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华为P40系列:极致理念下的“软硬件双向结合”影像技术突破

来源:未知 编辑:admin 时间:2020-03-27
导读: 3月26日晚,华为P40系列面向全球市场正式发布,售价分别为799欧元(华为P40)、999欧元(华为P40 Pro)与1399欧元(P40 Pro +)。 华为消费者业务CEO余承东在发布会中表示:P系列创立之初的理想,就是把美学和摄影带给大众消费者,既是艺术高地,也是科技巅

3月26日晚,华为P40系列面向全球市场正式发布,售价分别为799欧元(华为P40)、999欧元(华为P40 Pro)与1399欧元(P40 Pro +)。

华为消费者业务CEO余承东在发布会中表示:"P系列创立之初的理想,就是把美学和摄影带给大众消费者,既是艺术高地,也是科技巅峰。从光学品质优越的徕卡镜头、感光元件,到引领未来的芯片、XD Fusion图像引擎,P40系列以全时段全焦段超清影像,创时代先机。"

"全时超清"是如何炼成的?

手机影像性能与体验,从来是一个完整的技术解决方案。

一张手机照片或者视频影像,包含着光学镜头、感光元件、算法、芯片的复杂协同。

因此业界的一句老话就是“硬件决定下限,软件决定上限”,前者是手机成像质量的基础,而后者的调教决定了成像品质提升的幅度。

以华为P40系列“全时超清”为例,其可以划分为“全时段”、“全焦段”、“全场景”三大维度定义,每一个都聚合了诸多业界顶级的“软硬件双向结合”技术。

全焦段:业界首个10倍光学变焦

手机光学变焦方式主要分为三种:单纯物理光学镜头结构的“光学变焦”;通过算法把每个像素面积增大,从而实现图像放大的“数字变焦”;以及光学变焦+数码变焦混合使用的“混合变焦”。

以上三种方式,只有光学变焦可以做到真正“画质无损”,后两种变焦方式都会影响画质,程度取决于算法优劣。

智能手机市场,长焦这个“技术流”始于2019年一季度发布的华为P30系列,其实现了全球首个5倍光学变焦,最高支持50倍数码变焦。其他手机品牌陆续跟随推出了“50倍”、“60倍”、“100倍”等长焦方案。但这些跟随产品大都存在一个共同特点:突出长焦数值,同时刻意弱化真实光学变焦数值。

原因在于,5G智能手机高效堆叠的内部结构,很难放置物理体积较大的长焦光学镜头模组,而通过算法的“增益”方式,无疑可以在控制成本的情况下,更容易得到更好的长焦表面数字宣传效果。

但是,这种刻意强化数码或混合变焦数值的做法,带来的结果是手机用户支付了堪比长焦模组元器件的钱,但在体验端却带来了“长焦不稳”、“成像质量差”、“噪点太明显”等问题,最终沦为“鸡肋”配置,这实际上对于手机品牌和用户来说都是一个“双输”的结果。

新发布的华为P40 Pro+搭载了全新的“徕卡五摄”手机影像模组,包含一枚5000万像素超感知主摄、一枚4000万像素电影摄像头、一枚3D深感摄像头,一枚3倍光学变焦镜头,以及一枚10倍潜望式长焦摄像头。

由两枚变焦摄像头组成业界首个超远距光学变焦系统,支持10倍光学变焦、20倍混合变焦,以及最高100倍数字变焦。

业界和用户关注度最高的是10倍光学变焦,也是华为在全球业界首创。5G机身内部堆叠已经非常紧凑,再往里放置如此多的镜头与影像模组方案,特别是结构极其复杂的大光学变焦元器件,无疑是“螺蛳壳里做道场”,这是前所未有的挑战。

从华为P40系列较薄的机身与四曲满溢屏设计方案来看,华为研发人员显然解决了上述难关,背后则肯定是新材料、新工艺、新技术的一系列突破。这也是之后的华为P40系列国内发布会高管对话环节的一大关注重点。

3倍长焦镜头的加入是一大亮点,可以在广角和10倍光学变焦间完成接力,实现中距向远焦平滑过渡,消除了很多“混合变焦”长焦模组的“跳变”和“白平衡畸变”的难题。

另外一大亮点是华为P40 Pro+搭载的潜望长焦镜头模组,通过5次反射延长光路,光程比上一代提升178%,这也是华为P40 Pro+得以控制机身设计厚度的重要原因。

为了解决50倍以上的手机长焦的“鸡肋”体验,华为P40 Pro+为超感知主摄和双目长焦加入OIS光学防抖,实现双重OIS+AIS智慧防抖。华为特有的AIS 2.0智慧防抖功能,通过算法实现软硬件之间精密契合,提升长焦拍摄防抖性能。

当然,还有非常关键的新加入了XD Fusion图像引擎。可以通过Face SR、Text SR等超分辨率算法增强对人脸、文字细节识别,增强对人脸、文字细节的识别,解决了传统手机长焦影像的画质和清晰度难题。

最终,OIS防抖+AIS2.0智慧防抖+华为XD Fusion图像引擎的“软硬件双向结合”技术整合方案,造就了华为P40 Pro+成为目前业界性能最强、体验最好的手机变焦影像方案,堪称新一代手持“千里眼”。

全时段:2020年最大影像传感器+超高清夜摄

智能手机时代,大众用户对影像传感器“底大一级压死人”这一专业术语的认知,最早来自华为P20 Pro那颗开创性的定制1/1.7英寸传感器。

其超强的影像效果与超高用户认可度,也成为华为P系列“标签式”的影像基因之一,并在此后两年带动了整个手机行业的“大底”技术升级之风。

此次华为P40系列主摄再次向索尼定制了一颗1/1.28英寸“大底”。从供应链的反馈来看,这也是目前全球手机产品中面积最大的传感器。数据显示,其感光面积相比苹果iPhone 11 Pro Max大 297%、比华为上一代旗舰华为P30 Pro大 76%,也比三星最新的旗舰Galaxy S20 Ultra大 8%。

带给用户的直观体验就是,进光量更大,暗光环境下的成像效果再次提升,并且兼顾了对焦速度、信噪比等用户强影像体验。

在超强感光领域,华为P40系列还具备诸多“独门秘籍”:

1)华为独创的RYYB滤色阵列,将传统RGGB CFA中的绿色像素替换为黄色像素,增加40%进光量;

2)华为P40系列的主摄单像素尺寸达到1.22μm,通过Quad Bayer四合一可聚合成2.44μm大像素,是业界最大的单像素尺寸之一。结合华为自研的感光和处理算法,可以实现在两种像素模式的智能切换,实现在暗光、逆光、大光比等不同时段的复杂光线场景下依旧保持稳定的优质成像能力。

3)全新加入4000万像素电影摄像头,拥有1/1.54英寸的超大感光尺寸,视频感光度高达ISO 51200,并支持16合1像素融合技术,形成超大的单位像素面积,提升进光量,带来了出色的高清/暗光夜拍体验。

除此之外,华为麒麟990 5G处理器,具备的第五代ISP、达芬奇架构NPU,共同组成了硬件+软件+芯片的“软硬件双向结合”方案,组成全链路、端到端的影像系统,给用户带来了全时段、各种光线场景下的顶级拍照与视频拍摄体验。

全场景:全球最强全像素8核对焦+7680fps超高速摄影

精准对焦,是拍摄超清画质与良好用户体验的前提。

华为P40系列拥有业界最多对焦像素,最强对焦能力。其5000万像素超感知主摄全部支持双核对焦。在默认拍照模型下,4个像素合并成1个大像素,每个大像素拥有8核对焦能力。既可提升暗光环境、拍摄较小物体的对焦速度和精度,还可在街拍、体育摄影中抓拍运动物体,实现连续追焦。这也是智能手机向“类单反抓拍”能力的重要体验突破。

针对用户常用的人像拍照场景,3倍长焦镜头的加入再次成为一大亮点,可以最大限度地减少透视畸变带来的人像扭曲,因此也被很多专业摄影师称之为“人像镜头”。

同时,华为P40 Pro+“徕卡五摄”模组中的3D深感摄像头,可以完成人像与背景的精准分割,达到类似单反的背景自然虚化效果,比如单纯算法无法实现的“发丝级抠图”。

软件方面,华为P40系列采用的AI深度学习算法矩阵在用户美颜的同时,可以保留肌肤纹理、发丝、睫毛等丰富细节。采用基于语义的色彩还原算法,在大逆光场景下既提升人像亮度,并保证背景不过曝,面部光线和背景更加真实和自然。

视频影像方面,全新4000万像素电影摄像头的加入,拥有1/1.54英寸的超大感光尺寸。在麒麟990 5G芯片的强大边缘算力与AI算力支持下,可以实现最高7680fps超高速摄影拍摄。

与此同时,充沛的AI算力,也为用户带来了更多智能影像玩法。通过AI运算、姿态模板对比、表情模板对比,挑出用户最想要的最符合审美的照片。

除此之外,还有" AI消除路人"、“ AI去反光”等用户拍照场景中常见的“烦恼”,现在不用等人流、不用考虑玻璃等反光,也不用P图,抬手就可拍出自己的“C位”大片。

由此可以看到,华为影像技术的每一次重要突破,背后都是一个非常复杂的光学镜头+感光元件+算法+芯片的精密协同技术方案,涉及到全方位的“软硬件双向结合”。

因此,此次华为P40系列在影像力的再次越级,背后并非是一两个关键元器件、几个单独影像技术的突破,而是华为综合能力的大幅提升,是一代完整手机影像理念的真正升维。

"软硬件双向结合"背后的华为影像精神

从外界来看,用户和业界经常会发现一个现象,P系列作为华为定位的“影像与科技”旗舰,从P20开始就启动了强悍的“代代P系列新品甩竞争对手一条街”模式。

在影像技术被全球手机企业都视为“核心创新”领域的今天,华为P系列能做到持续领跑优势,背后的原因是多方面的:

首先,是持续而巨大的研发投入。

早在2016年,华为创始人任正非就在内部高级技术人员讲话中明确强调“华为必须抢占下一个高地:图像时代”。华为消费者业务手机产品线总裁何刚在2018年一次与《壹观察》的对话中,也明确透露“华为在影像技术上是长期重点投入,不断打破影像的边界”。

华为巨大的研发投入也印证了这一点,2018年华为研发投入高达1015亿元,位列欧盟发布全球企业研发投资排名第五位。2019年华为研发投入预计超过1200亿元。任正非近期在接受媒体采访时也透露称,“2020年华为研发投入将增加到200亿美元(约合1400亿元人民币)”。在全球经济下行、疫情带来的增长不确定大背景下,足可以看到华为对包括影像在内的研发投入决心。

因此,华为P系列持续领跑能力背后,是华为多年来向手机影像这个“城墙口”长期重点投入、“千军万马持续冲锋”的必然结果。

第二,是对引领性技术趋势的准确预判。

华为P30系列中国市场发布会,我曾向何刚打听过与索尼定制独家“大底”的周期,何刚的回答是“18个月”。

华为消费者业务第一手机产品线总裁李小龙曾在接受媒体专访时,也透露过华为Mate30系列的研发成本:3亿美金、3000人、36个月。其中“36个月”背后,包括了华为影像技术与麒麟芯片的初始定义和深度协同。

这意味着,华为每一代旗舰,特别是强调“影像与科技”引领创新的P系列旗舰,从一开始立项就必须准确预判手机影像的未来趋势和创新方向。 从从3X到5X到10X提升长焦能力;坚持大尺寸感光元件,从1/1.7英寸到1/1.54英寸到1/1.28英寸;从Quad Bayer像素排列、到计算摄影、AI摄影等,无不体现华为对未来方向的准确预判和引领。

这一方面基于华为长期以来重技术投入带来的趋势敏感性,另一方面则是基于对用户需求的深度洞察与趋势思考。

第三、手机影像技术跨越背后,不存在单点突破,唯参数论源于技术“不自信”。

在手机影像领域,综合“软硬件双向结合”技术能力,实际上是一个技术“降维”打击概念。

一方面,安卓手机企业往往可以借助第三方供应链创新,获得某一类型的强参数硬件,但会受制于算法的投入与积累不足。这也是一些安卓手机企业,明明使用了不错的镜头和传感器,却会直接被苹果iPhone影像“吊打”的重要原因。

另一方面,苹果的算法可以说在业界绝对领先,但其影像硬件近两年却创新缓慢,这也是华为等中国手机品牌在影像能力上可以做到领先最新iPhone的一大原因。

因此可以说目前在全球手机企业,可以做到行业顶级“软硬件双向结合”这种1+1>2能力的只有华为。

以华为P40系列为例,其影像技术研发聚合了华为在中国、芬兰、德国、日本、俄罗斯等全球各大研究所的工程师与研发资源。

这些金钱、人力与时间的投入,共同最终汇集出了华为一代又一代的旗舰系列,打造出了“代代P系列新品甩竞争对手一条街”的实力。

如上文所说,每一张手机照片背后,都是光学镜片、感光元件、算法、芯片的复杂协同,是一个整体工程。

就如中国SUV用户如今都喜欢“大轮毂大轮胎”,很多汽车厂商为此将汽车轮胎从过去的165/60 R14一直加大到了285/40 R22。但汽车行驶速度、越野性能、驾驶体验,背后是同样是一个非常复杂的系统工程。过分强调单一的“大轮毂大轮胎”,只能是汽车或者汽配企业的营销噱头,甚至会给用户带来驾驶风险。

因此,手机行业影像技术的每一代突破,不可能存在“影像技术单点突破”。就像变焦不能只看备数一样,拍照也肯定不能只看镜头参数。“唯参数论”背后,往往是借第三方供应链创新来进行噱头营销,是技术“不自信”的表现。

评 论

伴随华为P40系列发布,“全球影像旗舰”的标准再次向前提升了一大步,也从用户认识层面印证了“软硬件双向结合”的意义和重要性。

按照华为的惯例,更多的产品信息,针对中国用户的本土化创新,以及中国市场定价策略,也会将在随后的中国市场发布会上进行公布。

当然,作为目前最好的手机影像系统,我们也期待DxOMark评测再次上演“屠榜”一幕。

责任编辑:admin

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