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美味的拍照:P40系列到来时,我们该聊聊计算摄影这门“厨艺”

回顾一下宅在家里的这段日子,大伙应该都有个奇妙的感受:不知不觉间,我们都厨艺大涨了。虽然食材还是那些食材,甚至宅家期间食材的选择相对匮乏,但我们在料理时耗费的时间、成本和心思多了,同样的食材,已经变化出了不一样的味道。

这个道理就像手机摄影,这个我们购买手机时最关注的领域:我们都想要一张好照片,就像我们都想得到一份美味的食物。但是这种视觉上的美味究竟从何而来?参数吗?摄像头吗?或者芯片和系统?

事实上,当光影流入一部手机,就像一些新鲜的食材被送进了厨房。硬件决定的食材好坏当然重要,但是手机为摄影提供的计算则是厨师的厨艺,是让照片具备美好灵魂的开始。

计算对于手机拍照的重要性,其实在智能手机形态诞生之日就决定了。与单反等专业摄影设备相比,手机无论如何在镜头等硬件上也不占上风。然而手机却具备相机不具备的芯片计算能力、软件堆栈、云端协同、多摄像头阵列。因此手机抗衡相机甚至超越之,唯一的答案就是计算。

在这个逻辑下,学术界早就兴起了一门叫做计算摄影的交叉研究领域,它集合了计算机图形学、机器视觉、光学、传感器等多条技术体系,是绝对的前沿学科。

食物一定要与季节时令相符。4月8日,华为P40系列在国内发布,此时应该是探讨计算摄影的最好时机。因为P40系列集成的XD Fusion和软硬件协同能力,不仅把手机摄影推向了新的制高点,同时也展示了华为在计算摄影领域的完整理解和独特思路。

这就像一家神秘而美味的餐厅,突然宣布某天食客可以参观厨房。一直以来,我们都会觉得华为P系列拍出来的照片如此不同,但是到底哪里不同似乎又不太说得清楚。这就像你去高档餐厅就餐,会觉得味美绝伦但又很难揣测清楚料理究竟是怎样完成的。

我们希望在P40系列的故事里,讨论以下几个问题:计算摄影究竟是什么?为什么除去谷歌苹果,只有华为明确系统提出了计算摄影?

2010年,斯坦福大学的一些“狂想者”们聚在一起,开始琢磨这样一个问题:能不能在摄影时,让摄影设备像计算机一样去编程所拍到的影像,从而让摄影不再是摄影师和精修师的天下,而是对所有普通人开放?

但在当时,所有单反、卡片机和智能手机都不能满足这一需求。于是斯坦福的相关团队联合诺基亚研究中心、迪士尼的研究人员,共同开发了把编程、计算和摄影融合在一起的FCam。

计算摄影的核心思路在于,手机摄影并不仅仅是一台手机+一个摄像头,而是希望在拍摄时就调动手机的计算能力、算法能力、硬件协同能力,把计算机的智慧和摄像头的能力融合在一起。

十年倏忽而过,计算摄影逐渐从学术界破圈而出,成为了产业巨头聚焦的全新方向。比如在去年的iPhone 11发布会上,苹果就着重描述了计算摄影概念,在谷歌的Pixel 3 开始,计算摄影也成为了摄影板块的主角

毫不夸张地说,计算摄影已经成为了世界级手机厂商的必修课和主战场。很幸运的是,这次华为依旧没有缺席,甚至拿出了比谷歌、苹果更系统化、更全面的计算摄影解决方案。

让我们换个角度理解一下计算摄影:如果说摄像头的好坏,决定了摄影的“食材等级”;那么计算摄影的综合能力,则是决定美味的厨艺。

在理解华为P40系列的计算摄影体系前,我们先要了解手机摄影圈有两种必须澄清的概念。其一是像素至上论,认为像素越大摄影越好,这种判断就像只要肉够新鲜,那么就干脆生吃,等于无视了厨艺的存在;其二是“矮子将军理论”,无视手机摄影效果的整体,而是将某个技术细节作为卖点无限放大,这就像一家餐厅口味不好,就着重宣传我们的胡椒粉非常不错。

回顾P系列带给我们的影像震撼,经常会发现让我们吃惊的是照片本身,而非某种技术与参数。这就是手机摄影作为一门厨艺真实面目:手机摄影真正比拼的,是无短板、软硬件协同创新,基于目标去反向理解技术。

这就像好的厨师不能在任何环节上搞砸;必须又会选择食材,又会烹饪和装饰;同时以食客的口味作为最终评判标准。

所以我们可以看到,华为P40系列带来的不是摄影上某种技术或者硬件的创新,而是软硬件协同的体系化提升。P40系列搭载了最大的影像传感器,1/1.28英寸CMOS;同时全球首发了全像素8核对焦,暗光也能疾速对焦。在华为P40 Pro+上10x的光学变焦上,容纳了众多独创专利,比如反射潜望式超长焦结构、纳米级的高精度反射面、滑槽式AF长寿命马达等等。

当全新的摄像头矩阵、大底传感器、对焦技术,把最鲜甜的视觉食材送到P40系列的“厨房”,计算摄影的故事才刚刚开始。怎么把这道视觉美味呈现到用户的眼前,则是整个XD Fusion的工作。

与苹果的计算摄影不同,华为P40系列搭载的XD Fusion,并不是将计算摄影作为某个特定场景或者时间才出现的能力,而是一种体系化的处理方式,将所有照片都纳入计算板块。所有涉及后处理算法,多摄像头融合,以及机器视觉的识别能力或像素级优化图像优化的照片,就会进入到XD Fusion系统,并且华为首次将视频拍摄也涵盖到了计算摄影当中。

这是华为在计算摄影领域给出的全新回答,也可以说是计算摄影领域最前沿和完整的解决方案。而其背后,是华为P系列在影像上步步坚持的探索。

XD Fusion并不是一个彻底的全新能力,而是融合了华为在夜拍、长焦、AI,以及图像优化上的长期努力。比如华为在业界首次提出了手持超级夜景,首次提出了AI摄影大师,这些能力都留存整合到了XD Fusion当中。

某种程度上来说,XD Fusion最终与用户见面,是一位优秀厨师到“食神”的加冕礼,是年年岁岁皆不同的华为P系列影像探索。

让我们把XD Fusion图像引擎打开,看看这位名厨到底擅长怎样的味道吧。XD Fusion融合 的算法和能力非常多,总结起来华为的计算摄影,是萦绕在一起的三调:

如何协调多摄像头的图像采集,是XD Fusion的首个任务。每多一个摄像头,就多出了一个数据输入源,多了一系列叠加的任务处理方案。这时XD Fusion要统摄主摄跟广角、TOF镜头、长焦镜头的融合关系,甚至P40 Pro+双目长焦间的融合。这就像一位厨师,首先要做的是把不同食材融合为一道菜肴。

中国菜的味道,讲究自然为尚。但要在摄影中追求自然,就要首先认识什么是自然。XD Fusion的第二个功能,是基于机器视觉技术,来进行图像语义的分割、理解和处理。通过高层次的语义分析,让手机知道拍摄的物体是什么,从而才能进行针对性的优化,尤其保证了去除路人、去除反光等P40系列全新AI能力的落地。

高级的美食味道,往往比拼的是最后的细节。计算摄影也是一样,每一张照片背后,都包含信噪比,满阱容量等等问题。XD Fusion的能力在于,它会通过神经网络系统来处理画质、色彩、光影、动态范围、虚化程度等等问题,让最终的成像瞬间精致,不留下丝毫瑕疵。

事实上,你并不需要XD Fusion打开来是什么样子,就像除了好奇,我们也不会有其他动力去参观名厨的厨房。我们需要的只是品尝和享受,只是按下快门和浏览照片时的满足感与微笑。

P40系列堂皇提出计算摄影的同时,反而是提醒用户不需要去探索专业的算法,打开XD Fusion的盒子,复杂的计算恰恰是让拍照更简单。

让我们回到问题的原处,若干年过去,摄影爱好者都记住了一个味道——P系列独特的摄影气息。

但这个味道究竟如何用逻辑描述呢?这个解题的关键在于,P40系列的关注点并不是XD Fusion本身,而是基于它所实现的目标:穿过所有障碍,去拍摄一张好照片。

在华为P40系列采用的多摄像头组合中,每颗摄像头既各有所长,又能紧密协同,它们与计算摄影体系结合为一体,构成了时下最复杂精细的移动影像系统。但这些能力并不是为了参数和性能来生长的,而是为了一个拍出更好照片的目标。就像好的厨师不会随便买菜,而是先有了菜式和对口味的追逐,再重新回到自然中选择食材。

从华为P系列的一路走来,到P40系列的全新高度,这条路的目标始终如一,那就是让手机摄影拥有穿越时空的可能。

时间和空间,是我们所在宇宙的基本要素,但也是摄影的核心阻碍。时间变化带来了日月穿梭,给我们带来了暗光、弱光、逆光的问题;空间的近与远让目有不能及,给摄影带来了永恒的阻拦。

为此,我们见证过P20系列超级夜景来打破光线限制;P30系列50倍变焦突破空间想象。如今P40系列集暗拍和长焦优点于一身,并且增加了全像素8核疾速对焦能力,让时空都成为摄影的美味。

在华为P40系列上,我们可以看到最大底传感器,RYYB算法,暗光下的计算摄影,手持超级夜景,一系列探索全时间超清的新能力;也见到了5倍光学变焦;50倍数字变焦的全焦段高清的经然解析能力。时空界限的突破,让P40系列的影像清晰度,排在所有客观指标的第一。

同时,AI带来的消除路人独场照、反光消除;完美动作抓拍能力,填补了特殊场景的摄影需求;全场景高清人像、3D深感摄像头带来了人像拍摄的全新体验;业界最高视频感光能、ISO 51200超高清夜摄、4000万像素电影摄像头带来了视频拍摄的提升。

凡此种种,让P40系列的影像能力在软硬件体系上的叠加,互为表里。就像一位厨师的食材掌握、刀工、火候、调味,不同技能处处融合又引为突破。

复杂之处在于,它处在摄影设备和计算设计的夹角中,要跟光影、空间、偶然性等等人类终极命题做游戏。永远没有做好的照片,永远没有极致的影像算法,也永远没有完美的影像系统。

这两件事做对了,就留下;做错了,就重新来过。所以手机摄影不是参数、性能、算法的艺术,而是为用户做对事情的艺术。P40系列的影像能力到底好在哪里,可以有很多解释,但其实也只有“试一试才知道”这一种解释。

让你感觉到拍摄这件事的独特,让你对相册里的照片怀有眷恋,让你对某个或晴或雨的日子,有比脑海中更深刻的记忆,大概才是P40系列真正追寻的。

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