深度解析:華為P20系列緣何問鼎攝影之王

　　3月27日，華為P20系列手機(jī)在巴黎發(fā)布。P20和P20 Pro的DxOMark分?jǐn)?shù)雙雙登頂不稀奇，但是P20 Pro DxOMark分?jǐn)?shù)超出了前代冠軍10分，所以P20系列到底突破了什么?

　　作為華為新一代旗艦產(chǎn)品，P20 Pro突破傳統(tǒng)限制，首創(chuàng)三攝像頭系統(tǒng)，不僅為消費(fèi)者打開了更新穎的視界，也再一次引領(lǐng)全球手機(jī)攝影的發(fā)展趨勢，徹底顛覆了固有印象。本文就從硬件突破和算法革新兩個方面詳細(xì)講述P20系列帶來的革命。

一、最領(lǐng)先的攝影系統(tǒng)

　　1. 前所未見的4000萬徠卡三鏡頭

　　相比同時(shí)代手機(jī)產(chǎn)品而言，華為P20 Pro最為閃耀的特性即是搭載史無前例的三攝像頭模組。近年來，華為在與影像巨頭徠卡的深入合作下，成功推出了一系列搭載徠卡雙攝像頭、具備領(lǐng)先攝影能力的智能手機(jī)產(chǎn)品，受到業(yè)界和消費(fèi)者多方贊譽(yù)。此次，華為再度牽手徠卡，為全新旗艦P20 Pro配置了VARIO-SUMMILUX徠卡三鏡頭：獨(dú)家定制采用1/1.7英寸超大感光元件的4000萬像素彩色模組，搭配(等效焦距約27mm的)f/1.8光圈鏡頭，還原精致細(xì)節(jié)和真實(shí)的色彩信息;2000萬像素超清黑白模組，搭配(等效焦距約27mm的)f/1.6光圈鏡頭，帶來經(jīng)典且風(fēng)格濃郁的影調(diào);業(yè)內(nèi)首創(chuàng)800萬像素長焦模組，搭配(等效焦距約81mm的)f/2.4光圈鏡頭，作為世界首創(chuàng)的第三鏡頭，實(shí)現(xiàn)約3倍光學(xué)變焦、5倍三攝變焦，呈現(xiàn)更遠(yuǎn)、更通透的世界(另有10倍數(shù)字變焦)。

　　底大一級壓死人：主流手機(jī)鏡頭中最大尺寸的CMOS影像傳感器。

　　目前，華為P20 Pro擁有主流手機(jī)市場上尺寸最大的CMOS影像傳感器，是三星Galaxy S9+的2.25倍、iPhone X的2.7倍。更大的感光面積帶來的是視覺感受上更加緊致的圖像效果以及手機(jī)領(lǐng)域中絕少有的背景虛化效果。

　　由于感光元件尺寸增大，使得單位像素的尺寸也相應(yīng)地得以擴(kuò)大。華為P20影像傳感器的單個像素尺寸為1.55μm，領(lǐng)先于三星Galaxy S9+的1.4μm和iPhone X的1.22μm。像素面積增大，意味著其受光面積隨之增加，感光量亦相對更多，信噪比則因此而上升。

　　而對于P20 Pro來說，先進(jìn)的像素融合技術(shù)可將4000萬像素的信息超采樣為1000萬超級像素的畫面，此時(shí)單位像素的尺寸相當(dāng)于2μm，其感光表現(xiàn)大幅領(lǐng)先于同期其它產(chǎn)品。更大的動態(tài)范圍、更高的感光度都因此而得以實(shí)現(xiàn)。在照度極低的環(huán)境下，華為P20 Pro的感光度最高可以使用到ISO 102400，不僅在手機(jī)領(lǐng)域絕無僅有，即使是在數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域中也只有比較高端的型號才能達(dá)到。在光線極暗的、肉眼已經(jīng)無法辨識物體環(huán)境下，依然能夠拍出清晰畫面。

　　2. 高動態(tài)范圍表現(xiàn)優(yōu)異

　　為了在逆光拍攝等場合中實(shí)現(xiàn)突破性的高寬容的、高畫質(zhì)表現(xiàn)，華為不僅為P20系列配置了大尺寸感光元件來獲得底層感光性能的提升，更是通過研發(fā)全新的解決方案實(shí)現(xiàn)RAW域多幀降噪，令HDR拍攝可以達(dá)到前所未有的純凈質(zhì)感。與以往不同的，是使用華為P20系列拍攝HDR照片時(shí)將首先由ISP對RAW檔數(shù)據(jù)進(jìn)行HDR處理，隨后完成寫入。即是說，華為P20 Pro的HDR拍攝模式實(shí)際上是直接在寫入存儲器之前對原始圖像做了機(jī)內(nèi)Dodging and Burning，著實(shí)可謂專業(yè)。而從逆光拍攝的實(shí)際效果來看，這種處理流程確實(shí)要明顯好于其它型號。

　　在強(qiáng)大的硬件和處理流程助力下，新推出的人像攝影模式為人像拍攝帶來耳目一新的效果。無論是逆光或是暗光環(huán)境中，用戶都將收獲到驚艷的照片。

　　3. 全新的變焦系統(tǒng)帶來更近一步的優(yōu)秀畫質(zhì)

　　之前，雙攝手機(jī)在市面上已經(jīng)相當(dāng)普及，而為了改善以往手機(jī)產(chǎn)品難以清晰拍攝遠(yuǎn)處物體的用戶痛點(diǎn)，搭載2倍光學(xué)變焦性能的雙攝產(chǎn)品也越來越多?？梢姡鈱W(xué)變焦性能正逐步成為用戶手機(jī)的常規(guī)要求。此番，P20 Pro再上一層，一鼓作氣3倍光學(xué)變焦及5倍三攝變焦，大幅提高了手機(jī)的長焦攝影性能標(biāo)準(zhǔn)。只需點(diǎn)擊相機(jī)界面上的1X、3X和5X，就能輕松切換三種焦距。

　　在3倍以內(nèi)變焦時(shí)，傳統(tǒng)雙攝像頭一如既往分工明晰：黑白模組抓取灰度信息，進(jìn)而產(chǎn)生精致細(xì)節(jié)和影調(diào);彩色模組則感知色彩。二者數(shù)據(jù)同步產(chǎn)生，經(jīng)過疊加、對其、融合后，一幅效果卓越的攝影作品便得以留存——這樣的成像流程相比傳統(tǒng)拜爾濾色鏡方式要優(yōu)異得多。

　　3倍以上變焦時(shí)，第三顆攝像頭就會自動啟動，華為的工程師們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)三套模組在自動曝光、自動白平衡計(jì)算和自動對焦三大核心動作上完美地同步，可謂廢寢忘食，而最終所達(dá)成的結(jié)果無疑令人備感欣喜。復(fù)雜的三重?cái)z像頭模組在變焦倍率發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)，要從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)取景畫面連續(xù)、平滑，著實(shí)不是一件輕而易舉的事情。

　　經(jīng)過5倍變焦后，華為P20 Pro完美還原色彩，精準(zhǔn)呈現(xiàn)毛發(fā)、眼睛等細(xì)節(jié)，對比其他手機(jī)拍攝的照片，優(yōu)勢顯著。

　　即使使用10X數(shù)字變焦時(shí)，拍攝遠(yuǎn)距離墻上的海報(bào)，智能變焦拍攝配合后期算法補(bǔ)償，華為P20拍攝的字體邊緣清晰，領(lǐng)先幅度之大可以被明顯看出。

　　4. 極致的“所見即所得”

　　失焦是很多人拍照時(shí)的痛點(diǎn)，特別是拍攝運(yùn)動對象時(shí)，難以成功對主體對焦是常見情況。對焦速度慢、追焦能力差等，都是重要因素。

　　除了傳統(tǒng)的四合一自動對焦(激光對焦、相位對焦、反差對焦，景深自動對焦)外，P20系列的用戶還有新選擇：4D追焦。顧名思義，4D追焦意味著在整個畫面范圍內(nèi)高速、準(zhǔn)確地追蹤被攝體，輕松凝固精彩的瞬間場景。

　　P20 系列手機(jī)采用的四合一對焦系統(tǒng)，其全新的激光傳感器偵測范圍可以達(dá)到3米。

　　4D預(yù)測追焦功能能在拍攝時(shí)自動追蹤物體并預(yù)測物體運(yùn)動軌跡，實(shí)現(xiàn)更快速更精準(zhǔn)的對焦。不止如此，得益于近乎零延時(shí)的高速快門，P20系列可以最大程度降低快門時(shí)滯，實(shí)現(xiàn)極限快拍，所見即所得。

　　以此圖為例，P20 Pro通過識別高速運(yùn)動對象，預(yù)測人物的長發(fā)在下一個時(shí)刻可能的運(yùn)動軌跡，并以近乎零時(shí)滯的1/900s高速快門拍攝，精準(zhǔn)捕捉細(xì)節(jié)。而同時(shí)按下快門的另外兩臺手機(jī)A和B，A完成拍攝時(shí)，頭發(fā)已經(jīng)落下，這說明存在快門延遲，而且衣服部分過曝;而B不僅快門滯后，因?yàn)閷共痪珳?zhǔn)和快門速度較慢，畫面出現(xiàn)拖影和模糊。

　　5. 自拍，可以更美

　　P20系列手機(jī)配置了2400萬像素前置模組，具備f/2.0光圈鏡頭。先進(jìn)的BSI CMOS影像傳感器結(jié)合色溫傳感器，實(shí)現(xiàn)在不同環(huán)境光線下智能地校正膚色。

　　在逆光自拍的場景中，可以看到P20拍攝到的左圖呈現(xiàn)了更為鮮亮的面部，人物膚色自然、細(xì)膩，配合適當(dāng)?shù)拿阑?，整體效果令人著迷。而右圖沒有很好的進(jìn)行整體色彩控制和細(xì)節(jié)修飾，缺乏美感。

二、最懂你的AI大師：智慧攝影體驗(yàn)

　　絕大部分用戶對相機(jī)的拍攝模缺少了解，無法判斷在當(dāng)前場景下選擇哪種拍照模式更加合適。因此，為了提高用戶體驗(yàn)、幫助消費(fèi)者拍出更加令其滿意的照片并逐漸了解各種拍照模式，Master AI便應(yīng)運(yùn)而生。

　　1. Master AI(智慧拍照助手)

　　華為在算法架構(gòu)維度上設(shè)計(jì)了一個推薦引擎(Suggest Engine)來實(shí)時(shí)獲取取景畫面的信息。根據(jù)場景識別、人臉檢測的結(jié)果，按照預(yù)定義的規(guī)則執(zhí)行推薦，上報(bào)到用戶操作界面，同時(shí)記錄當(dāng)前使用者的操作行為并反饋給推薦引擎。通過不斷學(xué)習(xí)用戶的使用習(xí)慣，逐漸達(dá)到能夠向該用戶推薦對其量身定制的、令其滿意的拍照模式的目的。

　　(1)場景檢測：

　　由淺入深可以分為三個環(huán)節(jié)：圖像處理、圖像分析、圖像理解。

　　圖像處理，是對圖像進(jìn)行分析、加工、和處理，使其滿足視覺、心理以及其他要求的技術(shù);而圖像分析更重于研究圖像的內(nèi)容，包括但不局限于使用圖像處理的各種技術(shù)，它更傾向于對圖像內(nèi)容的分析、解釋、和識別;圖像理解是對圖像的語義理解，屬于高層操作，通過對圖像內(nèi)容含義進(jìn)行理解并對原始客觀場景做出解釋，進(jìn)而指導(dǎo)和規(guī)劃行為，這與人類的推理模式有許多相似之處。

　　場景檢測算法結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)的理論以及對圖像的分析和理解，達(dá)到實(shí)現(xiàn)區(qū)分多種場景的能力。

　　(2)推薦規(guī)則：

　　如何在識別到的多種場景中，選擇最恰當(dāng)拍照模式?這就用到了推薦規(guī)則。在空間維度上，對在一副畫面識別到的多個目標(biāo)進(jìn)行辨認(rèn),識別出主體;在時(shí)間維度上，能夠做到對取景范圍內(nèi)目標(biāo)的變化進(jìn)行甄別，避免干擾因素。

　　(3)用戶習(xí)慣：

　　用戶可以自行決定是否啟用Master AI技術(shù)，如果在本次相機(jī)運(yùn)行期間取消Master AI即可關(guān)閉拍攝模式推薦。待下次開啟相機(jī)時(shí)Master AI則將重新開始推薦拍照模式。

　　總的來說，推薦模式是AI技術(shù)在P20系列手機(jī)上更深入一步的智慧應(yīng)用。它同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對于場景的識別和推薦，更有趣的，是在多物體共存的拍攝場景中，AI甚至?xí)ㄟ^學(xué)習(xí)來優(yōu)化推薦規(guī)則：比如在花卉旁邊拍攝人像，系統(tǒng)就會優(yōu)先選擇人像模式進(jìn)行推薦，而不是推薦花卉模式。

　　2. AIS(AI Image Stabilization) 智慧防抖技術(shù)

　　為什么拍照會模糊?

　　眾所周知，一張照片的曝光量由多個因素決定：快門速度、光圈大小、感光度(ISO值)等。這些數(shù)值的不同組合會直接對拍攝效果產(chǎn)生影響。

　　在感光度和光圈數(shù)值已定的情況下，延長快門速度即增加曝光時(shí)間，可以拍出水流或是燈光流動的效果，但當(dāng)快門時(shí)間慢于人體手持拍照的極限(對于一般手機(jī)而言，約為1/30秒)時(shí)，畫面就會因?yàn)椤笆终稹倍兊媚：?/p>

　　在感光度已定的情況下，光圈越小景深就越大，畫面的信息也就越豐富。但相應(yīng)地，為了保證進(jìn)光量，我們需要更慢的快門速度。

　　特別是在極暗環(huán)境中，手機(jī)在固定光圈的情況下，根據(jù)自動測光，勢必會提高感光度或延長曝光時(shí)間。前者受手機(jī)器件所限，后者受人體能力所限，從而導(dǎo)致手機(jī)在夜晚拍照的畫質(zhì)不佳，“手震“無疑是夜景的天敵。

　　P20系列在夜景模式應(yīng)用全新的黑科技“AIS”(AI Image Stabilization 智慧防抖技術(shù))，允許用戶以手持的方式進(jìn)行長達(dá)6秒的持續(xù)曝光，并獲得一張全然不同于以往一貫印象的、素質(zhì)精湛的夜景照片。該技術(shù)主要通過AI技術(shù)分析、整理拍攝過程中每個畫面的特征點(diǎn)，識別物體形狀及邊緣，自動抓取4秒曝光時(shí)間內(nèi)生成的所有照片，并借助AI算法過濾、校正由于手抖動造成的畫面偏移和模糊，最終將照片疊加，同時(shí)平衡畫面中各元素的照度，得到完美的夜景圖像。這無疑從根本上解決了不能手持拍攝夜景的遺憾。無論是燈火闌珊的寂靜曠野，還是車水馬龍的夜市，都能通過HUAWEI P20系列拍出清晰的照片。

　　在視頻拍攝時(shí)，P20系列應(yīng)用AIS智慧防抖技術(shù)，實(shí)現(xiàn)六軸視頻防抖效果，有效防止拍攝過程中視頻畫面顫動。

　　3. 3D人像光效技術(shù)

　　P20系列新增3D人像光效功能，該功能應(yīng)用3D實(shí)時(shí)建模技術(shù)，來更好地匹配用戶的面部特征，并模擬影棚級多重光效：蝴蝶光、劇場光、經(jīng)典光等。前后置攝像頭均支持這個功能。用戶可以在取景界面和圖片編輯界面進(jìn)行光效調(diào)整，豐富了人像拍攝的可玩性。

　　4.智能拍照輔助

　　在識別出構(gòu)圖水平線傾斜時(shí)，AI將智能提醒用戶調(diào)整手機(jī)的角度;能識別出多張人臉的團(tuán)體照場景，并且可以智能地提醒用戶在拍攝團(tuán)體照片時(shí)應(yīng)如何構(gòu)圖，讓這些珍貴瞬間更為出色。

　　5. AI對于成像相關(guān)功能的整體輔助

　　P20系列引入了麒麟970芯片以及AI技術(shù)，能夠根據(jù)用戶所處的實(shí)際環(huán)境和場景做出細(xì)分，進(jìn)而向用戶提供針對于拍攝場景的輔助，例如：變焦拍攝文字，AI對于最終文字成像的清晰程度具有顯著的優(yōu)化效果。

　　最后引用DxO對華為P20系列的總結(jié)陳詞：我們已習(xí)慣于每一款新智能手機(jī)的攝像頭都比前一代稍微好一些，但是看到華為 P20 Pro 的圖像測試結(jié)果時(shí)，似乎華為手機(jī)一次性前進(jìn)了一兩代，表現(xiàn)非常優(yōu)異。P20 Pro 的三攝像頭設(shè)置是我們在移動成像領(lǐng)域所見到的最大的創(chuàng)新之舉，堪為名副其實(shí)的游戲規(guī)則革新者。

　　新的P20 Pro 能夠?yàn)樘囟ǖ呐臄z場景選擇最佳攝像頭，并以計(jì)算機(jī)的算法來合并三個圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)——這意味著它在幾乎每個方面都能擊敗競爭機(jī)型，并登上照片和視頻排名中的冠軍寶座。它的變焦和散景模擬在低光下的表現(xiàn)特別出色，因此直接擊敗了其競爭機(jī)型。如果您正在尋找目前搭載了最好的攝像頭的智能手機(jī)，請不要再猶豫了。