看華為P20 Pro如何突破手機(jī)拍照極限

在這個(gè)時(shí)間和空間都被極度壓縮的時(shí)代，一切事物的運(yùn)行速度必須加快以滿足人們?nèi)招略庐惖男枨螅?a href="http://ttokpm.com/v/tag/107/" target="_blank">手機(jī)行業(yè)也不外乎如此。對(duì)于手機(jī)，大多數(shù)人關(guān)注的外觀設(shè)計(jì)、屏幕、電池等硬件領(lǐng)域都在現(xiàn)有技術(shù)條件下無(wú)法快速實(shí)現(xiàn)突破，以適應(yīng)手機(jī)迅速更新迭代的需求，而還有眾多提升空間的手機(jī)攝像頭在此環(huán)境下異軍突起，使得手機(jī)制造商們紛紛聚焦于此。

于消費(fèi)者角度，社交媒體的興起等因素促使人們形成對(duì)“美”與“分享”的新認(rèn)知。手機(jī)中攝像頭的使用頻率急劇提升，相關(guān)的圖片處理應(yīng)用也隨之受到人們的親睞。

作為世界上三大手機(jī)制造商之一的華為也免不了順應(yīng)這一風(fēng)潮，開(kāi)始在手機(jī)攝像頭上做文章。兩個(gè)月前，華為新發(fā)行的P20 Pro，以攝影功能為亮點(diǎn)，推出了首款采用三個(gè)攝像頭裝置（后文中簡(jiǎn)稱(chēng)為：三攝）的智能手機(jī)，同時(shí)搭載AI功能。法國(guó)知名相機(jī)測(cè)評(píng)平臺(tái)DxOmark對(duì)其攝像頭功能的評(píng)分，超越當(dāng)下所有手機(jī)，包括 iPhone X、Google Pixel 2、三星Galaxy S9 Plus。該平臺(tái)還稱(chēng)，這款手機(jī)為智能手機(jī)的攝像頭裝置設(shè)定了新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

我們通過(guò)對(duì)華為P20 Pro的拆解解讀，并且對(duì)華為手機(jī)攝像頭的算法負(fù)責(zé)人進(jìn)行采訪，深度分析了三攝的實(shí)現(xiàn)方式與軟硬件方面的創(chuàng)新點(diǎn)，還有其未來(lái)的走向。

拆解手機(jī)看三攝

美國(guó)著名的拆解網(wǎng)站iFixit公布了對(duì)華為P20 Pro的拆解細(xì)節(jié)。被拆解前的攝像頭是這樣，優(yōu)雅的紫色中點(diǎn)綴著閃亮的眼睛，十分萌：

當(dāng)打開(kāi)手機(jī)后殼后，我們看到的攝像頭板塊是這樣：

相比于其他安卓手機(jī)，華為設(shè)計(jì)了更小的主板和更寬的電池。這三個(gè)攝像頭被設(shè)計(jì)成了一個(gè)模塊，并緊緊地連接在主板上，而且閃光燈模塊也被拖拽著。后置的三攝只設(shè)計(jì)了兩條排線，其中，主攝像頭與黑白攝像頭共享一條排線，而長(zhǎng)焦攝像頭則擁有一條單獨(dú)的排線。

從側(cè)面看，可看到這三個(gè)攝像頭的厚度，左邊的是2000萬(wàn)黑白攝像頭，中間的是4000萬(wàn)廣角攝像頭，右邊的是800萬(wàn)長(zhǎng)焦攝像頭。

三攝的相機(jī)規(guī)格為：

除了常規(guī)的雙攝之外，華為加入獨(dú)立的長(zhǎng)焦鏡頭，使得手機(jī)的拍攝體驗(yàn)更加豐富，可以拍攝長(zhǎng)距離的圖像。其中，長(zhǎng)焦鏡頭提供三倍以上焦段的拍攝，主鏡頭和次鏡頭提供三倍焦段以下的拍攝。與蘋(píng)果只有在兩倍或者兩倍以上才具備人像模式不同的是，華為從一倍到三倍都可提供人像模式。而且，焦段的切換過(guò)程平緩，不會(huì)讓使用者感到突兀。

華為三攝的焦段變化是由鏡頭間的配合實(shí)現(xiàn)的，主鏡頭提供的是一倍焦段下的成像，與色彩。而次鏡頭，也即黑白鏡頭，可以提供更加清晰的畫(huà)質(zhì)和降低噪音，使得兩個(gè)鏡頭配合下的畫(huà)面與其他焦段下的畫(huà)面一致。華為負(fù)責(zé)攝像頭算法研發(fā)工作的工程師說(shuō)：“圖像的清晰度靠算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。器件提供了一倍和三倍的成像，其余都靠算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。”

鏡頭元器件質(zhì)量過(guò)硬是拍照出色的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，但手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的供應(yīng)鏈元器件差別并不大，算法責(zé)是最終表現(xiàn)拉開(kāi)差距的真正勢(shì)力。變焦功能的實(shí)現(xiàn)，給硬件和算法都提供了難題。工程師說(shuō)：“首先，最初采用的鏡頭厚度較大，在嵌入手機(jī)后，出現(xiàn)畫(huà)質(zhì)畸變的情況。所以，華為特地定制了特殊的薄鏡頭，不僅加大了成本，還給算法工作增添了難度?！?/p>

解讀創(chuàng)新識(shí)三攝

DxOmark Mobile認(rèn)為華為P20 Pro是近段時(shí)間內(nèi)最具有創(chuàng)新性的手機(jī)攝像設(shè)備。其創(chuàng)新之處并不是簡(jiǎn)單地把第三個(gè)傳感器與鏡頭加到之前的雙攝像頭系統(tǒng)上，而是真正有脫穎而出的新模式。

第一，華為P20 Pro中主相機(jī)的傳感器尺寸為1/1.7英寸，而三星Galaxy S9中相機(jī)傳感器的尺寸僅為1/2.55"，前者大約為后者的兩倍。所以，盡管f1.8的光圈在尺寸上優(yōu)勢(shì)并不明顯，但是Pro的RGB主攝像頭傳感器比大多數(shù)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)型中使用的小尺寸傳感器能多捕捉到更多的光。而且與以前的華為高端智能手機(jī)一樣，主傳感器輔助單色傳感器，也可以增強(qiáng)對(duì)于光的捕捉。目前，這款傳感器由索尼提供。

其次，主相機(jī)傳感器采用了總像素為4000萬(wàn)像素的Quad Bayer結(jié)構(gòu)。它輸入以2*2像素為單位的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生1000萬(wàn)像素的圖像輸出。

最后，在等焦距為80mm的情況下，P20 Pro的光學(xué)穩(wěn)定遠(yuǎn)攝相機(jī)比最近的iPhone或三星Galaxy設(shè)備中的兩個(gè)遠(yuǎn)攝相機(jī)的伸展距離更長(zhǎng)。這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)把主攝像頭與2000萬(wàn)單色輔助傳感器相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)兩倍變焦，從而豐富圖片細(xì)節(jié)。工程師們還致力于把P20 Pro的遠(yuǎn)攝鏡頭伸得更長(zhǎng)，同時(shí)輸出的圖像像素大小仍為1000萬(wàn)。

可見(jiàn)，華為三攝的創(chuàng)新不僅在像傳感器、鏡頭這樣的硬件方面，也有兩個(gè)鏡頭間交互配合的軟件方面的突破。

為了將圖像的畫(huà)質(zhì)進(jìn)一步提升，在軟件方面，華為攝像機(jī)的算法工程師們還請(qǐng)了許多攝影界的專(zhuān)業(yè)人士，在他們研發(fā)的過(guò)程中進(jìn)行攝影專(zhuān)業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)，并且提出修改意見(jiàn)?！拔覀冏非蟮牟粌H是圖像的色彩豐富這類(lèi)在世俗意義上的美感，以后會(huì)往更深沉的情感表露方面努力。我看過(guò)一個(gè)用這款手機(jī)拍攝的攝影作品，在灰暗的色調(diào)下卻傳遞出了更飽滿的情感，我受到很大的觸動(dòng)，”工程師說(shuō)。

結(jié)合AI談三攝

從去年9月，華為發(fā)布世界首款手機(jī)AI芯片--麒麟970以來(lái)，陸陸續(xù)續(xù)，它們已經(jīng)推出了五款搭載AI技術(shù)的手機(jī)。分別從芯片、應(yīng)用場(chǎng)景和軟件生態(tài)方面，不斷推進(jìn)它們?cè)贏I方面的布局。

此前，在圖片處理方面，華為在Mate 10中搭載了AI驅(qū)動(dòng)語(yǔ)音翻譯系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)識(shí)圖翻譯的功能。并在視覺(jué)方面，通過(guò)AI美顏功能和場(chǎng)景識(shí)別功能，在攝影時(shí)，自動(dòng)檢測(cè)到人臉，進(jìn)行美顏。還能識(shí)別出13種場(chǎng)景和物體，根據(jù)屬性自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，主動(dòng)去糊。榮耀V10在這方面并無(wú)太大進(jìn)展，但本次推出的華為P20 Pro在這方面有更多的提升。

首先，它的場(chǎng)景識(shí)別功能可以使它識(shí)別出共計(jì)19類(lèi)500多種物品，為使用者推薦合適的拍照模式。而且還搭載3D建模技術(shù)，通過(guò)人臉建模技術(shù)美化照片中的人臉，還支持3D人像光效，調(diào)整出測(cè)光、劇場(chǎng)光等多種滿足拍照環(huán)境的光源模式。并且P20 Pro將場(chǎng)景識(shí)別的功能與淘寶平臺(tái)進(jìn)行連接，手機(jī)可自動(dòng)識(shí)別出圖中的商品，并彈出淘寶中此商品的信息，構(gòu)建出AI實(shí)際體驗(yàn)場(chǎng)景。

三攝的功能在場(chǎng)景識(shí)別方面，提供了更多發(fā)展的可能。長(zhǎng)焦鏡頭和廣角鏡頭使得手機(jī)在進(jìn)行場(chǎng)景識(shí)別時(shí)，能夠從圖片中獲得更廣的視野，清晰的畫(huà)質(zhì)能助于物體更加精準(zhǔn)地被識(shí)別，這些都能夠豐富識(shí)別的內(nèi)容。

其次，P20系列搭載了華為AI防抖技術(shù)（AIS）,使得手機(jī)在拍攝視頻時(shí)更加穩(wěn)定、自然。并且三攝的超曝夜景模式，允許手機(jī)在手持著拍攝長(zhǎng)曝光的夜景時(shí)，在六秒以?xún)?nèi)拍出清晰的照片。這一技術(shù)是從卡片機(jī)和單反的閉門(mén)原理中汲取的經(jīng)驗(yàn)。

第三，運(yùn)用語(yǔ)義分割，識(shí)別出拍攝圖片中的物體，如湖水、草地等，最多可識(shí)別出八大類(lèi)別的物體。然后按照深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練出的程序優(yōu)化這些景色或者物體的色彩等。

最后，攝像頭還運(yùn)用AI的算法來(lái)優(yōu)化圖片中的人像。通過(guò)圖片識(shí)別來(lái)區(qū)分人與背景，再將背景進(jìn)行多層次的虛化，使得人物形象更為清晰。