华为P20系列拍照/AI深度揭秘


数码频道 极度网2018-04-13 08:49

3月27日,华为P20系列手机在巴黎发布,4月12日登陆国内市场。众所周知,P20和P20 Pro的拍照功能异常强大,DxOMark权威评测给出的分数双双破百登顶,尤其是P20 Pro超出前代冠军10分。

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

那么,P20系列到底突破了什么?本文就从硬件和算法两个方面,详细讲述P20系列带来的革命。

一、最领先的摄影系统

1、前所未见的4000万像素徕卡三镜头

相比同时代手机产品,华为P20 Pro最为闪耀的特性即是搭载史无前例的后置三摄像头模组。

近年来,华为和影像巨头徕卡深入合作,推出了一系列搭载徕卡双摄像头的智能手机,如今再次牵手,P20 Pro配置了VARIO-SUMMILUX徕卡三镜头:

其一是独家定制的、采用1/1.7英寸超大感光元件的4000万像素彩色模组,搭配等效焦距约27mm的f/1.8光圈镜头,还原细节和真实色彩信息。

其二是2000万像素超清黑白模组,搭配等效焦距约27mm的f/1.6光圈镜头,带来经典且风格浓郁的徕卡影调。

其三是业内首创的800万像素长焦模组,搭配等效焦距约81mm的f/2.4光圈镜头,可实现约3倍光学变焦、5倍三摄变焦、10倍数字变焦。

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

底大一级压死人,P20 Pro拥有主流手机市场上尺寸最大的CMOS影像传感器,是三星Galaxy S9+的2.25倍、iPhone X的2.7倍。

更大的感光面积,带来的是视觉感受上更加紧致的图像效果,以及手机领域中绝少有的背景虚化效果。

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

由于感光元件尺寸增大,单位像素的尺寸也相应地得以扩大,意味着受光面积随之增加,感光量更多,信噪比上升。

P20传感器的单个像素尺寸为1.55μm,领先于三星Galaxy S9+的1.4μm和iPhone X的1.22μm。像素面积增大。

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

P20 Pro更是拥有先进的像素融合技术,可将4000万像素的信息超采样为1000万超级像素的画面,此时单位像素的尺寸相当于2μm,可实现更大的动态范围、更高的感光度。

在照度极低的环境下,华为P20 Pro的感光度最高可以达到ISO 102400,不仅在手机领域绝无仅有,即使是在数码相机领域中也只有比较高端的型号才能达到。

因此在光线极暗的、肉眼已经无法辨识物体环境下,P20 Pro依然能够拍出清晰画面。

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

2、高动态范围表现优异

同时,P20系列还通过研发全新的解决方案,实现了RAW域多帧降噪,使得HDR效果可以达到前所未有的纯净质感。

与以往不同的是,使用华为P20系列拍摄HDR照片时,将首先由ISP对RAW档数据进行HDR处理,随后完成写入。

也就是说P2系列的HDR拍摄模式实际上是直接在写入存储器之前,就对原始图像做了机内Dodging and Burning,堪比专业相机,逆光拍摄的实际效果也确实大大提升。

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

3、全新的变焦系统

如今,双摄手机已经相当普及,支持2倍光学变焦的也越来越多,P20 Pro则一鼓作气提供了3倍光学变焦、5倍三摄变焦。只需点击相机界面上的1X、3X和5X,就能轻松切换三种焦距。

在3倍以内变焦时,传统双摄的分工和以往类似,其中黑白模组抓取灰度信息,产生精致细节和影调,彩色模组则感知色彩。二者数据同步产生,经过叠加、对其、融合,完成拍照,效果比传统拜尔滤色镜方式要好得多。

3倍以上变焦时,第三颗摄像头就会自动启动,可以在自动曝光、自动白平衡计算、自动对焦三大核心动作上完美同步。

要知道,复杂的三重摄像头模组在变焦倍率发生转换时,要从技术上实现实时取景画面连续、平滑,着实不是一件轻而易举的事情。

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

经过5倍变焦后,华为P20 Pro完美还原色彩,精准呈现毛发、眼睛等细节,对比其他低倍变焦的拍照效果优势显著。

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

即使是使用10X数字变焦时,拍摄远距离墙上的海报,智能变焦拍摄配合后期算法补偿,也能获得较为理想的效果。

4、4D追焦所见即所得

失焦是拍照失败的主要因素之一,特别是拍摄运动对象时,难以成功对主体对焦是常见情况,而原因无外乎焦速度慢、追焦能力差等。

除了传统的四合一自动对焦,包括激光对焦、相位对焦、反差对焦、景深自动对焦,P20系列还增加了4D追焦,可以在整个画面范围内高速、准确地追踪被拍摄物体,并预测物体运动轨迹,同时搭配全新的激光传感器,侦测范围可以达到3米。

不止如此,P20系列还有近乎零延时的高速快门,可以最大程度降低快门时滞,实现所见即所得。

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

以此图为例,P20 Pro通过识别高速运动对象,预测人物的长发在下一个时刻可能的运动轨迹,并以近乎零时滞的1/900s高速快门拍摄,可以精准捕捉细节。

而同时按下快门的另外两台手机A和B,A完成拍摄时头发已经落下,说明存在快门延迟,而且衣服部分过曝,而B不仅快门滞后,因为对焦不精准和快门速度较慢,画面出现拖影和模糊。

5、自拍也有新门道

P20系列配置了2400万像素前置模组,具备f/2.0光圈镜头。先进的BSI CMOS影像传感器结合色温传感器,可以在不同环境光线下智能校正肤色。

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

在逆光自拍的场景中,可以看到P20拍摄到的左图呈现了更为鲜亮的面部,人物肤色自然、细腻,配合适当的美化,整体效果令人着迷。而右图没有很好的进行整体色彩控制和细节修饰,缺乏美感。

二、最懂你的AI摄影

绝大部分用户对高级拍照参数调校知之甚少,无法判断在当前场景下选择哪种拍照模式更加合适,为此华为基于麒麟970 AI人工智能功能,开发了Master AI。

1. Master AI(智慧拍照助手)

华为在算法架构维度上设计了一个推荐引擎(Suggest Engine),实时获取取景画面的信息。

根据场景识别、人脸检测的结果,按照预定义的规则执行推荐,上报到用户操作界面,同时记录当前使用者的操作行为,并反馈给推荐引擎。通过不断学习用户的使用习惯,就能向用户推荐对其量身定制的、令其满意的拍照模式。

(1)场景检测

由浅入深可以分为三个环节:图像处理、图像分析、图像理解。

图像处理是对图像进行分析、加工、处理,使其满足视觉、心理以及其他要求。

图像分析更重于研究图像的内容,包括但不局限于使用图像处理的各种技术,更倾向于对图像内容的分析、解释、识别。

图像理解是对图像的语义理解,属于高层操作,通过对图像内容含义进行理解并对原始客观场景做出解释,进而指导和规划行为,这与人类的推理模式有许多相似之处。

场景检测算法结合机器学习、深度学习的理论以及对图像的分析和理解,达到实现区分多种场景的能力。

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

(2)推荐规则:

如何在识别到的多种场景中选择最恰当拍照模式?这就用到了推荐规则。

在空间维度上,对在一副画面识别到的多个目标进行辨认,识别出主体;在时间维度上,对取景范围内目标的变化进行甄别,避免干扰因素。

(3)用户习惯:

用户可以自行决定是否启用Master AI技术。如果在本次相机运行期间取消Master AI,即可关闭拍摄模式推荐。待下次开启相机时,Master AI则将重新开始推荐拍照模式。

推荐模式是AI技术在P20系列上更深入一步的智慧应用,同时实现了对于场景的识别和推荐,更有趣的是在多物体共存的拍摄场景中,AI甚至会通过学习来优化推荐规则。

比如在花卉旁边拍摄人像,系统就会优先选择人像模式进行推荐,而不是推荐花卉模式。

2. AIS(AI Image Stabilization) 智慧防抖技术

为什么拍照会模糊?

众所周知,一张照片的曝光量由多个因素决定:快门速度、光圈大小、感光度(ISO值)等。这些数值的不同组合会直接对拍摄效果产生影响。

在感光度和光圈数值已定的情况下,延长快门速度即增加曝光时间,可以拍出水流或是灯光流动的效果,但当快门时间慢于人体手持拍照的极限(对于一般手机而言约为1/30秒)时,画面就会因为“手震”而变得模糊。

在感光度已定的情况下,光圈越小景深就越大,画面的信息也就越丰富。但相应的,为了保证进光量,我们需要更慢的快门速度。

特别是在极暗环境中,手机在固定光圈的情况下,根据自动测光,势必会提高感光度或延长曝光时间。前者受手机器件所限,后者受人体能力所限,从而导致手机在夜晚拍照的画质不佳,“手震“无疑是夜景的天敌。

P20系列在夜景模式应用了全新的黑科技“AIS”(AI Image Stabilization 智慧防抖技术),允许用户以手持的方式进行长达6秒的持续曝光,获得精湛的夜景照片。

该技术主要通过AI技术分析、整理拍摄过程中每个画面的特征点,识别物体形状及边缘,自动抓取4秒曝光时间内生成的所有照片,并借助AI算法过滤、校正由于手抖动造成的画面偏移和模糊,最终将照片叠加,同时平衡画面中各元素的照度,得到完美的夜景图像。

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

在视频拍摄时,P20系列应用AIS智慧防抖技术,可实现六轴视频防抖效果,有效防止拍摄过程中视频画面颤动。

看这篇就够了!华为P20系列拍照/AI深度揭秘

3、3D人像光效技术

P20系列新增3D人像光效功能,应用3D实时建模技术,更好地匹配用户的面部特征,并模拟影棚级多重光效,如蝴蝶光、剧场光、经典光等,而且前后置摄像头均支持。

用户可以在取景界面和图片编辑界面进行光效调整,丰富了人像拍摄的可玩性。

4、智能拍照辅助

在识别出构图水平线倾斜时,AI将智能提醒用户调整手机的角度。

AI还能识别出多张人脸的团体照场景,并智能地提醒用户应如何构图。

5、AI对于成像相关功能的整体辅助

麒麟970芯片以及AI技术能根据用户所处的实际环境和场景做出细分,进而向用户提供针对于拍摄场景的辅助,例如变焦拍摄文字,AI对于最终文字成像的清晰程度具有显著的优化效果。

最后引用DxOMark对华为P20系列的总结陈词:

我们已习惯于每一款新智能手机的摄像头都比前一代稍微好一些,但是看到华为P20 Pro的图像测试结果时,似乎华为手机一次性前进了一两代,表现非常优异。P20 Pro的三摄像头设置是我们在移动成像领域所见到的最大的创新之举,堪为名副其实的游戏规则革新者。

新的P20 Pro能够为特定的拍摄场景选择最佳摄像头,并以计算机的算法来合并三个图像传感器的图像数据——这意味着它在几乎每个方面都能击败竞争机型,并登上照片和视频排名中的冠军宝座。它的变焦和散景模拟在低光下的表现特别出色,因此直接击败了其竞争机型。如果您正在寻找目前搭载了最好的摄像头的智能手机,请不要再犹豫了。

评测

华为P20系列拍照/AI深度揭秘