智東西 文 | Rinchy
在這個時間和空間都被極度壓縮的時代，一切事物的運行速度必須加快以滿足人們日新月異的需求，手機行業也不外乎如此。對於手機，大多數人關注的外觀設計、屏幕、電池等硬件領域都在現有技術條件下無法快速實現突破，以適應手機迅速更新迭代的需求，而還有眾多提升空間的手機攝像頭在此環境下異軍突起，使得手機制造商們紛紛聚焦於此。
於消費者角度，社交媒體的興起等因素促使人們形成對“美”與“分享”的新認知。手機中攝像頭的使用頻率急劇提升，相關的圖片處理應用也隨之受到人們的親睞。
作為世界上三大手機制造商之一的華為也免不了順應這一風潮，開始在手機攝像頭上做文章。兩個月前，華為新發行的P20 Pro，以攝影功能為亮點，推出了首款採用三個攝像頭裝置（後文中簡稱為：三攝）的智能手機，同時搭載AI功能。法國知名相機測評平臺DxOmark對其攝像頭功能的評分，超越當下所有手機，包括 iPhone X、Google Pixel 2、三星Galaxy S9 Plus。該平臺還稱，這款手機為智能手機的攝像頭裝置設定了新的行業標準。
我們通過對華為P20 Pro的拆解解讀，並且對華為手機攝像頭的算法負責人進行採訪，深度分析了三攝的實現方式與軟硬件方面的創新點，還有其未來的走向。
拆解手機看三攝
美國著名的拆解網站iFixit公佈了對華為P20 Pro的拆解細節。被拆解前的攝像頭是這樣，優雅的紫色中點綴著閃亮的眼睛，十分萌：
當打開手機後殼後，我們看到的攝像頭板塊是這樣：
相比於其他安卓手機，華為設計了更小的主板和更寬的電池。這三個攝像頭被設計成了一個模塊，並緊緊地連接在主板上，而且閃光燈模塊也被拖拽著。後置的三攝只設計了兩條排線，其中，主攝像頭與黑白攝像頭共享一條排線，而長焦攝像頭則擁有一條單獨的排線。
從側面看，可看到這三個攝像頭的厚度，左邊的是2000萬黑白攝像頭，中間的是4000萬廣角攝像頭，右邊的是800萬長焦攝像頭。
三攝的相機規格為：
除了常規的雙攝之外，華為加入獨立的長焦鏡頭，使得手機的拍攝體驗更加豐富，可以拍攝長距離的圖像。其中，長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，焦段的切換過程平緩，不會讓使用者感到突兀。
華為三攝的焦段變化是由鏡頭間的配合實現的，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質和降低噪音，使得兩個鏡頭配合下的畫面與其他焦段下的畫面一致。華為負責攝像頭算法研發工作的工程師說：“圖像的清晰度靠算法來實現。器件提供了一倍和三倍的成像，其餘都靠算法來實現。”
鏡頭元器件質量過硬是拍照出色的堅實基礎，但手機產業鏈的供應鏈元器件差別並不大，算法責是最終表現拉開差距的真正勢力。變焦功能的實現，給硬件和算法都提供了難題。工程師說：“首先，最初採用的鏡頭厚度較大，在嵌入手機後，出現畫質畸變的情況。所以，華為特地定製了特殊的薄鏡頭，不僅加大了成本，還給算法工作增添了難度。”
解讀創新識三攝
DxOmark Mobile認為華為P20 Pro是近段時間內最具有創新性的手機攝像設備。其創新之處並不是簡單地把第三個傳感器與鏡頭加到之前的雙攝像頭系統上，而是真正有脫穎而出的新模式。
第一，華為P20 Pro中主相機的傳感器尺寸為1/1.7英寸，而三星Galaxy S9中相機傳感器的尺寸僅為1/2.55"，前者大約為後者的兩倍。所以，儘管f1.8的光圈在尺寸上優勢並不明顯，但是Pro的RGB主攝像頭傳感器比大多數競爭機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一樣，主傳感器輔助單色傳感器，也可以增強對於光的捕捉。目前，這款傳感器由索尼提供。
其次，主相機傳感器採用了總像素為4000萬像素的Quad Bayer結構。它輸入以2*2像素為單位的數據，產生1000萬像素的圖像輸出。
最後，在等焦距為80mm的情況下，P20 Pro的光學穩定遠攝相機比最近的iPhone或三星Galaxy設備中的兩個遠攝相機的伸展距離更長。這項技術通過把主攝像頭與2000萬單色輔助傳感器相結合，可實現兩倍變焦，從而豐富圖片細節。工程師們還致力於把P20 Pro的遠攝鏡頭伸得更長，同時輸出的圖像像素大小仍為1000萬。
可見，華為三攝的創新不僅在像傳感器、鏡頭這樣的硬件方面，也有兩個鏡頭間交互配合的軟件方面的突破。
為了將圖像的畫質進一步提升，在軟件方面，華為攝像機的算法工程師們還請了許多攝影界的專業人士，在他們研發的過程中進行攝影專業知識的培訓，並且提出修改意見。“我們追求的不僅是圖像的色彩豐富這類在世俗意義上的美感，以後會往更深沉的情感表露方面努力。我看過一個用這款手機拍攝的攝影作品，在灰暗的色調下卻傳遞出了更飽滿的情感，我受到很大的觸動，”工程師說。
結合AI談三攝
從去年9月，華為發佈世界首款手機AI芯片--麒麟970以來，陸陸續續，它們已經推出了五款搭載AI技術的手機。分別從芯片、應用場景和軟件生態方面，不斷推進它們在AI方面的佈局。
此前，在圖片處理方面，華為在Mate 10中搭載了AI驅動語音翻譯系統，可實現識圖翻譯的功能。並在視覺方面，通過AI美顏功能和場景識別功能，在攝影時，自動檢測到人臉，進行美顏。還能識別出13種場景和物體，根據屬性自動調整參數，主動去糊。榮耀V10在這方面並無太大進展，但本次推出的華為P20 Pro在這方面有更多的提升。
首先，它的場景識別功能可以使它識別出共計19類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，通過人臉建模技術美化照片中的人臉，還支持3D人像光效，調整出測光、劇場光等多種滿足拍照環境的光源模式。並且P20 Pro將場景識別的功能與淘寶平臺進行連接，手機可自動識別出圖中的商品，並彈出淘寶中此商品的信息，構建出AI實際體驗場景。
三攝的功能在場景識別方面，提供了更多發展的可能。長焦鏡頭和廣角鏡頭使得手機在進行場景識別時，能夠從圖片中獲得更廣的視野，清晰的畫質能助於物體更加精準地被識別，這些都能夠豐富識別的內容。
其次，P20系列搭載了華為AI防抖技術（AIS）,使得手機在拍攝視頻時更加穩定、自然。並且三攝的超曝夜景模式，允許手機在手持著拍攝長曝光的夜景時，在六秒以內拍出清晰的照片。這一技術是從卡片機和單反的閉門原理中汲取的經驗。
第三，運用語義分割，識別出拍攝圖片中的物體，如湖水、草地等，最多可識別出八大類別的物體。然後按照深度學習訓練出的程序優化這些景色或者物體的色彩等。
最後，攝像頭還運用AI的算法來優化圖片中的人像。通過圖片識別來區分人與背景，再將背景進行多層次的虛化，使得人物形象更為清晰。
結語 ：三攝一年後或將成為國產手機標配
華為三攝作為當下手機攝像頭中的領軍者，它的初創之舉，不僅滿足了使用者中長短多種距離的拍攝需求，還通過傳感器、鏡頭等硬件在技術上的提升，以及軟件方面的算法工作來加強鏡頭間的配合工作。
而且，攝影功能與AI功能相輔相成。正是基於這優質的照片，華為AI應用的運行效果也得到了提升，圖像識別、圖像翻譯等功能可以更好更精準的完成；AI的防抖技術也幫助使用者在拍攝照片時更加穩定和自然，畫面更加清晰；語義識別還能優化畫質；麒麟970芯片高速的算力，也可以縮短快門的閉合時間，使得用戶在快速的拍照行為下也能拍出清晰的圖片。
總的來說，三攝對於手機攝像頭技能的提升是顯而易見的。其在消費市場的表現也很出色，相比於華為P20，價錢貴出1500元的Pro在推出後便受到消費者追捧，經常出現斷貨的情況。所以，即使增加的成本，特別是硬件的成本推高了三攝手機的價格，然而，消費者也願意為這一升級的攝影體驗買單。
相信國內其他廠家也會相繼效仿，推出三攝手機。“但是其他廠家應該要在一年後才能推出三攝手機。因為我們從有創造出三攝這個想法到真正落地實現，一共花了一年多的時間。但是我們也不會止步於此，以後可能還會出現更多的鏡頭或者更多別的方式的創新。不斷拉近手機攝像頭與單反之間的差距才是我們的目標。”算法工程師說道。
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