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屡次突破拍照极限,华为P40带来手机摄影更多想象

2020/4/13 18:09:00

“‘高端’不是堆料,而是引领性的技术和创新。”余承东在华为P40系列发布后的专访中如是说道。

这一次,似乎在情理之中,华为P40系列再一次突破了影像极限,不管是1/1.28英寸的大底,还是10倍光变的超长变焦,都在硬件端刷新了全新的纪录,而且预计在相当长的时间内都不会被超过。可以说从P20开始,P系列的手机拍照都实现了甩行业一条街的水准,那么这种超级影像的实力是怎么炼成的,余承东口中的“不仅仅堆料”又有哪些含义。通过对华为的深入采访,我试图用自己的理解为大家做一个揭秘。

硬件突破是基础

手机行业首先是一个看硬件的行业,没有硬件的突破,就没有性能突破的基础,而在拍照领域,就更是如此。比如从P20时代盛行的那句话“底大一级压死人”,说的就是这种一力降十会的感觉,在绝对的硬件实力面前,软件的努力基本都是徒劳的。

这次华为P40系列把自己的CMOS的尺寸升级到行业第一的1/1.28英寸,可以说在硬实力上再次领先了一截。这里值得一提的是,华为的主摄选择是5000万像素,而排名第二的底的产品像素却是1亿像素,底大而像素少,带来的像素尺寸优势就非常明显了,这一点可能普通消费者很少了解。事实上,目前单反相机的底要比手机大很多,而1/1.28英寸的CMOS大小其实已经接近1英寸了,也达到了普通卡片机的水平。但单反相机的像素也大多在5000万左右,就是为了更好的画面细节呈现。

而另外一个特别大的硬件突破则是10倍光学变焦的超精密的“多反射潜望式长焦设计”,潜望式摄像头本身就是手机拍摄的一个重要技术突破了,而华为能把这个光变做到10倍可以说是震惊行业的一件事情。

因为这要克服一个关键的问题就是光程,也就是变焦越大需要光线传播的路线越长,这个是物理要求,没有办法用其他办法代替。而华为采用全新的多反射潜望式长焦设计,通过光路折叠实现5次反射光路,光程比上一代潜望式长焦提升178%,模组体积却没有增加多少,因此突破了手机光学变焦的极限,也在1cm的厚度下,完成了一次肉眼不可见的光学奇迹。

这个通过折射增加光程的原理,估计中学物理水平就能看懂,但想要实现就非常困难了,因为多次折射会带来大量的挑战,包括对焦、畸变等等,这个模组的光学要求在50-70纳米,也就是头发丝直径的2000分之一,而通过华为研发的努力,已经做到最高30纳米的能力,而芯片的制程工艺也不过是微米就可以了。

另外一个巨大的难点则在于对焦马达,毕竟这个马达带动的是多个具有多反射面的反射镜移动的同时还不能影响光路的反射,必须在反射镜后面极其有限的空间内实现高精密的运动。最终设计团队经过多番验证,采用了全新的承载方式,搭配极强的磁力与精密杠杆结构,精巧地平衡了前端的反射镜负载。这些研究和实现都是整个行业的无人区,这也使得华为在这方面的技术突破会领先更多时间。

计算摄影是终极方向

硬件进步是领先的基础,不过计算摄影才是终极的方向。在专访上,余承东也表示,相机摄像头不能搞太多,搞太多以后手机的尺寸、空间占用非常大,不可能盲目地增加数量,而是要增加每个单元的算法、质量。这大概也说明了手机未来的决胜方向,终究还是要在计算摄影上。

比如P40系列的摄像头模组除了由徕卡参与调教,这次还集成了XD Fuison Engine图像加速引擎。根据华为的介绍,X是指Extreme,D是definition清晰度的意思,Fusion就是融合的意思,字面意思就是超清图像引擎,行业内往往称之为计算摄影,而行业内目前也只有谷歌、苹果两家在谈这件事情,而这次选择公开这个引擎,主要是希望在传递华为P40系列硬件非常强大的同时,也能够向外界传递,软件和算法其实也非常强大这个信号。让消费者和行业都能够更加清晰的认知到华为影像系统的水准。

XD Fuison Engine图像加速引擎从三个角度切入图像处理,首先是硬件输入方面,多摄的采用不是为了造噱头,而是希望不同的摄像头都能够起到不同的作用,通过不同的摄像头融合来实现更好的图像采集效果。第二就是识别,也就是分析出拍摄的物品到底是什么,从而自动的进行相应的拍照参数调整,第三就是神经网络处理,通过不断学习甚至猜测,来最终形成一张消费者满意的图像。

围绕这三个点,华为做了非常巨大的努力进行研发,比如最为重要的图像采集部分,除了大底和超长焦之外,还引入了8色彩通道的色温传感器,配合AI AWB的算法,将色彩平衡提升到了一个全新的境界。而华为一直坚持的RYYB的进光方案,为华为在暗光夜景的环境拍摄方面增加了很强的光线支撑,而在算法的不断优化之下,色彩的精准度也一样有很大提升。

麒麟芯片上独家的NPU则为AI计算提供了强大的算力支撑,这次华为P40系列备受用户好评的隔玻璃拍摄去反光,以及去掉误入照片的人物等功能,就是AI强大算力的体现。工程师还特意强调了华为P40系列的防抖功能,一方面是通过电影镜头的硬件来解决抖动问题,另一方面则是在算法上做了很大提升,这也是为什么华为手机在防抖方面可以做到非常优秀的核心。

总体来说,因为尺寸限制,也许手机拍照的硬件发展会慢慢出现极限,但计算摄影的发展还是永无止境的,这是一条更为艰巨的道路,需要大家更多的探索和积累。

硬件可以超越,但系统无法超越

其实我们看了关于整个P40影像系统的介绍之后,你会发现为什么在手机同质化竞争这么激烈的今天,华为P系列能够一枝独秀的引领行业而很难被超越呢?我觉得总结成一句话就是,硬件可以超越,但系统无法超越。其实行业里也有不少人对华为拍照发起了挑战,也一度提供了更大和更高像素的模组,希望凭借硬件的优势超越华为。但从拍摄效果上看,却连华为两年前发布的IMX600都没有超越,现在P40系列则一下采用了IMX700,再度拉开差距。从上面的介绍我们可以看出,在CMOS上P系列上最大的,在变焦模组上,P系列上最强的,而这些都是技术独占的硬实力。

在RYYB的调教上,华为是独树一帜的,其他厂商都不敢涉足这个领域,因为面对的算法挑战实在是太高了。而为了保证色准,华为又用了8色彩通道的色温传感器,为了保证视频防抖,又特意设计了一颗电影镜头。

在CPU上,麒麟有AI算力遥遥领先的“达芬奇”,在画质和调色上,还有徕卡认证作为标准来保证水准。可以说,华为P系列最为强大的不是一个镜头,也不是一个大底,而是这一整套的影像系统。

在硬件上,竞品还能做出更高的配置,但是在系统背后的协作、算法、AI方面,恐怕是很难超越的。这不仅仅是巨额投资带来的回报,还有最优秀和卓越的工程师的贡献。

华为P40系列的上市,让很多业内人士都表示,这是买相机送手机。事实上还是重新定义了拍照领域,可以真正实现一机在手,天下我有,什么样的场景和拍摄都不在话下,前两天甚至还有摄影师拍月亮的时候拍到了空间站一划而过。而从另一个角度来看,手机在电话通讯方面的作用其实在弱化,包括拍照、网络服务、设备之间的互动娱乐等功能成为手机更重要的作用,而在这些方面,华为都有非常深厚的技术支撑,在5G方面更是全球领先的厂商,所以这么看来,华为手机的一骑绝尘并非没有道理,这不仅仅是一个拍照的成功,更是一个从芯到端再到云的胜利。

华为P40系列手机诞生,事实上让华为手机拍照的领先再进一步,与行业拉开了一个更大的水平,也让手机拍照进入了一个全新的高度。几年前,华为开始搞手机拍照的新影像大赛,而去年,华为又开始搞手机摄影的电影大赛,华为手机的影响能力越来越强,也带动了越来越多的人进入这个领域,去分享和记录他们的美好生活。我想这大概就是科技最有价值的地方,也是华为手机更受到用户欢迎的地方。


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