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原標(biāo)題：傳統(tǒng)影像的完全顛覆——XDFusion，華為影像系統(tǒng)的支點(diǎn)

這是華為年度影像旗艦P40發(fā)布之后的第二篇技術(shù)解讀文章，和之前將關(guān)注重點(diǎn)放在硬件上不同，這一篇更偏向軟件與算法機(jī)制。

因?yàn)橹拔乙舱f(shuō)過(guò)，在“傳感器:鏡頭:算法”這個(gè)“1:1:1”的手機(jī)影像體系中，隨著硬件能力的逐步趨同與看齊，算法已經(jīng)成為手機(jī)品牌之間用來(lái)區(qū)隔影像能力的新戰(zhàn)場(chǎng)，它正在催生著這個(gè)比例向“1:1:2”甚至更高權(quán)重轉(zhuǎn)化。

而對(duì)于華為誓要領(lǐng)先手機(jī)影像行業(yè)的目標(biāo)來(lái)說(shuō)，算法在現(xiàn)在與未來(lái)顯得尤為重要，這也是為何“XDFusion圖像引擎”在今年橫空出世的原因。

Tips：何為“XDFusion圖像引擎”？

XDFusion是華為影像團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的一個(gè)代號(hào)，XD中的X意為Extreme（極致），D是Definition（清晰度），F(xiàn)usion意為融合，合在一起的意思就是“超清圖像引擎”。這是一個(gè)在華為內(nèi)部已經(jīng)講了很多年的概念——把它放在業(yè)界其實(shí)就是通稱的“計(jì)算攝影”。目前業(yè)界明確提出計(jì)算攝影概念的廠商有三家：谷歌，蘋果以及華為。

華為影像體系的理念

在解釋XDFusion的重要性之前，我覺(jué)得有必須回顧一下華為整個(gè)影像技術(shù)體系的發(fā)展路徑和理念，因?yàn)橹挥邪堰@個(gè)問(wèn)題弄清楚了，我們才能知道為什么到了今年，會(huì)有P40系列上的IMX700，會(huì)有P40Pro+上的10倍光學(xué)長(zhǎng)焦模組。

在華為的影像體系當(dāng)中，是將手機(jī)影像的發(fā)展分為空間與時(shí)間兩個(gè)維度來(lái)看待的，其中的空間，就是指的變焦，即讓手機(jī)能看得更遠(yuǎn)；而時(shí)間，則是指讓手機(jī)能在全天各個(gè)時(shí)段都能產(chǎn)出畫質(zhì)穩(wěn)定的照片，因?yàn)樵谌A為影像團(tuán)隊(duì)看來(lái)，隨著硬件和基礎(chǔ)算法的發(fā)展，在光線條件好的情況下，很多手機(jī)都能拍攝畫質(zhì)出色的照片，但光線一旦不好或變得復(fù)雜，不同手機(jī)的表現(xiàn)就拉開(kāi)差距了——我覺(jué)得之前iPhone拍照“白天龍，晚上蟲(chóng)”的評(píng)價(jià)肯定是被華為看在眼里了。

按這個(gè)理念，從P9算起，我們就能看到這樣的發(fā)展軌跡：

P9，加入黑白傳感器，極大強(qiáng)化了手機(jī)的暗光拍攝能力，這一點(diǎn)我深以為然；

P10，兩倍混合變焦加入，讓手機(jī)開(kāi)始看得更遠(yuǎn)；

P20，三倍光學(xué)模組加入，輔以IMX600定制大底元件，夜拍能力成為華為P系列手機(jī)的標(biāo)志；

P30，5倍光學(xué)模組加入，RYYB排列定制感光元件將P系列手機(jī)的成像照度擴(kuò)展到0.1Lux；

P40，10倍光學(xué)模組加入，RYYB排列定制感光元件變得更大，同時(shí)該技術(shù)向其他影像模組擴(kuò)展。

將時(shí)間線拉長(zhǎng)回看，華為整個(gè)P系列的發(fā)展路徑就非常清晰了，這甚至還能在一定程度上回答很多人的疑問(wèn)：“為什么華為一定要堅(jiān)持RYYB這個(gè)最初看來(lái)有些吃力不討好的技術(shù)？”

技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，隨著感光元件和鏡頭技術(shù)的雙雙進(jìn)步，這些源自拍攝空間與時(shí)間的問(wèn)題都在被逐步解決，但是，放在華為影像團(tuán)隊(duì)面前需要解決的問(wèn)題也是在變化的，或者說(shuō)在達(dá)成了參數(shù)上的目標(biāo)之后，需要進(jìn)一步做到的就是更好與更強(qiáng)，能保持業(yè)界領(lǐng)先的地位。

比如單是長(zhǎng)焦一項(xiàng)，在華為影像體系就已經(jīng)被整整分化為四個(gè)維度分別：第一，清晰度，這是排在所有客觀指標(biāo)第一位的，從目前我使用P40Pro的情況看，對(duì)比P30Pro的進(jìn)步明顯；第二，色彩，這一點(diǎn)之前我也有過(guò)解讀，隨著8通道RGB色溫傳感器的加入和算法的提升，這個(gè)問(wèn)題比起前作改善了不少；第三，穩(wěn)定性，對(duì)于我這種長(zhǎng)期玩相機(jī)的人，感覺(jué)就是大變焦下更容易端得住相機(jī)了，但我想對(duì)大部分普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，手持長(zhǎng)焦的穩(wěn)定性問(wèn)題不僅僅是手法問(wèn)題，更可能還有認(rèn)知問(wèn)題；第四，倍數(shù)，這里主要還是指的P40Pro+上的10倍模組，這一點(diǎn)留待后邊再說(shuō)。

硬件負(fù)責(zé)輸入，軟件負(fù)責(zé)輸出

但是這對(duì)于一個(gè)完整的手機(jī)影像系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，只是解決了一半的問(wèn)題，即這一切都是信息的輸入，光有這些信息是無(wú)法輸出一張令人滿意的照片的，面對(duì)這一大堆輸入信息的即是軟件系統(tǒng)，即算法。

其實(shí)，剛剛說(shuō)到的這一堆由影像模組硬件所捕捉到的信息，就是整個(gè)華為XDFusion圖像引擎的第一大模塊：硬件的輸入。如果將生成一張照片看成是做一道菜的話，華為影像團(tuán)隊(duì)將這一個(gè)部分稱為是食材的準(zhǔn)備，它不僅僅需要數(shù)量和種類要夠，同時(shí)還有質(zhì)量的問(wèn)題——“番茄炒雞蛋是好吃，但番茄是爛的，雞蛋是臭的，大廚再厲害也白搭”。

這也就相當(dāng)于再次回答了在大底與高像素的流派選擇中，為什么P40的主攝確定了5000萬(wàn)像素與1/1.28英寸的尺寸：在華為影像團(tuán)隊(duì)的判斷中，這是一個(gè)可以同時(shí)兼顧像素?cái)?shù)量與質(zhì)量的選擇。同時(shí)，他們也希望大家在看待P40的時(shí)候，不要簡(jiǎn)單地誤會(huì)華為只在硬件上下功夫，做硬件的目的不是堆硬件，而是給軟件側(cè)的運(yùn)算提供好的原素材。

XDFusion的第三個(gè)模塊：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理。這個(gè)部分就非常有意思了，因?yàn)橐磺卸荚谀７氯四X的思維方式對(duì)照片信息進(jìn)行精加工，所以在這個(gè)模塊里，有學(xué)習(xí)、有隨機(jī)、有猜測(cè)……連華為影像團(tuán)隊(duì)自己都說(shuō)這個(gè)過(guò)程是非常玄妙的，但它的最終目的就是為了能給消費(fèi)者提供一張優(yōu)秀的照片。

換言之就是：畫質(zhì)清不清晰、噪點(diǎn)少不少、色彩準(zhǔn)不準(zhǔn)、虛化效果好不好、光影是不是自然等等……我們?？吹健跋袼丶?jí)處理”就是在這個(gè)階段進(jìn)行的，最終的成像也就是這個(gè)階段之后產(chǎn)生。于是，一道色香味俱全的好菜就上桌了。

上述三個(gè)模塊，它們之間協(xié)同工作的步驟與邏輯，就組成了我們看到的XDFusion方案，也就是XDFusion超清圖像引擎。當(dāng)然，這也只是一個(gè)大的劃分，前邊說(shuō)到AI-RAW算法、8色彩通道色溫傳感器+AIAWB自動(dòng)白平衡算法，這些全部都被包括在XDFusion之中——可能將它稱為是一個(gè)“技術(shù)池”更加形象，因?yàn)槿蘸筮€會(huì)有更多的東西被裝到里邊去，也會(huì)讓它變得更加的強(qiáng)大。

說(shuō)到這里，我們也能看明白了：XDFusion圖像引擎一直都存在，并不是今年才從天上掉下來(lái)的，也不是什么一塊華為全新開(kāi)發(fā)的芯片，它是華為這些年在手機(jī)影像上各種各樣技術(shù)積累的一個(gè)集合體，是通過(guò)異構(gòu)計(jì)算、多芯片協(xié)同與軟件側(cè)運(yùn)算共同達(dá)成。只是到了今年，計(jì)算攝影已經(jīng)慢慢成為手機(jī)影像行業(yè)大家公認(rèn)的潮流，所以才將它和盤托出放到了我們面前。

那么，隨著技術(shù)的演進(jìn)，XDFusion圖像引擎能為消費(fèi)者做么呢？它存在的目標(biāo)就一個(gè)：“讓普通的消費(fèi)者能以最簡(jiǎn)單的方式獲得一張好照片”——這個(gè)說(shuō)法這些年我們真是看得多了，那么，華為又是如何來(lái)認(rèn)知這個(gè)問(wèn)題呢？

所以，“以最簡(jiǎn)單的方式獲得一張好照片”這句看似輕描淡寫的目標(biāo)背后，卻是大量運(yùn)算的參與，越簡(jiǎn)單，背后要做的工作卻是越多越復(fù)雜。也正是因?yàn)檐浻布f(xié)同工作，在P40上，傳統(tǒng)影像領(lǐng)域固定的焦段概念也在被“模糊”，即硬件本身的物理焦段與等效焦段放在XDFusion體系中，都只是變焦成像的原始素材，整個(gè)變焦焦段無(wú)縫銜接，全部都可以提供出色且畫質(zhì)區(qū)別不大的照片，這才是XDFusion整個(gè)影像體系意圖達(dá)成和倡導(dǎo)的重要意義所在。

番外篇：P40Pro+的10倍光學(xué)長(zhǎng)焦模組

這次發(fā)布的P40系列，被網(wǎng)友們戲稱為“中杯，大杯，超大杯”，而其中的“超大杯”P40Pro+，更是因?yàn)槿蚴状未钶d10倍光學(xué)長(zhǎng)焦模組而備受關(guān)注，它到底是怎么達(dá)到的呢？為什么它的發(fā)售時(shí)間要晚一些呢？

華為認(rèn)為，高倍數(shù)光學(xué)長(zhǎng)焦鏡頭是手機(jī)上實(shí)現(xiàn)變焦的最佳方法，但鏡頭模組的物理特性（焦段越長(zhǎng)、模組越長(zhǎng)）是跟手機(jī)的ID設(shè)計(jì)相悖的。所以，華為P40Pro+的10倍光學(xué)長(zhǎng)焦模組，在P30Pro潛望式鏡頭橫置長(zhǎng)焦鏡頭模組和感光器件基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步采用全新的多反射潛望式光路折疊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)5次反射光路，光程比上一代潛望式長(zhǎng)焦提升了178%。

這個(gè)鏡頭模組的核心，就是那個(gè)用來(lái)進(jìn)行光路折疊的反射鏡組。但是，在光線多達(dá)4次的反射過(guò)程中，如何避免光路畸變，保證反射質(zhì)量，就成為達(dá)成這個(gè)結(jié)果的重中之重——在生活中很多鏡面反射的場(chǎng)景下，我們都可以看到反射面上的影像變形，這就是光路畸變（反射面不平整）造成的。華為的相機(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(guò)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10μm級(jí)別，達(dá)不到這個(gè)模組的光學(xué)精度要求。

后來(lái)根據(jù)光學(xué)設(shè)計(jì)仿真，解析出這個(gè)模組最基本的光學(xué)規(guī)格需要達(dá)到納米級(jí)，即精度要求是頭發(fā)絲的兩千分之一（頭發(fā)絲的直徑一般不超過(guò)100μm）。同時(shí)，這樣的精度要求還需要在大規(guī)模量產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)，鏡頭模組團(tuán)隊(duì)通過(guò)多次努力和探索，最終實(shí)現(xiàn)了最高約30nm的組裝精度，滿足了10倍光學(xué)長(zhǎng)焦模組的工藝標(biāo)準(zhǔn)。

可以高精度量產(chǎn)只是一方面，另一方面，P40Pro+長(zhǎng)焦模組的對(duì)焦馬達(dá)需求特殊：其在帶動(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，且反射鏡的大部分重量都是掛在馬達(dá)的最前端。

在這個(gè)狀態(tài)下，馬達(dá)不僅需要抵抗長(zhǎng)力臂下L型反射鏡產(chǎn)生的大力矩，還要保持在不同拍攝場(chǎng)景，都能高精度穩(wěn)定移動(dòng)反射鏡，提供穩(wěn)定光學(xué)表現(xiàn)。最后，鏡頭模組團(tuán)隊(duì)采用了滑槽式自動(dòng)對(duì)焦馬達(dá)，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)，鏡頭模組還采用優(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——這個(gè)獨(dú)特的對(duì)焦馬達(dá)是該模組多個(gè)專利之一。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(guò)數(shù)百萬(wàn)次的測(cè)試和極端環(huán)境的考驗(yàn)，依然運(yùn)作硬朗。

這些技術(shù)方面的高難度，不但成為P40Pro+實(shí)現(xiàn)10倍光學(xué)長(zhǎng)焦的保障，也影響了其與P40/P40Pro一起上市的時(shí)間，所以，目前我也只能拿到這些技術(shù)解析，就當(dāng)是先期了解吧，等之后拿到“超大杯”我們?cè)僖黄鹂催@個(gè)模組的表現(xiàn)。

寫在最后

實(shí)話實(shí)說(shuō)，寫這篇文章我是真挺吃力的，并不是因?yàn)椴焕斫饧夹g(shù)，而是整個(gè)XDFusion圖像引擎對(duì)于我多年以來(lái)接觸攝影，形成的諸多觀念有相當(dāng)?shù)念嵏?，比如焦段的概念。想起一年前，P30Pro“攝月”事件沸沸揚(yáng)揚(yáng)，甚囂塵上，然而到了一年后的今年，看看華為XDFusion圖像引擎上進(jìn)行的這一系列技術(shù)描述，不免有種大夢(mèng)初醒的感覺(jué)。

“PS是對(duì)一張照片最起碼的尊重”，既然我們都能接受在電腦上對(duì)照片后處理，那么手機(jī)將這件事情做好了，直接將結(jié)果呈現(xiàn)在我們面前的時(shí)候，為什么最開(kāi)始大家都接受不了呢？連傳統(tǒng)的RGGB三原色的捕捉都能被RYYB+算法所替代，連經(jīng)典的RGB點(diǎn)陣顯示都可以被QD-OLED技術(shù)所顛覆，這也許就是技術(shù)發(fā)展路上所要必須面對(duì)的質(zhì)疑吧。從照片到“照騙”再到照片，在真實(shí)與更美的真實(shí)之間，我想大部分人都會(huì)選擇后者吧。