華為發(fā)布了年度影像旗艦P40 Pro+ 是目前首款無外掛、非升縮式10倍光變產(chǎn)品

文章來源：態(tài)℃

長(zhǎng)焦是什么?

在很多人眼中，長(zhǎng)焦的功能不過是個(gè)“望遠(yuǎn)鏡”，可以拍拍月亮、打打鳥、望望遠(yuǎn)方。

然而，這只是長(zhǎng)焦的一個(gè)基礎(chǔ)特性，其實(shí)際意義在于拉近了世界和美好之間的距離。

不止于縮短與拍攝主體的距離，長(zhǎng)焦鏡頭帶來的背景虛化、空間壓縮、畫面層次感，讓我們看到了更美的“遠(yuǎn)方”。

那種美，你無法通過“走近它、放大它”而得到。

長(zhǎng)焦鏡頭就如同一根神奇的魔杖，給予我們望遠(yuǎn)的同時(shí)，還賦予了我們發(fā)現(xiàn)世界美的新視角。

回溯相機(jī)發(fā)展史，在經(jīng)歷了大像素、便攜性的競(jìng)爭(zhēng)之后，光學(xué)變焦的競(jìng)速也是高歌猛進(jìn)，3倍、5倍、10倍……直到如今可以拍到月球環(huán)形山的125倍，人們從未停止對(duì)長(zhǎng)焦極限的追求。

同樣，手機(jī)影像也在走類似相機(jī)發(fā)展的道路，在經(jīng)歷了“像素大戰(zhàn)”之后，也開啟了“長(zhǎng)焦新戰(zhàn)場(chǎng)”，短短數(shù)年時(shí)間，就從2倍光學(xué)變焦做到了現(xiàn)如今的10倍光學(xué)變焦。

日前，華為發(fā)布了年度影像旗艦P40 Pro+，帶來了全球最強(qiáng)的10倍光學(xué)變焦。這也是目前首款無外掛、非升縮式10倍光變產(chǎn)品，其探索的潛望式結(jié)構(gòu)，開啟了手機(jī)長(zhǎng)焦新可能。

華為P40 Pro+ 的發(fā)布預(yù)示著手機(jī)影像將從陸地戰(zhàn)升級(jí)到太空戰(zhàn)?？梢灶A(yù)見，接下來的兩年，10倍光學(xué)變焦將是各家必須拿下的陣地。

光學(xué)變焦：

“像素大戰(zhàn)”已近尾聲，如今動(dòng)輒5000萬、6400萬、1.08億像素的主攝像頭，讓手機(jī)相機(jī)的像素媲美專業(yè)相機(jī)，像素升級(jí)對(duì)于手機(jī)影像性能的“邊際效益”也越來越小。與此同時(shí)，目前超廣角、微距等功能也基本普及，長(zhǎng)焦便成了手機(jī)影像發(fā)展的新突破口。

除了拍月亮、拍星空外，長(zhǎng)焦拍攝的風(fēng)景、人像能帶來更好的體驗(yàn)，不同于大像素下的畫面裁剪，長(zhǎng)焦能帶來非長(zhǎng)焦無法體驗(yàn)的更立體、更富有空間感的美感。

目前，手機(jī)上實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)焦的方式大致有三種：數(shù)碼變焦、光學(xué)變焦以及混合變焦。

數(shù)碼變焦，手機(jī)基本都具備的功能，其借助手機(jī)相機(jī)模組的處理器，將團(tuán)片中的每個(gè)像素面積增大，從而達(dá)到放大的目的。但是它并未從真正上改變相機(jī)的焦距。主要通過軟件的方式對(duì)所要圖像進(jìn)行處理補(bǔ)償，但是放大后的圖像依然會(huì)比較模糊。變焦倍數(shù)越大，放大倍數(shù)越高，圖像的清晰度也會(huì)越模糊。

光學(xué)變焦，通過調(diào)節(jié)光學(xué)鏡頭結(jié)構(gòu)的焦距來實(shí)現(xiàn)的。拉伸相機(jī)鏡頭結(jié)構(gòu)中各個(gè)鏡片的距離就可以改變焦距，所以這就要求必須有足夠的厚度來實(shí)現(xiàn)這一光學(xué)結(jié)構(gòu)。

光學(xué)變焦最大的優(yōu)點(diǎn)就是在保證拍攝圖像質(zhì)量的前提下，可以通過變焦拍攝到更遠(yuǎn)的對(duì)象。畫面的清晰度和分辨率都不會(huì)因?yàn)榉糯蠖淖儭?/p>

混合變焦是最近幾年才出現(xiàn)的一種新的技術(shù)詞匯，它是在光學(xué)變焦的基礎(chǔ)上，結(jié)合算法優(yōu)化來達(dá)到高倍變焦的目的。也就是說當(dāng)長(zhǎng)焦拍攝需求超過光學(xué)變焦范圍之后，手機(jī)會(huì)利用算法疊加的方式來盡量降低失真保證圖片效果。

混合變焦其實(shí)就是各個(gè)焦段的鏡頭接力所實(shí)現(xiàn)的一種變焦技術(shù)。

對(duì)于混合變焦和光學(xué)變焦的區(qū)別，舉個(gè)果汁的例子?；旌献兘咕秃帽瘸匈u的“100% 果汁”，是水+濃縮果汁兌出來的;而光學(xué)變焦則是水果直接壓榨出來的新鮮果汁。

在這三種呈現(xiàn)方式上，光學(xué)變焦可以最真實(shí)的接近拍攝主體，是目前變焦方式中最好的解決方案。同時(shí)光學(xué)變焦由于光學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、及所需空間，導(dǎo)致了在手機(jī)上很難實(shí)現(xiàn)高倍光學(xué)變焦。

手機(jī)上的光學(xué)變焦：

由于體積與結(jié)構(gòu)的限制，人們很難將傳統(tǒng)相機(jī)中的光學(xué)變焦模組裝入其中，雖然有一些廠商確實(shí)這么做過，但由于其犧牲了一些手機(jī)的其他特性，導(dǎo)致產(chǎn)品最終以失敗而告終。

目前手機(jī)的光學(xué)變焦跟傳統(tǒng)相機(jī)不太一樣，它是由一個(gè)固定焦距的長(zhǎng)焦鏡頭實(shí)現(xiàn)，隨著人們倍數(shù)需求的增加，難度也在不斷提升。

在手機(jī)光學(xué)變焦上，華為一直在不斷突圍。

2018年3月，華為發(fā)布了P20系列，首創(chuàng)徠卡三攝鏡頭。其實(shí)，當(dāng)時(shí)不少高端手機(jī)都開始支持光學(xué)變焦功能，但在華為P20 Pro面前幾乎無能出其右。

P20 Pro搭載了4000萬像素彩色主鏡頭(1/1.7英寸超大感光元件)、2000萬像素超清黑白鏡頭、800萬像素長(zhǎng)焦鏡頭的三攝組合，可以實(shí)現(xiàn)3倍光學(xué)變焦、5倍混合變焦。

三倍光學(xué)變焦的素質(zhì)自然不用多數(shù)，在使用三倍以上變焦拍攝時(shí)，華為P20 Pro第三顆攝像頭自動(dòng)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了三套模組在自動(dòng)曝光、自動(dòng)白平衡計(jì)算和自動(dòng)對(duì)焦，三大核心動(dòng)作上完美地同步，從而達(dá)到幾乎是無損的五倍混合變焦效果。

在三倍光學(xué)變焦之后，想要升級(jí)更高倍數(shù)變焦時(shí)，各家廠商開始都遇到瓶頸：因?yàn)橄胍?jí)更高倍數(shù)光學(xué)變焦，就必須要面對(duì)體積更大的光學(xué)結(jié)構(gòu)。

然而，這個(gè)難題卻被華為“輕松”解決了。

2019年4月份，華為發(fā)布了P30系列，率先落地了采用潛望式結(jié)構(gòu)的5倍光學(xué)變焦，改寫了手機(jī)影像規(guī)則。

要知道即便是在當(dāng)年卡片機(jī)中，5倍光學(xué)變焦都無法做到小而巧，何況是塞進(jìn)一個(gè)機(jī)身厚度不到9mm的手機(jī)中，這確實(shí)是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。

受潛水艇的潛望鏡啟發(fā)，華為采用了特殊設(shè)計(jì)的潛望式鏡頭。簡(jiǎn)單地說，就是將圖像傳感器垂直放置在手機(jī)內(nèi)，并沿著一條與機(jī)身平行的光學(xué)軸線對(duì)準(zhǔn)鏡頭，然后使用一面反射鏡將進(jìn)入攝像頭內(nèi)的光線反射到鏡頭和圖像傳感器上，如此一來即可創(chuàng)造出比傳統(tǒng)攝像頭的安裝方向(即在手機(jī)表面上朝向外部)更長(zhǎng)的等效焦距。

在這之后，華為就開啟了手機(jī)攝像高倍光變的晉級(jí)之路。

時(shí)隔一年，2020年3月份，華為在P40 Pro+ 上實(shí)現(xiàn)了10倍光學(xué)變焦，成為業(yè)界第一家步入10倍光學(xué)變焦的非外掛、非伸縮式結(jié)構(gòu)廠商。

光學(xué)變焦：

華為P40 Pro+ 的光學(xué)變焦在原理上采用了第二代潛望式攝像頭結(jié)構(gòu)，同時(shí)在精密性上提出了更高的要求。

華為P40 Pro+ 要在上一代P30 Pro潛望式鏡頭橫置長(zhǎng)焦鏡頭模組和感光器件基礎(chǔ)之上，再突破。就需要進(jìn)一步采用更精密的多反射潛望式光路折疊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)5次反射光路。在光程上，P40 Pro+ 比上一代潛望式長(zhǎng)焦提升178%。

聽上去只是數(shù)據(jù)上的增加，但對(duì)元器件和模組設(shè)計(jì)卻提出了更高的要求。

5次反射光路要求光線在經(jīng)過多次反射之后，還需要保證高成像質(zhì)量，就必須對(duì)模組內(nèi)反射鏡組裝平面的精度控制做到極高的要求?？梢哉f，只有達(dá)到納米級(jí)的高精度反射面，才能降低光路畸變，保證反射質(zhì)量。

根據(jù)光學(xué)設(shè)計(jì)仿真解析出的最基本的光學(xué)規(guī)格，需要是頭發(fā)絲的兩千分之一(頭發(fā)絲的直徑一般不超過100微米)，這樣的難度無疑是在針尖上跳舞。

一開始，華為相機(jī)團(tuán)隊(duì)首先想到的是借鑒芯片的組裝工藝技術(shù)，但經(jīng)過比較后發(fā)現(xiàn)，芯片組裝工藝技術(shù)對(duì)芯片變形的控制是10微米級(jí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到相機(jī)團(tuán)隊(duì)的要求。

在沒有借鑒方法的基礎(chǔ)上，華為相機(jī)團(tuán)隊(duì)持續(xù)自我探索，分析關(guān)鍵影響因素，研究關(guān)鍵參數(shù)工藝，對(duì)比測(cè)量變化數(shù)據(jù)，選出最穩(wěn)定的工藝條件，持續(xù)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)最高約30nm的精度。

光學(xué)變焦雖然有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)魅力，但卻需要注意使用過程中的防抖。此次，華為P40 Pro+ 的10倍光學(xué)變焦實(shí)現(xiàn)了三重OIS+AIS防抖，這就對(duì)對(duì)焦馬達(dá)提出了更為苛刻的要求。

華為P40 Pro+ 的對(duì)焦馬達(dá)需要在帶動(dòng)具有多反射面的反射鏡移動(dòng)的同時(shí)，還不能干擾光路，馬達(dá)只能“躲”在反射鏡后面的有限空間中，反射鏡的大部分重量都是掛在馬達(dá)的最前端。馬達(dá)宛如一把從尾部抓著L型反射鏡的大榔頭，要保持在不同手機(jī)拍攝姿態(tài)下，都能高精度穩(wěn)定移動(dòng)反射鏡，挑戰(zhàn)非常大。

為此，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多番驗(yàn)證，采用了滑槽式承載方式，搭配極強(qiáng)的磁力與精密杠桿結(jié)構(gòu)，精巧地平衡了前端的反射鏡負(fù)載。同時(shí)采用優(yōu)異的潤(rùn)滑材料，使馬達(dá)能夠高穩(wěn)定、高精度地移動(dòng)反射鏡，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦功能，這也構(gòu)成了這個(gè)模組獨(dú)特的對(duì)焦馬達(dá)專利。

除了獨(dú)特的設(shè)計(jì)與功能，這顆馬達(dá)還具備超長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)。即使經(jīng)過數(shù)百萬次的測(cè)試和極端環(huán)境的考驗(yàn)，依然硬朗運(yùn)作。

在光學(xué)變焦的探索之路上，華為率先進(jìn)入了“無人區(qū)”。

華為：

當(dāng)然，除了在長(zhǎng)焦功能的創(chuàng)新之外，華為攝影還首創(chuàng)了RYYB濾鏡陣列，增加了進(jìn)光亮，提升了畫質(zhì)，且在超級(jí)夜景、視頻影像、超廣角方面都有著不俗的表現(xiàn)。

在華為P40 Pro+ 上，華為相機(jī)工程師做到了余承東口中的“全時(shí)段、全焦段的進(jìn)化”，改寫了移動(dòng)影像標(biāo)準(zhǔn)，引領(lǐng)影像藝術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的里程碑。

華為手機(jī)攝影能夠一次次成為行業(yè)風(fēng)向標(biāo)，除了硬件升級(jí)之外，還離不開軟件算法的加持。

據(jù)了解，華為P40系列在軟件算法上，帶來了華為XD Fusion圖像引擎。全新華為XD Fusion圖像引擎，結(jié)合了AI超清算法庫，通過超分算法增強(qiáng)細(xì)節(jié)、多幀合成改善了暗光表現(xiàn)，提升了整體畫質(zhì);像素級(jí)優(yōu)化獲得更好的細(xì)節(jié)紋理、更少的噪點(diǎn)和更大的動(dòng)態(tài)范圍，清晰度超越物理像素。

不僅如此，在硬件解決成像，軟件輔助完善質(zhì)量的同時(shí)，華為還有自研芯片的助力，從而使得軟硬件的協(xié)同實(shí)現(xiàn)1+1>2的效果。

比如，此次華為P40 Pro+ 搭載了華為自研麒麟990 5G SoC芯片，可以實(shí)現(xiàn)每秒24幀的實(shí)時(shí)AI識(shí)別和處理，單幀的識(shí)別可以在1/24s完成，而基于該芯片NPU打造的第三代華為AI圖像引擎為其提供了全場(chǎng)景全焦段的AI算法加持。

“華為P40 Pro+就是一臺(tái)相機(jī)性能怪獸。”

余承東在發(fā)布會(huì)上大贊

回望華為在手機(jī)攝影領(lǐng)域的探索，從P9系列首配徠卡雙攝，到P10系列的首個(gè)前置徠卡鏡頭手機(jī);從P20系列的4000萬徠卡三攝，再到P30 Pro首創(chuàng)RYYB傳感器，潛望式5倍光學(xué)變焦，霸榜DxOMark;再到如今P40 Pro+ 的首創(chuàng)10倍光學(xué)變焦，攝影全能王的出現(xiàn)，這一個(gè)個(gè)“首創(chuàng)”背后更多來自于華為多年來對(duì)手機(jī)攝影盡善盡美地不懈追求。

余承東曾經(jīng)向媒體透露，華為手機(jī)在攝影方面的投入規(guī)模是最大的，華為一家甚至超過所有手機(jī)廠商研發(fā)的費(fèi)用總和。

據(jù)了解，小小的手機(jī)攝像頭華為分成了若干大的模塊，比如系統(tǒng)工程師、光學(xué)團(tuán)隊(duì)、傳感器專家、圖像效果工程師、算法工程師等數(shù)萬研發(fā)人員的投入。

持續(xù)的巨額研發(fā)投入，深層次的技術(shù)攻關(guān)，讓華為在攝影方面筑起了一道道壁壘，甩出別人不止一條街，一次次引領(lǐng)了手機(jī)攝影革命。

不得不感嘆：雖然華為沒有創(chuàng)造手機(jī)，卻創(chuàng)造了手機(jī)攝影。