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破茧成蝶:追踪华为手机摄影功能五年发展历程

IT之家 09-21

每当我们回顾华为在手机拍照方面的造诣时,总是不由得疑惑:华为的拍照是否一直如此强悍?华为的镜头组合是否一直如此独树一帜?显然,罗马不是一天建成的。今年的 IMX586 是一代智能手机标配,使用者有二三十余。曾几何时,华为也如今日一般,在自家手机上使用 IMX214 这款街机标配 CMOS,同样是当年采购 IMX214 的厂商,是什么让华为 5 年后登顶手机拍照排行榜 top3 呢?从 5 年前搭载 IMX214 的 Mate7 到 2019 年的突破自我的 Mate30 Pro,华为这些年历经了怎样的努力才完成这化茧成蝶的突破呢?让我们从当年华为的第一次双摄尝试开始说起吧。

2014 年,新时代的开始

华为 Mate7(2014 年 9 月)

荣耀 6Plus(2014 年 12 月)实验性质的拼接双摄

14 年底,华为借荣耀品牌发布了旗下第一台双摄手机。不同于 HTC 之前尝试的 3D 双摄与景深双摄,荣耀 6PLUS 使用了全新的平行双摄方案。将两颗来自豪威科技,800 万像素的 OV8865 平行放置,画面重叠,通过处理输出 1300 万像素的照片。这种双摄的潜在优点是:

对焦可以使用三角测距,理论上更快;

两颗摄像头同时拍摄,可以实现实时 HDR;

增大总感光面积,提升进光量,利于夜间拍摄;

利用视角差实现抠图虚化。

可是实际效果却不如人意,对焦速度与实际画质都弱于同期的 IMX214 单摄机型。赵明次年 3 月在微博上承认荣耀 6PLUS 性能仅释放 20%,委婉回应用户对其拍照性能的不满。荣耀 6PLUS 虽然没获得成功,但平行双摄的概念却被两年后的 P9 所继承,荣耀算是帮华为试了次水。

2015 年,摸着石头过河

华为 P8(2015 年 4 月)RGBW

荣耀 7(2015 年 6 月)高像素

华为 Mate 8(2015 年 11 月)光学防抖

2015 年华为尝试了两套发展路线,一个是荣耀 7 的大底 + 高像素,另一个是全新 CFA:RGBW。

事实证明高像素路线门槛很高,不是每家厂商都有资格介入这场高级玩家主宰的牌局。2015 年的高像素手机中,只有同为 IMX230 的微软 Lumia 950 榨干了这颗传感器的性能,甚至往后几年的索尼手机都未能超越 950 的高度。然而一切只是昙花一现,继承诺基亚衣钵的微软移动在不久之后走向了终结,其中不少员工入职华为,为华为带来了全新的国际视角。

在 P8 上,华为试水了另一项提升进光量的办法:更改 CFA 形式。这里的 CFA 是色彩滤波阵列,设置 CFA 的目的是让图像传感器感受色彩。传统 CMOS 使用拜耳排列,即 RGGB。而此时索尼发布的新传感器 IMX258 使用了不同于 RGGB 的 RGBW 排列,其中 W 全称 White,即白色。RGBW 取消了第二排绿色像素的 Filter,让红绿蓝三种光线都能畅通无阻地进入像素内。华为在 P8(15.4)上首发这款新 CMOS。

RGBW 的优势在于暗光下更高的信噪比,同样光照条件下进光量更多(不过与最终照片亮度没有关系)缺点是寡淡的色彩,更困难的猜色。而且更容易因为 W 通道信息量过多而过曝,不得不整体缩短曝光时间。导致实际进光量低于理论值,极端情况甚至与 RGGB 差不多。基于种种原因,RGGB 还是统治了此后的 CFA 排列。不过这次尝试不能说完全没有意义,华为对修改 CFA 提升进光量的 idea 念念不忘,4 年后的 P30 系列尝试了另一种 CFA 排列:RYYB,不得不说,P30 这次的 RYYB 是向 P8 RGBW 的一项致敬。

在两次不算成功的尝试后,岁末发布的 Mate8 则回到了传统的 RGGB 排列,首发 IMX298 并第一次搭载了光学防抖。这代 Mate 手机整体设计偏向均衡保守,拍照也处于主流偏上的水平。时间也证明了 Mate8 是最经典长寿的一款 Mate 手机。

2016,黑白双摄,邂逅徕卡

华为 P9(2016 年 4 月)双摄回归黑白加成

华为 Mate9(2016 年 11 月)无损变焦 + 光学防抖

16 年对于华为是王朝初建的一年。

年初发布的华为 P9 搭载了华为的第一个黑白双摄模组,黑白双摄由一颗彩色主摄像头与一颗黑白副摄像头组成,彩色传感器能感受色彩但是灵敏度低,黑白传感器只能感受明度信息但灵敏度很高。两者合作的工作原理有些类似于人眼的视锥与视杆细胞,彩色传感器与视锥细胞负责采集彩色信息;黑白传感器与视杆细胞负责部分轮廓信息与夜间的基础视觉。黑白双摄一定程度上是仿生工程的结果。

P9 搭载的初代黑白双摄选择了两颗 1200 万像素的 IMX286,一颗去除了 Color Filter 变成黑白传感器。为了弥补没有相位对焦的缺陷,P9 新增了激光对焦模组辅助近处对焦。此外华为找来了百年相机品牌徕卡为其背书,为 P9 带来了极富争议的 " 徕卡色彩模式 ",让实际成片鲜明有质感,成为了华为旗舰手机独有的一项功能。江湖上也多了个华莱士的传闻。

时间来到了 11 月,随着麒麟 960 的发布,获得更强图像处理能力的 Mate9 升级了黑白副摄的硬件参数,从 1/2.9 英寸的 IMX286monochrome 升级为 1/2.8 英寸的 IMX350monochrome,像素数也一举增至 2000 万。顺应 iPhone 7 Plus 的两倍光学变焦风潮也推出了两倍无损变焦。另外 Mate8 上的光学防抖在短暂消失后回归,搭载于 Mate9 的主摄像头上。弥补了 P9 没有光学防抖的遗憾。

2017,进军 DxOMark,Tick-Tock 初成

华为 P10 Plus 2017 年 2 月)继续打磨 + 大光圈

华为 Mate10 Pro(2017 年 10 月)究极打磨 + 超大光圈

Ticktock 原指 Intel 发展微处理器芯片设计制造业务的一种发展战略模式,一代 Tick 降低能耗,一代 Tock 更新微架构。华为这边也是一样,P 系列 Mate 系列交替更新,一代优化精进,一代更新架构。不得不说这是相当聪明的解决方案。

P10/P10PLUS 相对 Mate9 的升级很小。其中 P10 完整继承 Mate9 的相机模组,P10PLUS 则把光圈从 f/2.2 增加至 f/1.8。总体上变化不大。其中 P10 成为第一款在 dxo 总分进入并列前 5 的大陆手机,战胜了前一年发布的 iPhone7 手机。很多人认为这是华为在 DxO 的巅峰,不过后来发生的事说明了,这只是个开始。

Mate10 Pro 随着新一代麒麟处理器 970 一同发布,主打 AI。这次的 Mate10 系列的相机部分升级很小,华为选择继续打磨这颗来自 P9 的 IMX286/386。同时把光圈从 P10PLUS 的 f/1.8 精进至 f/1.6。dxomark 的分数继续上升并超过一个月前发布的 iPhone 8 Plus,以 97 分总分来到了 DxO 排行榜的第二位。创造了新的历史。

2018,超级大底,新一代夜视仪

华为 P20 Pro(2018 年 3 月)超级大底长焦三摄(望岳,也望夜)

华为 Mate20 Pro(2018 年 10 月)超级大底长焦 + 超广角(变焦三摄诞生)

当大家猜想华为还能挖掘出多少 IMX286 潜力的时候,华为却一反常态,一举将 IMX286 换成了如今大名鼎鼎的 IMX600,感光面积为前代的 210% 之多。并且增加了一颗专为变焦设计的三倍望远镜头。远近风景皆囊括于厚度 8mm 左右的机身内,堪称手机圈暴力美学的典范。毫不夸张的说,P20 Pro 是继诺基亚 808、诺基亚 Lumia1020、松下 DMC-CM1 后,第一款让我感到震撼的手机。相信大家早已将 IMX600 的参数烂熟于胸:1/1.7 英寸感光面积,4000 万像素,QuadBayer 色彩滤镜阵列,四合一 2um 单像素尺寸。这颗传感器在光学尺寸方面是如此超前,以至于一年多后的今天也没有与之匹敌者。可以想象在发布会时给亲临者多大震撼。

华为 P20Pro 带来的不仅是硬件上的强悍参数,软件方面的突破也令人咋舌。华为自家三脚架夜景模式与谷歌 HDR+ 在 P20 Pro 上得到了继承与发扬,其成果是业内争相效仿的超级夜景。正式从三星手中接过了夜视仪的大旗。其 dxo 的最终评分来到了 109 分,第一次登顶智能手机排行榜。并且高于第二名 HTC U12+ 足足 6 分,高于前一代 Mate10 Pro 12 分。P20 Pro 的拍照水平得到了 DxO 空前的认可。

在大家猜测 Mate20 Pro 会不会把黑白镜头也升级至 IMX600 的时候,华为却取消了这颗服役 2 年的黑白镜头,转而换上了一颗超广角镜头。成为业界首批搭载变焦三摄的手机。其焦段覆盖等效 16mm 至 80mm,适应从风光至人像等诸多场合。极大增加了使用便利性。这项三摄组合至今仍被数码爱好者称为 " 真三摄 ",可见其实用程度。依照往年的脚步,Mate20 Pro 此时也更新至麒麟 980,更强的 AI 性能带来了全新的相机功能:人像留色。这个由 NPU 深度参与的功能能识别出视频中活动的人物并实时抠图,保留人物的色彩,而将人物周围的背景变为黑白。这又是一项软硬件紧密结合的范例。此外华为着重提升了 4000 万高像素模式的拍照效果,Mate20 Pro 在全像素模式下相比 P20 Pro 有不少提升。

2019,比远更远,比近更近,进一步超越自我

P30 Pro(19.4)超级大底三摄超感光 +ToF

Mate30 Pro(19.9)新一代电影镜头凝神屏息

如今的华为 P 系列 /Mate 系列发布会已俨然手机拍照圈的春晚,不少数码爱好者在发布会当天期待华为在拍照硬件方面的突破,期待拍摄玩法的再一次更新。

P30 Pro 在全世界的关注下面世,其相机模组在大体保持 Mate20 Pro 硬件基础的前提下,进行了三项改动:

将之前 3 倍变焦的镜头提升至 5 倍,为此还专门设计了带光学防抖的潜望式结构,实现了等效 16mm 至 125mm 全覆盖。

将主摄像头 CFA 由 RGGB 修改为 RYYB,借此提升了 40% 进光量。同时配套镜头也一举增加了应用记忆合金的光学防抖机构;光圈也来到了 f/1.6,等效值为当今手机圈之最,镜头方面的升级也是高进光量的保证。

在荣耀 V20 的短暂试水后,P30Pro 也搭载了一颗 ToF 模组,ToF 全称(Time of Flight)通过给目标连续发送光脉冲,然后用传感器接收从物体返回的光,通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离。效果类似于苹果的 Face ID 组件,但覆盖距离更远。可用于测距建模,未来使用前景广阔。

不过 P30 Pro 的 RYYB 为日常拍照带来了一定的副作用,实际照片相比前一代 Mate20 Pro 宽容度有所下降。这是个取舍的选择,P30 Pro 凭借 RYYB 成为了无可置辩的夜视仪,即便不开超级夜景也能获得亮度与纯净度俱佳的照片。不过华为仍提供配置功能接近的 Mate20 Pro 供消费者选择。用于区分不同需求的消费者。

结语:

在回顾华为 5 年来拍照的发展历程时,我们能明显感受到华为在产品规划方面的缜密条理与技术继承。一个成功的产品背后,是若干条早先研发路线的交织,与以往不成功甚至失败产品的经验总结。正是这种敢于尝险,敢于试错的态度,让华为拉开了自己与对手之间的距离。

曾经的华为,也只是只蛹内的拍照新手,与当年其余国产手机厂商处于同一起跑线。五年之后,是什么让华为手机的拍照羽化成蝶?是勇于尝试?高成本投入?还是锲而不舍的坚持?抑或兼而有之?华为在拍照方面的崛起究竟是偶然还是必然?相信大家心里已经有了答案,换一个角度看,也只是华为在各个领域攻城略池的一个小小缩影罢了。

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