2022年3月28日,華為發(fā)布2021年年度報告,,報告顯示,,在嚴峻的外部環(huán)境中,華為全年實現(xiàn)了營收6368億元,,利潤達到了1137億元,。這正如郭平所言,“當暴風雨來臨時,,我們選擇了在雨中奔跑”,。
在“雨中奔跑”的華為,最為艱難的是華為消費者業(yè)務,,但讓所有人驚訝的是,,在過去三年“雨中奔跑”中的華為消費者業(yè)務,卻倔強地成長,。
于是坊間有人調(diào)侃道,,與其關心華為的營收有多少,我們更想知道華為在松山湖底還藏著多少麒麟芯片,?
而刀客真正關心的是,,在松山湖,華為倒底還藏著多少能帶給行業(yè)和用戶驚喜的技術(shù)儲備,?
在2021年年報中,,華為多少透露了一些端倪。在“研究與創(chuàng)新”方面,,華為表示,,“持續(xù)完善無線基礎理論,不斷逼近香農(nóng)極限,。通過開展稀疏疊加碼的原創(chuàng)性理論和算法研究,,導出快速變換編碼矩陣下的香農(nóng)極限,進而大幅簡化收發(fā)機設計”,,而在手機影像領域,,華為表示,“持續(xù)突破計算攝影,、計算光學和原色引擎等技術(shù),,引領手機拍照技術(shù)創(chuàng)新,為用戶提供更好的影像體驗,??臻g計算、空間視頻、三維重建等核心技術(shù)突破,,構(gòu)建了沉浸式虛實融合的新體驗,。”
確實,,回顧這幾年華為在移動影像領域的發(fā)展,,我們可以相對清晰地看到,表現(xiàn)在華為手機上出色的拍照體驗,,正是基于華為在移動影像領域從基礎學科研究到計算光學,、成像技術(shù)、圖像的AI算法處理等一系列的體系化突破,,真正成為計算攝影乃至于整個移動影像領域的開拓者和推進者,。
如果仔細研究這幾年華為在手機影像領域的進步,可以很清晰地看到,,華為的創(chuàng)新并不是單一方向的突破,,更多的是基于華為影像這一系統(tǒng)的基礎理論體系和技術(shù)應用體系的系統(tǒng)性創(chuàng)新。
一,、影像的數(shù)字化重構(gòu),傳統(tǒng)影像與移動影像的分水嶺
在影像領域,,自從智能手機誕生,,手機拍照成為用戶特別關注的一個方向,影像行業(yè)就時不時的有人在說,,“手機拍照的出現(xiàn)正在謀殺攝影”,。事實上智能手機的出現(xiàn),基本上“團滅”了卡片機市場,,從這個意義上講,,手機影像確實給傳統(tǒng)攝影帶來了巨大的威脅。
手機影像的日益興盛,,對攝影乃至于視頻創(chuàng)作,,正從專業(yè)人士的獨占技術(shù)走向普及。
當然就目前的技術(shù)體系而言,,除了個別廠家的產(chǎn)品外,,整體手機影像仍然與傳統(tǒng)影像體系無法相提并論,兩者在色彩還原,、畫面細節(jié)及質(zhì)感等多方面仍然存在著很大的區(qū)別,。
以單反和微單為代表的傳統(tǒng)影像,表面上看與膠片時代有了巨大的進步,,但從成像的技術(shù)原理上講,,仍然還是通過鏡頭的光傳輸,再將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栠€原真實世界影像的一個過程。與膠片時代相比,,數(shù)碼相機只是增加了一個模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(CMOS或CCD),,從而實現(xiàn)了介質(zhì)的變化而已。
早期的手機影像也基本上是延用了單反和微單的這種成像原理,,然而手機的體積卻與單反相比差別很大,,手機作為隨身超高頻使用的電子消費產(chǎn)品,體積無法做得像單反一樣大,,這就導致了手機拍照系統(tǒng)中的鏡頭和成像模組無法做到與單反一樣,。當然也有廠家曾經(jīng)試圖將卡片機的鏡頭裝進手機里,但市場和用戶給了這種產(chǎn)品無情的嘲諷,。
從目前產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀來看,,手機的CMOS都在1英寸以下,即使是1英寸的傳感器,,與單反全幅相比,,也只有全幅的13%左右面積。在不到1/10的面積里擠進去幾千萬的像素點,,其帶來的信號干擾是無法避免的,;同時考慮到了手機的鏡頭從光學質(zhì)量來說,根本和傳統(tǒng)影像使用的鏡頭無法相提并論,,手機影像鏡頭的光學分辨率很難達到1200萬以上,,所以,手機影像如果直接使用傳統(tǒng)影像的技術(shù)路線,,顯然無法給用戶提供高質(zhì)量的畫面,。
手機影像領域的AI算法的引入,對手機影像的提升是革命性的,。相對于傳統(tǒng)影像系統(tǒng),,手機影像由于算法的介入,不再只依靠硬件(鏡頭和CMOS)來提升畫面品質(zhì)和使用體驗,。同時也讓手機影像系統(tǒng)由傳統(tǒng)的成像流程變成了光信號傳輸,、模數(shù)轉(zhuǎn)換(CMOS)再到圖像處理的三個流程節(jié)點。
最早將算法引入手機攝影的是谷歌的Pixel系列手機,,緊隨其后,,蘋果和華為將這一體系發(fā)揚光大,同時隨著谷歌的Pixel系列退出人們的視野,,由谷歌引發(fā)的計算攝影技術(shù)浪潮,,目前只有蘋果和華為在持續(xù)地進行技術(shù)探索。
事實上,,從目前華為蘋果在計算攝影的技術(shù)表現(xiàn)上看,,通過手機的鏡頭的光信號傳輸,,再經(jīng)過CMOS的模數(shù)轉(zhuǎn)換,形成基本的影像數(shù)據(jù),,再通過圖像處理算法,,重構(gòu)需要還原的影像。簡單地講,,目前在華為和蘋果手機上的影像系統(tǒng),,是在傳統(tǒng)影像成像原理的基礎上,通過計算光學和圖像AI算法,,實現(xiàn)了影像的數(shù)字化重構(gòu),,這是對傳統(tǒng)影像技術(shù)原理的一次革命性創(chuàng)新。
而這種變革,,在華為影像體系中表現(xiàn)得尤為充分,。華為影像不僅在光傳輸技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換及傳感器技術(shù)以及基于場景計算,、意圖計算和情景分析方面的算法體系,,對影像進行了全流程的數(shù)字化重構(gòu),而華為手機呈現(xiàn)給用戶的影像,,正是基于一種全新數(shù)字化重構(gòu)之后的還原影像,,同時華為影像還創(chuàng)造性地在光電轉(zhuǎn)換過程中,通過多模組數(shù)據(jù)的融合,,發(fā)揮不同模組的特點和優(yōu)勢,,為最終的影像重構(gòu)提供了更為豐富的數(shù)據(jù)基礎,實現(xiàn)了手機影像不同模組在成像過程中的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一,。
二、突破計算攝影的三大技術(shù)深水區(qū)
在手機影像的數(shù)字化重構(gòu),,或者說計算攝影技術(shù)突破方面,,光學系統(tǒng)、成像技術(shù)和圖像處理是三大技術(shù)深水區(qū),,要完成比較完美的影像數(shù)字化還原,,單一技術(shù)的突破,并不能大幅度提升最終影像的畫質(zhì)表現(xiàn),,需要從三個技術(shù)節(jié)點進行系統(tǒng)化,、理論化的技術(shù)創(chuàng)新。
在提升手機影像光學系統(tǒng)方面,,華為影像最大的貢獻在于,,一是突破了從一個影像單元向多個影像單元成像方式的進化,二是通過鏡頭中光信號傳輸過程的研究,,通過計算模型,,預測傳輸過程中的光信號損失,,有效地改善了鏡頭模組的MTF調(diào)制傳遞函數(shù),提升了影像的分辨率,、銳度和對比度,,創(chuàng)造性地開發(fā)了計算光學系統(tǒng)。
融合多影像模組的超級影像單元的誕生,,改變了行業(yè)長期以來以某一獨立影像單元的成像模式,,讓手機的多個攝像頭可以協(xié)同工作,并利用不同攝像頭的優(yōu)勢和特點,,為后期影像處理提供更好的基礎信息,,讓手機成像模組融合成為一個系統(tǒng)。而在華為P50系列上出現(xiàn)的計算光學系統(tǒng),,則是在目前手機攝像頭模組品質(zhì)無法大幅度提升的技術(shù)現(xiàn)狀下,,可以有效地提升鏡頭光信號還原的一種突破性技術(shù)。這一技術(shù)的出現(xiàn),,對手機影像未來的進步提供了基礎性的技術(shù)思路,。
無論是手機還是傳統(tǒng)影像系統(tǒng),CMOS都是一個光電轉(zhuǎn)換核心,。雖然這一技術(shù)核心掌握在上游傳感器廠家,,但正是受制于手機傳感器領域的技術(shù)進步緩慢,CMOS廠家需要和手機廠家協(xié)同,,共同完成成像單元的技術(shù)進步,。
在成像技術(shù)方面,針對傳RGB傳感器存在的光信號偏弱的現(xiàn)狀,,華為與上游廠家協(xié)作,,創(chuàng)新性地通過對CFA濾光片的改造,把傳統(tǒng)的RGB三色變成了RYB的三色超感光傳感器,,提高了40%的透光量,,這對后期影像的還原提供了更多的信息。
常規(guī)意義上的傳感器,,一般只限于可見光的光電轉(zhuǎn)換,,在華為P50 Pocket上,華為創(chuàng)造性地將可見光和不可見光進行了綜合信息的處理和成像,,這種利用超光譜的傳感器和光電信號處理,,最大限度地發(fā)揮了小面積成像模組的性能,為更大幅度提升手機影像的畫質(zhì)提供新方向,。
手機影像區(qū)別于傳統(tǒng)影像最大的不同就是AI算法的加入,,事實上,在圖像處理過程中,,算法是圖像處理的核心技術(shù),也是未來手機影像發(fā)展的一個制高點。
華為雖然不是第一個將算法引入手機影像的廠家,,但在手機影像領域,,華為的產(chǎn)品之所以能比蘋果的產(chǎn)品在影像方面有更好的表現(xiàn),AI算法的突破起到了重要的作用。華為通過在圖像處理方面卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的應用,有效地提升了手機影像的主體及影像細節(jié)的識別能力,通過語義分析,,可以對場景有了更準確的還原。華為XD Fusion Pro的出現(xiàn),,通過對多模組,、多幀圖像的實時處理,極大地提升了影像的動態(tài)范圍,、亮度,、色彩信息和清晰度。在多鏡頭不同維度的信號輸入之后,,XD Fusion Pro系統(tǒng)的計算機視覺單元開始進行不同畫面的語義識別,,并通過設定標準進行不同場景的識別和主要特征的識別,對背景中的物體(草原,、藍天,、樹林等)以及拍照主體的人物、動物或靜物花卉進行數(shù)字化識別,,并重新結(jié)構(gòu)背景信息,、主體及主體形態(tài)等一系列畫面要素。而原色引擎的引入,,解決了數(shù)字影像重構(gòu)過程中數(shù)字影像中的色彩與人眼所看到的色彩存在的差異,。華為擬合人類感知色彩的流程(人類感知色彩有兩部分:一是人眼看到,二是人腦處理),。模擬人眼的部分做了獨特的色彩空間的轉(zhuǎn)化,,圖像傳感器和多光譜傳感器獲得環(huán)境信息后,把RGB轉(zhuǎn)為CIE-XYZ色彩空間,,再進行人腦認知的模擬,使得光源色彩變化時保持感知到的物體色彩盡量恒定,,從而實現(xiàn)了拍攝的圖像色彩基本上和人眼看到的一致,。
從光信號傳遞過程中的信號還原,到傳感的技術(shù)的改進,,再到基于XD Fusion及原色引擎的開發(fā),,華為在影像技術(shù)領域不僅從三個關鍵環(huán)節(jié)進行了深度的技術(shù)研發(fā),而且通過三大技術(shù)環(huán)節(jié)的技術(shù)與理論研究,,形成了影響未來移動影像領域基礎技術(shù)理論體系的構(gòu)建,,從而為尋找移動影像的革命性突破創(chuàng)造了條件,。
三、華為影像創(chuàng)新歷程及對產(chǎn)業(yè)的影響
事實上,,在華為影像體系中,,并不僅僅就技術(shù)而技術(shù)的進行技術(shù)突破,更重要的是基于用戶體驗,,將相對專業(yè)的影像技術(shù)普及到更為廣泛的大眾群體,,形成獨特的影像文化,從而構(gòu)建起華為影像的文化體系和技術(shù)體系,。
從業(yè)界第一款引入雙攝系統(tǒng)的華為P9,,到專注于人像攝影的P10,再到業(yè)界首創(chuàng)的超級夜景神器P20,;從第一款加入潛望式變焦架構(gòu)的的P30,,到擁有全時段,全焦段超清影像的P40系列,,再到革命性地加入計算光學和超感知影像的P50系列,,一路走來,華為在影像領域的技術(shù)創(chuàng)新,,都是圍繞提升用戶的拍照體驗而展開,。
通過不斷地在手機影像各個環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新,構(gòu)建起了手機影像的技術(shù)體系,,這個技術(shù)體系的建立,,讓手機影像或者說移動影像體系,形成了與傳統(tǒng)影像體系完全不同的技術(shù)方案和用戶群體,,以及由此產(chǎn)生的不同拍攝體驗,。其實與其說“智能手機正在謀殺攝影”,倒不如說手機影像正在通過全新的技術(shù)體系和拍照體驗,,讓攝影成為人們生活的記錄,,成為專業(yè)普惠大眾方式。
從影像發(fā)展和影像的社會價值來看,,從來沒有一次技術(shù)的發(fā)展能和手機影像帶給影像領域的變革更具有價值,。
無論是靜態(tài)影像的拍攝還是連續(xù)影像——視頻的拍攝,影像正在從原來由專業(yè)人士的職業(yè)技能,,逐漸演化為大眾生活記錄的方式,。同時也正是由手機影像技術(shù)的不斷提升,奠定了短視頻這個萬億規(guī)模以上產(chǎn)業(yè)的用戶基礎和產(chǎn)業(yè)基礎,。
手機影像的文化也由此誕生,,這是攝影從一個小眾群體社區(qū)走向大眾文化的開端,也讓影像文化走向更寬廣,、更有價值的未來空間,。華為自2017年舉辦第一屆新影像大賽以來,,到2021年的新影像大賽,已經(jīng)形成了自己獨特且廣泛的影像群體和文化特征,。2021年的華為新影像大賽,,共有170多個國家和地區(qū)的用戶參與,參賽作品320多萬件,,互動10億次以上,,歷史上,沒有任何一個影像領域的活動能達到如此的規(guī)模和廣度,。
人們已經(jīng)習慣了用手機記錄生活中的點點滴滴,,記錄這個世界每時每刻的變化,記錄親人,、朋友甚至陌生人間的情感,,記錄這個世界的美和我們對世界的期望。
在手機影像文化的推動下,,手機影像正成為人們記錄生活,,記錄歷史的一種全新的方式。
這也是華為以及手機產(chǎn)業(yè)帶給人們最大的文化資產(chǎn),。
回顧華為影像17年走過的歷程,,華為影像從單項技術(shù)的突破,演化到今天的整體理論體系和技術(shù)體系的構(gòu)建,,華為影像不再是簡單的鏡頭,、成像模組或某個方向的算法進步,而是基于對移動影像未來的整體思考,,以及移動影像對未來人們生活和文化的影響,。華為正在試圖通過技術(shù)創(chuàng)新、全面提升用戶體驗以及重構(gòu)影像文化的方式,,形成在影像領域基于用戶需求和體驗的華為影像體系,。
就像當初華為將雙攝系統(tǒng)引入手機,把AI技術(shù)引入手機一樣,,華為對于移動影像體系的系統(tǒng)化技術(shù)體系的建立,,也很有可能成為整體手機影像行業(yè)未來共同前進的方向。華為影像以其獨有的影像文化及理論體系,,不僅成為移動影像領域的拓荒者,,也在推動這種技術(shù)和文化的過程中,成為移動影像的薪火傳播者,。