讓每個人帶上一部好「相機」!中國手機的光榮與夢想

漫影一路 發佈 2019-12-31T06:07:10+00:00

9月6日,在德國IFA展上,華為召開了一個備受矚目的發布會,正式發布麒麟990/麒麟9905G移動處理器。

此文寫於9月底10月初,因此行文時態和所用數據均與現在有些許出入。另,主作者為吳凱翔老師,他做了大量的採訪工作。

9月6日,在德國IFA展上,華為召開了一個備受矚目的發布會,正式發布麒麟990/麒麟990 5G移動處理器。首款配置該晶片的華為旗艦新機Mate 30將於19日在慕尼黑與消費者見面。

華為消費者業務CEO余承東在發布會上說,目前市售的手機晶片解決方案都是以4G晶片+5G基帶的外掛方式實現的,而麒麟990 5G完全內置5G基帶,實現了業界首創。麒麟990無疑為華為搶得了5G手機市場的先機。


中國手機的發布會一直被全球影友的關注,因為攝像頭技術的突破總能給攝影人帶來驚喜。而這款晶片帶來的是AI算法升級和暗光拍攝更強。麒麟990 5G晶片具備目前市售晶片中最高的AI算力。在發布會現場的展示當中,基於AI分割的實時視頻後處理渲染技術,為手機視頻帶來畫面逐幀調節色彩的功能,這是以往非AI處理器做不到的。

這款晶片還搭載第五代ISP處理器,首次在手機晶片上實現BM3D(Block-Matching and 3D filtering)單反級硬體降噪技術,照片降噪能力提升30%。暗光場景下拍攝的照片將更加明亮清晰。同時,該晶片首發的雙域聯合視頻降噪技術,能讓視頻降噪能力提升20%。

市場占有率全球領先

當今世界,無論奧運會還是家庭聚會,人和手機攝像頭都會按照1:1的配比出現。任何一個值得記憶的瞬間,人們都會自覺地拿出手機來拍攝。這是一個讓開啟智慧型手機時代的賈伯斯都無法預計的結果。

從全球視角看,中國的智慧型手機行業已成為一個蓬勃發展、創新聚集的領域,不但是首屈一指的製造中心、更是技術創新重要基地。


當前,全球五大智慧型手機公司中,除了蘋果和三星,其他三家:華為、小米、OPPO,都是中國公司。來自國際數據公司(IDC)的數據顯示,2019年第二季度全球市場份額三星為22.7%,占據第一;而華為是17.6%,占據第二;第三的蘋果以10.1%被遠遠拋在後面;同時小米和OPPO分別以9.7%和8.9%,在第四和第五的位置正在奮力追趕。如果把所有的中國公司加在一起,中國品牌的手機全球市場份額已經領先全球多年。

而根據第三方機構Canalys數據顯示,2019年第二季度OPPO全球市場出貨量為3060萬,占據9.2%市場份額。與去年同期基本持平。排名全球第五。本季度,OPPO在東南亞市場創下有史以來最好表現,達到了49%的同比增長率。業務已遍及全球40多個國家和地區。

目前全球已經有5億多用戶成為華為手機的粉絲。2019年6月,BrandZ最具價值全球品牌百強榜發布,華為連續第四年進入榜單TOP50。隨著5G時代的到來,在多個機構的預測報告中,明年華為的出貨量將超過三星,占據第一,這正得益於5G技術的全面普及。機構還普遍認為,除了產品技術優勢,華為還擁有在中國本土強大的消費者群體。

讓每個人帶上一部好「相機」

中國人的審美一直重視圖像,如象形文字沿用至今。當今,中國的攝影愛好者數量世界第一,是真正的攝影大國。而有了智慧型手機,每個中國人都可以變為攝影愛好者。因而,廣義上的攝影已經成為每個中國人生活的一部分。


在這背後是中國手機製造廠商,在手機的研發中極其重視攝影模塊的各項技術創新。讓每個人帶上一部好「相機」,幾乎是中國手機廠商一致的努力方向。為了實現這個目標,中國手機製造廠商付出了極大努力,在與國際品牌合作的過程中積極探索,一路艱辛下終成就了今日之風光,也讓中國手機在全球競爭中有了明顯優勢。

華為的思考是,如何讓手機複製膠片時代那些偉大的照片,讓手機拍攝的照片也有「情感」和「思想」。

於是,2014年的夏天,一個華為的手機團隊拜訪了德國徠卡公司總部。嚴謹的徠卡高層被中國人的真誠打動,於是,一家技術苛刻的「百年老店」和一個創新實幹的「冉冉新星」就這樣聯姻了。

徠卡堅持把徠卡鏡頭的測試標準用在手機鏡頭測試,因為這是優秀圖像的基礎。華為的研發人是不妥協的,勇於接受挑戰,除了聚焦攻克技術難題,還與供應商並肩作戰。一百多年影像文化的精髓就這樣注入了一家中國手機製造廠商。


兩年後,華為在倫敦發布了雙鏡頭手機P9和P9 Plus。華為和徠卡聯合研發的雙鏡頭拍照系統,成為發布會最大的亮點。

當時,很多攝影師拿P9的黑白模式拍出黑白影調豐富的「徠卡味」照片時,終於認可了智慧型手機的攝影器材的地位。從此,用手機拍攝的照片逐漸被大篇幅用在出版物上。

又過了兩年後,華為在法國巴黎發布了P20 Pro和P20手機,其三鏡頭攝像模塊依然是和徠卡合作開發的,並且在國際專業攝影設備測評機構DxO Mark的手機攝影性能排行榜上,首次超越三星,分別拿下了第一和第二的位置。

此後,從華為P20 Pro到Mate 20 Pro,再到最近發布配有超感光徠卡四攝鏡頭的P30 Pro,華為幾乎穩坐DxOMark榜單首位。

進一步審視最新的DxOMark手機榜單,前十款的手機中有六款是中國品牌,其中華為四款、小米和一加各一款。中國品牌已經霸榜DxO Mark了。


中國品牌OPPO從另外一個方向對手機的影像技術的做出了創新,那就是「美顏」。以用戶為導向,OPPO的影像團隊通過大量用戶調研,挖掘消費者的場景需求與痛點,總結出了用戶的影像需求,並成為自身手機的影像理念。

OPPO的理念認為影像不僅是記錄,更是拍攝者的自我表達。它包含了拍攝者當下的意識,情緒和故事。於是,研究人員開始深入探索手機計算光學。

2016年,OPPO發布了採用像素聚合技術的R9,OPPO智慧財產權團隊在像素聚合技術上布局了超過100件專利,截止目前已有56件獲得授權,其中發明專利201510960708.6在2018年中國專利獎評選中獲得中國專利銀獎。

2018年,OPPO在Find X上的首發了安卓陣營的結構光技術,OPPO智慧財產權團隊在結構光技術上的布局涉及硬體結構、邏輯框架、軟體設計、安全設計等領域,已申請了超過500件專利,其中PCT申請80件,布局範圍涵蓋10+國家和地區。

2018年5月,OPPO通過3D結構光深度相機將3D人像還原出來,基於這個高精度3D人臉信息實現更細緻的人像美顏,引領了3D美顏技術的發展。同時,它還是混合光學變焦技術的開創者之一。截止2019年8月30日,OPPO影像領域的專利數量多達4431件。


被譽為「非洲手機之王」的中國品牌「傳音」,雖然在國內沒有多少知名度,但是在非洲廣袤的大地上,市場占有率排名第一。它的成功不僅靠低價,還有對非洲用戶需求的洞察,研發出非洲人喜愛的功能。在攝影方面,傳音研製了黑人膚色攝像技術、夜間拍照捕捉技術和暗處人臉識別解鎖功能等,頗受非洲兄弟喜愛。根據IDC統計,傳音2018年在非洲的市場占有率高達48.71%。

從中國製造到中國創造

中國手機行業歷史性崛起,是中國製造業轉型升級的一個縮影,是從中國製造跨越到中國創造的光榮與夢想。

當今,中國手機企業不願僅做國外品牌的「代工廠」,開始在晶片、攝像頭、螢幕等核心零部件,以及整機品牌等高附加值的環節全面發力。與十年前相比,不論是手機技術研發還是核心零部件產業,中國與美日韓的關係都發生了深刻變化。


特別是今年8月,華為發布了萬眾期待的鴻蒙OS。這是一個基於微內核的全場景分布式作業系統,雖然還沒有適配手機,但我們相信那只是時間問題。這是中國手機廠商在軟體領域的重大突破,將對全球手機發展產生深遠的影響。

在5G時代來臨之時,中國廠商慢慢變成了領跑者。而這背後是中國企業巨大的研發投入。以華為為例,這家公司堅持每年將10%以上的銷售收入投入研究與開發,研發員工超過8萬名,過去十年累計研發投入約730億美元。

OPPO透露,在2019年投入100億人民幣研發資金,用以提升企業研發的創新實力和技術儲備。其研發團隊擴充到一萬多人。之後OPPO還會逐年加大研發投入,並將整合供應鏈,開放引入專家技術人才,不斷提升研發實力。

2017年,OPPO推出聚焦人像攝影的旗艦拍照手機R11,搭載前後2000萬像素攝像頭。後置採用1600萬廣角+2000萬長焦的智選雙攝方案,前置採用2000萬像素的美顏廣角鏡頭,智能識別人物輪廓,提亮膚色。通過專業人像模式,能夠帶來清晰自然的背景虛化效果。R11還搭載與高通合作打造專為OPPO優化的旗艦影像處理器SPECTRA 160 ISP。


2018年5月,OPPO通過3D結構光深度相機將3D人像還原出來,基於高精度3D人臉信息進行更細緻的人像美顏,引領3D美顏技術發展;

2018年8月,OPPO成功推出 R17 Pro,成為國內首款搭載商用TOF(Time of Flight)3D立體攝像頭的安卓手機,推動智慧型手機後置拍照從2D進入3D時代;

2018年8月,OPPO在R17/R17 Pro上推出超清夜景模式。該模式通過OPPO AI超清引擎和色彩引擎實現,能夠智能識別夜景啟用超清夜景模式,通過算法對夜景以及夜景中的人像呈現進行針對性優化。

2019年1月,OPPO推出了10X混合光學變焦技術。OPPO影像團隊採用了「超清主攝+潛望式長焦+超廣角」組合,整體設計堪稱複雜。稜鏡是潛望結構的核心。如何解決稜鏡的可靠性、提升精度,並為稜鏡運動提供強大驅動力,是影像團隊需要攻克的首道難題。為此,團隊夜以繼日,在幾十種材質中選取了透光率好、折射率高同時強度也更好的玻璃,並通過特殊的結構保護,實現可靠性最優的設計方案,同時在這個結構基礎上設計出依靠磁場,在軌道上進行弧形轉動的獨特運動方式。長焦帶來的防抖難題是影像團隊面臨的第二大難題,影像團隊遍訪產業鏈,最終敲定以滾珠式方案,保證使用體驗與可靠性,最高達到了0.001445°的防抖精度。 變焦過程的流暢則直接影像消費者體驗,三攝模組的調校成為第三關。為此,OPPO嘗試了算法優化和標定改善兩個方向,其中以標定的重新開發最為艱難。標定是相機將三維幾何轉化為二維圖像過程中算法的制定過程,其結果直接影響成像的準確性。在此之前,產業鏈的合作夥伴從沒有做過10倍光學變焦的平滑算法,工程師們相當於從零開始,通過不斷的修改和疊代,最終依靠複雜的程序與嚴密的設計,標定數據達到了令人滿意的水準,為10倍混合光學變焦技術的成功落地提供了關鍵支撐。面向5G時代,視頻觀看與視頻表達是2019年手機影像的重要發力點,OPPO推出視頻手機Reno2,開拓視頻新賽道。


中國手機廠商的企業家是卓有遠見的。今年5月,華為公司創始人、CEO任正非今年在深圳華為總部接受媒體採訪時,談到華為要加強數學與基礎學科的投入時說:「舉一個例子,P30手機的照相就是數學。現在的圖像不是照出來的,是數學算出來的。因為人的眼睛相當於有一億個鏡頭,相機就一個鏡頭,我們手機通過一個鏡頭進來的感光點,用數學的方式分解成幾千萬個視覺鏡頭,再重新還原出來。我們公司數學家的口號是『把手機做的比人類眼睛還好』。我還在公司講話批判過,我覺得沒有必要,但是他們頑固不化,沒有辦法。他們說『手機照月亮,可以照一千公里』,可能是真的,因為它是數學,微弱的信號可以還原。」

針對晶片研究,任正非說,晶片領域不能光靠「砸錢」,同時也要在數學、物理等基礎領域加大投入。目前,華為有700名數學家、800名物理學家、120名化學家、六七千名基礎研究的專家、六萬多名各種高級工程師、工程師,形成組合共同前進。

「要擁抱世界,依靠全球創新。」任正非說,包括海思晶片在內的華為技術創新,始終建立在積極吸納全球科技創新的成果之上。

5G+AI助力中國手機領跑

隨著5G時代的到來,越來越多的用戶正從影像的記錄與觀看過渡到影像的理念與表達。未來,科研人員對影像技術的持續探索之路,有了5G、虛擬現實和人工智慧等前沿技術的助力,並通過軟硬體的緊密結合,將帶來更加清晰、唯美和有趣的攝影體驗。


業界認為,5G具有超高速率、超低時延、超高密度的特性,這將為手機的拍攝與傳輸影像帶來更廣的應用場景,照片的表達方式也將被拓展,甚至提升AI的運算效率。

目前,手機上的人工智慧最主要的應用之一就是在拍照方面,AI攝影可以體現在景物識別、動作捕捉、光影分析、AR建模等多個方面。普遍預計,未來手機拍照性能的競爭逐漸從視覺記錄的畫質過度到AI應用後的影像表達。

令人振奮的是,5G和人工智慧領域,都是中國的國家戰略,並都具有一定的領先地位。

展望未來,沉浸於東方美學思維的中國手機廠商,以中國這個世界上最完整的工業體系為後盾,將繼續砥礪前行,探索人類視覺表現的星辰大海!

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