每代P系列 都在修建一條護(hù)城河

徐林

手機(jī)影像該去向何方？

趨同性好像是很多產(chǎn)業(yè)發(fā)展到成熟階段之后的一個(gè)必須結(jié)果，作為供應(yīng)鏈高度集中的智能手機(jī)當(dāng)然也逃不開這樣的宿命。如果將視野縮小到旗艦級(jí)手機(jī)的影像模組上，同樣也有這樣的趨勢(shì)，所以，各家廠商都盡其所能地進(jìn)行著差異化的調(diào)整。因此，手機(jī)影像的流派也就在這個(gè)過程中慢慢形成。

大家認(rèn)同的一點(diǎn)自然就是更大尺寸的感光元件。因?yàn)闅w根結(jié)底，影像這種東西還是必須服從于光學(xué)這種物理的定律——就像半導(dǎo)體發(fā)展服從摩爾定律，無線技術(shù)發(fā)展服從于香農(nóng)定律那樣。在這場(chǎng)大底戰(zhàn)爭(zhēng)中，肯定大家都記得2012年發(fā)布的諾基亞808 PureView上采用的1/1.2英寸感光元件，還有松下采用1英寸感光元件的CM1。不過近幾年這場(chǎng)大底戰(zhàn)爭(zhēng)，公認(rèn)都是由華為在2018年發(fā)布的P20 Pro挑起的，從這枚1/1.73英寸的IMX600開始，短短兩年時(shí)間，整個(gè)業(yè)界感光元件的高端水平都到了這個(gè)尺寸水平：1/1.72英寸的三星GW1、1/1.79英寸的索尼IMX686已經(jīng)被廣泛使用，往上還有華為Mate 30 Pro上那枚1/1.54英寸視頻元件、OPPO定制的1/1.43英寸的IMX689、1/1.33英寸的三星HMX？？

但是，在大尺寸感光元件這個(gè)主要的潮流之下，不同的思考方向卻產(chǎn)生出了不同的流派：底變大了，像素值是否也需要水漲船高呢？以三星HMX為代表的高像素流派在保留0.8μm單像素尺寸的前提下，將像素值提升到了1.08億的水平，常用的四合一像素尺寸為1.6μm；而反過來則有大像素流派，像OPPO定制的IMX689這樣，保留4800萬像素值，但將單像素尺寸提升到1.12μm，常用的四合一像素尺寸則能達(dá)到2.24μm。誰對(duì)誰錯(cuò)我覺得這個(gè)沒有辦法直接評(píng)判，因?yàn)樵诓煌氖褂脠?chǎng)景下，兩個(gè)流派都各有所長(zhǎng)。

在感光元件的追求方面，大家算是求同存異，但在算法這個(gè)方面，所有的廠商卻是觀點(diǎn)一致：計(jì)算攝影。說到這一點(diǎn)，不得不提到兩個(gè)廠商，第一就是Google，其在計(jì)算攝影上的技術(shù)功底和最后的效果都是令人佩服的，但可惜它家的親兒子Pixel系列在硬件上比起業(yè)界總要慢上半拍，說不定人家根本就不在乎呢？第二則還要說到華為。計(jì)算攝影并非指色彩濾鏡，而是AI，正是因?yàn)镻20 Pro這一代開始使用AI能力對(duì)手機(jī)影像處理進(jìn)行輔助，才讓普通人使用手機(jī)拍照的門檻變得越來越低，識(shí)別被拍攝物體，需要計(jì)算；多攝協(xié)同工作，需要計(jì)算；摳像虛化，需要計(jì)算？？最近兩年我們不難發(fā)現(xiàn)，手機(jī)處理器AI與ISP性能的發(fā)展速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過AP模組，也是因?yàn)橛?jì)算攝影發(fā)展的需求所致。

只不過，個(gè)人覺得將計(jì)算攝影用到極致的還是華為P30 Pro。為了達(dá)成超高的暗光拍攝能力，P30 Pro上采用的IMX600y這枚感光元件采用了能大幅度提升進(jìn)光量的RYYB濾鏡陣列，而非廣泛采用的RGGB陣列，從而擁有ISO409600的超高感光度和0.1Lux照度成像能力。然后在這樣的基礎(chǔ)上，運(yùn)用算法分析感光元件提供的顏色數(shù)據(jù)，進(jìn)行照片色彩的運(yùn)算。從效果來看，經(jīng)過P30 Pro和Mate 30 Pro兩代機(jī)型的運(yùn)用，RYYB陣列在算法與硬件的雙重加持下，表現(xiàn)也是越來越穩(wěn)定理想。不過，由于這枚元件對(duì)于算法的要求極高，因此目前還尚未看到有廠商跟進(jìn)。

與此同時(shí)，手機(jī)影像競(jìng)爭(zhēng)的另一條賽道也被P30 Pro在2019年開辟——大變焦，對(duì)比超廣角，用戶對(duì)于長(zhǎng)焦的需求與感知是更甚的。雖然最早這個(gè)概念是由OPPO提出，但因?yàn)楫a(chǎn)品規(guī)劃方向的問題，最后這個(gè)概念被擱置，由華為率先商用。新增的一枚5倍光學(xué)模組，為P30 Pro提供了5倍光學(xué)長(zhǎng)焦、10倍混合變焦以及50倍數(shù)字變焦能力。隨后，OPPO Reno 10倍變焦版、vivo X30 Pro、三星Galaxy S20 Ultra也紛紛加入進(jìn)來，應(yīng)用的廠商多了說明上游供應(yīng)鏈的產(chǎn)能與良率問題都在慢慢得到解決，我覺得在這條賽道上的選手可能會(huì)越來越多。

P40的感光選擇

我估計(jì)好多朋友看到這里已經(jīng)有點(diǎn)急了：這篇文章你不是說剛剛發(fā)布的P40么？為什么前邊扯了這么多無關(guān)的東西？其實(shí)從我個(gè)人來看，我反而覺得前邊這個(gè)部分是很重要的：還記得P20 Pro發(fā)布的時(shí)候，余承東說過的：“要在影像上甩競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手一條街”的承諾么？無論是2018年還是2019年，前邊提及的P20 Pro或是P30 Pro身上所體現(xiàn)出來的那些特性，的確能印證這樣的承諾，那么到了P40這一代，華為影像還依舊可以笑傲業(yè)界么？

感光元件是一款手機(jī)影像能力最基礎(chǔ)的決定因素。這次P40全系列的主攝都升級(jí)成為IMX700y，依舊是華為獨(dú)一家采用的RYYB陣列，它的尺寸達(dá)到了1/1.28英寸——按這個(gè)速度發(fā)展下去，諾基亞808 PureView的感光元件尺寸甚至是1英寸達(dá)成指日可待。它的像素值為5000萬，這意味著其單像素尺寸達(dá)到了驚人的1.22μm，采用四合一方式（Quad Bayer）輸出1250萬像素的常用照片時(shí)，成像像素尺寸為2.44μm。底大一級(jí)壓死人，且每個(gè)像素的質(zhì)量也同樣優(yōu)秀。

這一切都因?yàn)檫@枚華為向索尼定制的感光元件采用了一系列全新的技術(shù)。第一，四枚像素共享一個(gè)微透鏡，在進(jìn)光量與光線干擾上比傳統(tǒng)的一像素一微透鏡結(jié)構(gòu)改善更多，但它的問題在于多像素合一可能會(huì)對(duì)色彩的準(zhǔn)確度上帶來影響，不過在這方面，華為因?yàn)橛蠭MX600y兩代的歷練，解決起來信心很足，更何況這次在P40上，后置模組還有獨(dú)立的8通道BRG環(huán)境色溫傳感器，為成像提供更加準(zhǔn)確充分的白平衡信息，再加上全新的AI AWB算法，就算是在光線很復(fù)雜的環(huán)境如酒吧夜店等地方也能達(dá)成精準(zhǔn)的色彩重現(xiàn)；第二，這枚感光元件與IMX689一樣，具備全像素相位對(duì)焦能力，對(duì)焦判斷更加準(zhǔn)確，合焦操作更加迅猛，逆光環(huán)境也不在話下。這一點(diǎn)其實(shí)非常重要，因?yàn)榉旁谌绱舜蟮牡咨?，?duì)焦準(zhǔn)確度的要求比過往的小底更苛刻，當(dāng)然，這方面性能的提升對(duì)于保證最后照片效果也是相當(dāng)重要的。至于為什么叫8核，四合一成像，每個(gè)像素兩個(gè)嘛。

更重要的是，在P40 Pro上，其所采用的5倍光學(xué)長(zhǎng)焦模組中，也采用了一枚RYYB排列的傳感器，像素值為1200萬。而在這個(gè)模組上采用這種技術(shù)的感光元件我不禁拍手叫好，受制于體積的原因，手機(jī)上的長(zhǎng)焦模組光圈更?。‵3.4），但拍照時(shí)抖動(dòng)更大，抖動(dòng)一大，多幀合成的畫質(zhì)又會(huì)受損，所以其成像難度比光圈更大的主攝要大得多，現(xiàn)在通過技術(shù)解決了這個(gè)問題。而且，在算法方面，華為還對(duì)這枚長(zhǎng)焦模組做了人物拍攝的針對(duì)性優(yōu)化，用長(zhǎng)焦拍人像，這是用小白鏡頭拍半身人像的常規(guī)手法，現(xiàn)在手機(jī)上也能享有了。

同樣的，因?yàn)槟敲冻叽鐬?/1.54英寸、4000萬像素的 GRRB排列視頻感光元件在Mate 30 Pro上有著非常理想的表現(xiàn)，因此本次它在P40 Pro/Pro+繼續(xù)承擔(dān)視頻拍攝任務(wù)。更夸張的是，它支持十六合一像素成像，單像素尺寸1.12μm，融合之后達(dá)到了4.48μm，暗光視頻拍攝效果不在話下。只是視頻方面我個(gè)人了解有限，就只能說到這里了。我們還會(huì)注意到，這次P40的主攝提升如此之大，但其標(biāo)稱感光值依舊為ISO409600，理論上不是還會(huì)有提升么？但目前縱觀業(yè)界，RYYB技術(shù)無論是供應(yīng)鏈還是其他廠商定制都沒有跟進(jìn)，我估計(jì)華為覺得反正現(xiàn)在這個(gè)參數(shù)也已經(jīng)笑傲江湖，身位優(yōu)勢(shì)很大，就可以先不動(dòng)，把更多精力放在畫質(zhì)與算法的優(yōu)化上了。

還有一點(diǎn)值得注意，這次P40前后都增加了獨(dú)立的3D景深模組，后置為ToF，有效距離為3 5米，前置則為紅外線，除了輔助前置攝像頭做自拍摳像之外，還能兼顧人臉解鎖的用途。從整體的影像模組的配置上，P40整個(gè)系列特別是P40 Pro+，用“奢華”已經(jīng)不能形容了，簡(jiǎn)直到了“喪心病狂”的地步。

鏡頭，更遠(yuǎn)更清晰

毫無疑問，以龐大的尺寸和獨(dú)到的RYYB排列，P40在感光元件這一核心元件上是繼續(xù)領(lǐng)先的，但隨之而來的問題就是鏡頭。這次在P40上要解決的不只是與大底元件配合的鏡頭問題，還有一枚當(dāng)前業(yè)界無出其右的10倍光學(xué)長(zhǎng)焦模組。

徠卡依舊為本次P40全系列的鏡頭做了聯(lián)合設(shè)計(jì)，這也意味著P40上的每一枚鏡頭都符合徠卡認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到這次P40主攝的感光元件尺寸實(shí)在是太大了，為了保證鏡頭的MTF曲線即整體成像的穩(wěn)定性，在主攝鏡頭光圈上做了收斂，光圈值“僅為”F1.9。但我認(rèn)為也不要為最后成像的效果有什么擔(dān)心，一是光圈小了大底來補(bǔ)，二是RYYB高感光成像能力是可以提供足夠的成片率。

不過，目前大底感光元件為樹脂材質(zhì)鏡頭模組帶來的邊緣成像壓力問題在P40上依舊是存在的——即使徠卡參與了鏡頭的設(shè)計(jì)，即使已經(jīng)采用了非球面鏡片，也只能做到盡可能去控制這個(gè)效應(yīng)的負(fù)面影響而做不到全面消除。但是通過光圈收斂，鏡頭改進(jìn)素質(zhì)改進(jìn)等動(dòng)作，在焦外成像方面，P40的物理焦外形態(tài)對(duì)比上一代反而是有所提升的——所以，說徠卡認(rèn)證沒用的人，你們?cè)谀睦?？而且，這次P40 Pro+的10倍長(zhǎng)焦鏡頭模組中，還用到了一片玻璃材質(zhì)的鏡片以進(jìn)一步提升畫質(zhì)，雖然并沒有全線標(biāo)配，但我覺得依這樣的路徑發(fā)展下去，普及遲早會(huì)來，畢竟玻璃研磨的非球面鏡片和樹脂壓制的非球面鏡頭，光學(xué)素質(zhì)無法相提并論。

這次P40 Pro+上搭載了獨(dú)步天下的10倍光學(xué)長(zhǎng)焦鏡頭，我首先關(guān)心的是它的體積——因?yàn)閷?duì)現(xiàn)在的智能手機(jī)來說，5倍光學(xué)長(zhǎng)焦鏡頭的體積已經(jīng)非?？捎^了，那么華為又怎樣去解決更進(jìn)一步的問題呢？通過獨(dú)特的光路設(shè)計(jì)，在將光線經(jīng)過水平方向上的4次折射之后，最后不但成功實(shí)現(xiàn)了10倍光學(xué)長(zhǎng)焦而且還將整個(gè)模組的體積控制得比較理想，只比5倍長(zhǎng)焦模組大了一點(diǎn)（到底大多少?zèng)]辦法形容，還是看后續(xù)的拆機(jī)了），如此復(fù)雜的光路，看來樹脂鏡片已經(jīng)無法滿足，所以加入了光學(xué)素質(zhì)更高的玻璃鏡頭。但是在手機(jī)上，真的有10倍光學(xué)長(zhǎng)焦，100倍混合變焦這樣的用戶需求么？普通用戶用到P40 Pro上的5倍光學(xué)長(zhǎng)焦都算是比較少了，10倍長(zhǎng)焦的需求不僅少而且對(duì)拍照技術(shù)要求也更高。

對(duì)此，可以分為兩個(gè)方面來解釋。第一，華為認(rèn)為現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了手機(jī)影像領(lǐng)域的無人區(qū)，他們想嘗試一下整個(gè)業(yè)界都還沒有做到的事情，進(jìn)一步的突破自己——事實(shí)證明他們做到了；第二，沒錯(cuò)，用戶的日程使用，1 3倍（24mm 72mm）是相當(dāng)高頻的，其次是3 5倍（72mm 120mm），因此這次P40分化出了三款機(jī)型也有這方面的考量。在用戶實(shí)際使用10倍光學(xué)模組的時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)它的長(zhǎng)焦防抖能力提升會(huì)很大，10倍長(zhǎng)焦段的時(shí)候可以說是相當(dāng)穩(wěn)，在50 100倍的區(qū)間穩(wěn)定性也比P30 Pro有很大的提升。

那么，之前P30 Pro上從1倍到5倍焦段跨度太大，影響畫質(zhì)的問題又解決得怎么樣呢？這里就不得不提到本次P40系列上新增的XD Fusion技術(shù)了，它為本次P40系列的變焦成像提升了更有力的支持。在P40 Pro上5倍以下的部分焦段成像上，長(zhǎng)焦模組與主攝會(huì)采用該技術(shù)進(jìn)行融合成像，而在P40 Pro+，1倍主攝和10倍長(zhǎng)焦之前還加入了一個(gè)3倍小長(zhǎng)焦，在1 3倍焦段成像，小長(zhǎng)焦會(huì)加入進(jìn)行融合成像，3 10倍之間，則會(huì)用兩個(gè)長(zhǎng)焦鏡頭來融合成像?？磥鞵30 Pro上存在的問題華為是充分考慮到并提出了解決方案，至于解決得怎么樣，我等真機(jī)上手后看吧。

看完這一部分的解答，我覺得可以用一個(gè)更加通俗的方式來形容華為在鏡頭方面的格局：就像手機(jī)定價(jià)一樣，將旗艦機(jī)型的價(jià)格拉得夠高，下邊的非旗艦機(jī)型才會(huì)有更多的空間進(jìn)行產(chǎn)品和價(jià)格布局的細(xì)分，玩法才能更加游刃有余，而將手機(jī)長(zhǎng)焦加長(zhǎng)到10倍用意也差不多是如此。特別是XD Fusion的算法，我覺得需要特別關(guān)注，因?yàn)樗粌H僅是用在變焦方面，在選幀和畫質(zhì)提升方面，它也同樣舉足輕重。

計(jì)算，計(jì)算，還是計(jì)算

如果要單獨(dú)開辟一章說算法，感覺有點(diǎn)多此一舉，因?yàn)樵谇斑厓蓚€(gè)部分，已經(jīng)多多少少提到了算法的問題。這其實(shí)就是當(dāng)下手機(jī)影像的一個(gè)現(xiàn)實(shí)：五分硬件（我覺得未來這個(gè)比例甚至?xí)档饺桑?、五分調(diào)校?，F(xiàn)在感光元件本身的“體質(zhì)”其實(shí)已經(jīng)很強(qiáng)了，只有軟硬件之間的結(jié)合更加充分或者說手機(jī)廠商對(duì)于感光元件、芯片能力的認(rèn)識(shí)更加深刻，才能將硬件的能力發(fā)揮到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手無法企及的水平——這里不得不再次強(qiáng)調(diào)Google，想想那枚IMX363被它玩到什么程度吧。

說到這方面，華為應(yīng)該是信心十足的。第一，RYYB技術(shù)搭建起來的超高感光暗光成像能力，就目前來看，因?yàn)樗鼘?duì)于軟件算法的要求非常之高，因此在這方面是一個(gè)名副其實(shí)的壁壘，在采用這一技術(shù)的同時(shí)進(jìn)一步提升色彩與畫質(zhì)表現(xiàn)，華為目前對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用也是越來越有心得，這次一次性就上兩顆RYYB感光元件就是最好的佐證；第二，XD Fusion算法體系的建立，不僅在可能的智能手機(jī)高倍率風(fēng)潮到來之前占得先機(jī)，同時(shí)也能提升華為手機(jī)整體成像水平，不要忘了，XD Fusion現(xiàn)在是運(yùn)行在麒麟990平臺(tái)上的，這也意味著通過軟件升級(jí)，采用同等ISP和NPU配置機(jī)型的成像能力，也可能受益；第三，由ISP 5.0與達(dá)芬奇NPU共同組成的硬件處理平臺(tái)，因?yàn)槌鲎匀A為自家的海思，所以在芯片能力的理解上，比起競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更勝一籌——從像素處理能力上看，ISP 5.0也達(dá)到了億像素/秒級(jí)別的處理能力，應(yīng)付現(xiàn)在華為采用的感光元件非常輕松。當(dāng)然，華為方面也比較客觀：當(dāng)前XD Fusion算法體系超過三星和蘋果的Deep Fusion是沒有問題的，下一個(gè)目標(biāo)就是Google了。

這里必須要單獨(dú)辟出一段來說XD Fusion，因?yàn)橹拔乙部吹接腥嗽谡fXD Fusion和Google Pixel Visual Core這樣的獨(dú)立芯片一樣，這是完全錯(cuò)誤的。它的機(jī)制和蘋果Deep Fusion是一樣的，即完全基于自家芯片（以NPU為主）的能力，建立全套的算法，將圖片的處理工作從Sensor上的RAW域開始，全程運(yùn)算一直到最后照片的生成，這就是自家有芯片的最大優(yōu)勢(shì)，因?yàn)閷?duì)平臺(tái)能力有著最深入最全面的理解。但Google不一樣，因?yàn)楹芏喟沧繌S商都采用商業(yè)芯片公司的開放平臺(tái)，這些平臺(tái)的能力有高有低，所以為了避免配置上的差異為影像處理效果造成影響，Google寧愿單獨(dú)做一枚芯片來讓這樣的工作變得更有保障，同時(shí)也更方便于影像引擎的學(xué)習(xí)與提升。

手機(jī)攝影的流派之爭(zhēng)也和計(jì)算攝影有關(guān)：像素是用來進(jìn)行運(yùn)算的素材，那么它到底是越多越好還是提供的有效信息越多越好呢？對(duì)此用這次P40采用的5000萬像素元件舉例。第一，高像素并不等同高畫質(zhì)，就算是用了億級(jí)像素的傳感器，也未必能真正發(fā)揮出它的實(shí)力；第二，像素夠用就好，看看數(shù)碼相機(jī)在像素參數(shù)上一直都偏向保守，把每個(gè)像素優(yōu)化得更扎實(shí)是大家的選擇，華為認(rèn)為這個(gè)尺寸、這個(gè)像素值是一個(gè)理想的平衡點(diǎn)；第三，華為更加看重進(jìn)光量和元件尺寸這兩個(gè)參數(shù)，特別是底的尺寸更加關(guān)鍵，華為的算法更偏向到RAW域上，即在感光元件原始數(shù)據(jù)上進(jìn)行處理，因此用大底提升進(jìn)光量是最優(yōu)先的選擇。當(dāng)然，在全過程中，NPU及AI都是參與其中的。

而這一次在P40 Pro+上又有進(jìn)步，它的后置模組上多了一個(gè)ToF系統(tǒng)，在人像算法上又做了針對(duì)性的優(yōu)化。ToF還可以提供整個(gè)光場(chǎng)的距離信息，因此這次P40 Pro+提供的人像照片是真正帶有更接近大光圈鏡頭物理虛化表現(xiàn)的，即有更好的距離感，同時(shí)在背景光斑的形態(tài)、顏色亮度飽和度、光斑從亮到暗的侵蝕感過渡效果，都對(duì)標(biāo)徠卡的鏡頭做了全面的優(yōu)化。因?yàn)門oF摳像更加準(zhǔn)確，所以在AI算法上進(jìn)一步減少了人物頭發(fā)邊緣摳像失敗的概率。

此外，在有徠卡認(rèn)證的華為手機(jī)上，如果要追求那種濃濃的、色彩比較夸張的“德味”，一定要手動(dòng)調(diào)用徠卡鮮艷模式而非默認(rèn)模式來拍攝，這樣最后得到的照片就會(huì)辨識(shí)度極高——在P9之后的機(jī)型上一定要這么做，聽我的沒錯(cuò)。

寫在最后

至此，為什么本次P40系列要分化為三款機(jī)型的答案也就出來了，P40與P40 Pro和之前機(jī)型的定位是差不多了，大小屏劃分讓更多消費(fèi)者能感受到華為P系列的時(shí)尚和影像能力，而P40 Pro+則成為了華為影像技術(shù)全新的掌旗者，最尖端的影像技術(shù)集于一身，也意味著它的成本極高，價(jià)格會(huì)成為更多人擁有它的限制因素，所以需要單獨(dú)分化出來，以免影響P40系列的整體市場(chǎng)表現(xiàn)，這是技術(shù)與市場(chǎng)兩個(gè)方面綜合考慮的結(jié)果。

余承東說過一句話：“華為是長(zhǎng)跑型選手”?，F(xiàn)在來看，不管是麒麟處理器還是影像技術(shù)，幾乎就是這句話最好的印證：從P9開始的每一代P系列機(jī)型都坐擁跨越式的技術(shù)誕生，正是這足足5代機(jī)型的接力長(zhǎng)跑將華為的影像技術(shù)護(hù)城河越挖越寬，越挖越深，盡管這個(gè)過程曲折，也背負(fù)過不少的非議與罵名，但最后的結(jié)果卻又總讓人不得不心懷尊敬。