器,谷歌多年以来最专精的自然语言处理技术,终于能够在智能手机的载体上展现真正的力量了。
  1)语音识别
  Pixel 6 和 6 Pro 搭载了目前为止全世界最强大的本地离线语音识别模型,能够以极高的准确度准确地实现听写。而由于 Tensor 处理器的单元设置,模型运行的功耗显著降低。所以现在,你可以轻松地用语音进行输入了,速度比打字快得多:
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  还可以在说话的同时用手指触控文字,在句子的指定位置添加和删减内容:
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  更为有趣的是,在过去我们打字输入的时候,输入法对于错字的修改建议,通常是按照键盘按键的位置推荐近距离的可能单词。而在 Pixel 6和6 Pro 的语音输入上,修改建议推荐的是发音近似的单词,比如 Catherine→Katherine 或 Kathryn 等。
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  此外,Pixel的语音输入现在还可以输入emoji了:
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  以上这些语音输入功能,完全是在本地进行的。也就是说就算没有网,也可以用语音进行输入。
  2)电话辅助功能:Google Duplex 超级增强版
  前几年的谷歌年度开发者大会 I/O 上,曾经有这样一组电话相关的辅助功能:Google Assistant 虚拟助手可以冒充用户接打电话,帮助用户在消费场所订位、查询信息,还可以阻拦潜在的机器人和诈骗电话。
  这项技术名为 Google Duplex,融合了自然语言理解和语言转文字等技术。它一经推出就备受 Google Assistant 和 Pixel 用户的欢迎,尽管也有不少网友认为它有点“没人性”,但不管怎样,谷歌看样子是要把 Duplex 做下去了。
  现在,Tensor 处理器让 Duplex 技术工作起来更加“游刃有余”。
  首先是给商业机构打电话。大家应该都经历过“坐席忙,请等待”的烦恼,但在 Pixel 6代手机上,现在你可以直接让 AI 代替你打电话。
  首先,在打电话之前,手机就能直接显示该电话当前的坐席客服预估等待时间:
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  电话拨出后,AI还能直接用文字转述机器人提供的菜单选项内容:
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  甚至,AI 还能代替你一直听着无聊的音乐,监听坐席客服应答,立即提醒你:
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  3)本地离线实时翻译,现在支持更多应用场景
  前两年,谷歌在 Pixel 手机上推出过 Live Transcribe 功能,即使观看的视频没有提供字幕,也可以在本地自动生成准确的字幕,支持英语等主流语言。
  现在借助 Tensor 处理器的力量,谷歌在视频、音频和文字等多种内容,以及聊天、播客、视频等多种应用和场景下都能够实现实时翻译(Live Translate)。
  比如在聊天场景下,Live Translate 支持 Android 原生短信息、WhatsApp、Google Chat、Snapchat、Instagram、Twitter、Line 等主流IM和社交应用,支持多达18种语言的实时互译。注意下图英文转日文,信息不是在接收端翻译,而是在发送端就可以直接翻译好并发送出去:
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更多细节
  Pixel 6的价格为$599,而Pixel 6 Pro则$899 起。
  显示屏
  Pixel 6 搭载一块 6.4英寸 OLED全面屏,20:9 比例,1080x2400分辨率(FHD 411 ppi),动态刷新率最高90HzPixel 6 Pro 屏幕尺寸为6.7英寸 LTPO(低温多晶氧化物)OLED 屏幕,19.5:9 比例,1440x3120(QHD 512 ppi),动态刷新率最高120Hz
  两款机型屏幕均采用康宁大猩猩 Victus 玻璃,支持HDR、低功耗 Always-on display 等技术。
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Pixel6Pro
  处理器
  两款机型均标配 Google Tensor 处理器和 Titan M2 安全协处理器
  存储
  Pixel 6:8GB LPDDR5 RAM;128 或 256 GB UFS 3.1 内存
  Pixel 6 Pro:12GB LPDDR5 RAM;128,256 或 512GB UFS 3.1内存(512GB版本仅面向美国和澳大利亚市场)
  电池
  Pixel 6 4614 毫安时,Pixel 6 Pro 5003 毫安时
  均支持 Qi 无线充电;使用谷歌 30W USB-C 充电头,可以30分钟快充至50%电量;均支持电池共享(给其它设备无线充电)
  随机仅提供 USB-C 数据线,充电头需要单独购买
  通讯
  两款机型均支持 WiFi 6E(802.11ax)
  5G方面,目前来看两款机型各有两个不同型号,型号1(Pixel 6 GB7N6,Pixel 6 Pro GLUOG)支持 Sub 6,型号2(Pixel 6 G9S9B,Pixel 6 Pro G8VOU)支持 Sub 6 和毫米波 5G
  eSIM 支持,不确定是否绑定 Google Fi
  蓝牙5.2
  NFC(日本版支持 FeliCa 非接触支付)
  Pixel 6 Pro 搭载超宽频(UWB)芯片,用于测距和空间定位(目前尚不确定未来是否会在软件层面增加文件传输等高级功能)
  解锁
  屏下指纹
  防护
  IP68防尘防水
  颜色
  Pixel 6:海沫色(Sorta Seafoam)、珊瑚粉(Kinda Coral)、风暴黑(Stormy Blakc)
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  Pixel 6 Pro:云雾白(Cloudy White)、阳光黄(Sorta Sunny)、风暴黑(Stormy Black)
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