計算攝影的時代之光——華為P40Pro拍照模組詳測

循例在全球發佈會的時候我應該寫點啥的,當時覺得還不太理解P40系列的很多設定,索性就拖到國行發佈會之後來聊一聊我對P40P的看法。我手上的樣機是來自華為某地區代表處的工程機,下面所有的拍照測試結果來源於當前工程機108版本固件,不代表上市機型最終的效果評價。直接進入正題吧,這篇文章主要談兩個內容:XD Fusion計算攝影和我自己的實拍評估,我個人對P系列攝影上的變化所折射的華為產品思路變遷比較有興趣,對整機的評測興趣並不大,所以關於這手機的其他體驗,媒體評測大同小異,我就不多說了。


計算攝影的時代之光——華為P40Pro拍照模組詳測

Part1:XD Fusion——華為手機拍照的核心意涵


計算攝影的時代之光——華為P40Pro拍照模組詳測

用最通俗的話來說,我們今天看到的P40系列拍的所有照片,幾乎全是“算出來的”。XD Fusion,就是Xtreme Definition Fusion的縮寫,直譯“超清晰圖像引擎”。華為的XD Fusion引擎有三大模塊構成:

1. 多鏡頭採樣,多硬件的輸入融合。在P40P上,華為開始使用多顆攝像頭在全焦段上進行採樣融合操作。這是什麼意思呢?舉個例子:P40P的長焦潛望鏡光學焦距是125mm,當我們切到5X變焦,也就是125mm拍攝的時候,這張照片並非是這顆潛望鏡直出的照片,而是主攝和潛望鏡同時工作,進行原始數據採集和後期融合的效果。我一度曾經對這件事非常費解, 比如下面這兩張樣片,從EXIF信息看都是135mm,但本質卻完全不同:


計算攝影的時代之光——華為P40Pro拍照模組詳測


計算攝影的時代之光——華為P40Pro拍照模組詳測

從用戶操作角度來說,都是切到5X開始拍攝,但第一張照片就是那顆F3.4的5X變焦鏡頭為主的出片,而第二張特寫則是IMX700 F1.9的主攝為主的裁切。這種策略目前也不光只有華為才有,FindX2 Pro的5X變焦也採取同樣的策略,多感光器同時採樣,由SoC和算法決定最後誰來出片。經過反覆比對,似乎是對焦超過一定距離的遠景,P40P會以潛望鏡作為主要輸出,而1米以內的近距拍攝,甚至微距拍攝,則會使用IMX700主攝裁剪融合。在全球發佈會的PPT上,也表達了RAW域會使用多鏡頭同時採樣。在用戶側,對焦感知上唯一的變化就是5X焦距對焦的時候鏡頭有時候會出現切換停滯,這就是系統在決策使用主攝還是潛望鏡的一個過程。而且不管採用哪種策略,拍完之後P40P都會有1-3秒左右的計算時間,計算結果有時候會和取景器差異較大,特別是在微距拍攝和長焦拍攝的時候。

2. 機器視覺和場景語義分析的進化。這個很好理解,就是對不同場景的AI成像理解的迭代更新。讓藍天藍的不那麼假,讓美食顏色不像油畫。從我個人體驗來說,國產品牌陣營的AI攝影從簡單粗暴的P圖到精確場景AI成像落地,這需要一個過程,華為自己從P20P開始折騰場景成像和語義分析,經歷了三代P系列和兩代Mate系列,到P40這一代,開始有了自己的決策路線,這就是儘可能的提供從自然成像到高反差高對比成像的多種選擇,而且儘可能把每一種選擇做到可用和好用。再舉個例子,下面這兩張樣片,是P40P圖像處理裡主攝直出和“更多”選項裡HDR選項出片的對比。從Mate30P開始,華為對場景的HDR優化就開始轉變風格,不在出現Mate20Pro那種用力過度的情況,而是根據實際場景調節HDR尺度。


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P40系列的HDR保持了自然風格和力度的剋制

在高逆光環境下,左圖是按照老玩法強制開啟HDR,右圖是主界面AI攝影大師直出。視覺上基本沒太大的區別,除了左圖地磚暗處略微有點變化。高光壓制,木門上的告示牌兩者都很清楚。AI攝影大師和HDR模式的色彩,色溫也區別不大。這表示華為在用AI攝影大師去融合掉華為攝影傳統上的HDR、夜景等功能。多說一句,夜景功能可能很快也要被整合進AI選項裡面去,以後鼓勵用戶在夜間直出照片,無需切換到專門的夜景模式。

1. 神經網絡處理。這就是快門按下之後的計算過程了。這也是很多人,包括我自己費解於P系列取景器觀察和最終成像差異的原因。藉助NPU、DPU、ISP的計算能力,我們會得到一張頗有眼緣的照片。

總的來說,XD Fusion是系統級的資源,主要圍繞主攝,但又不僅限於主攝。切合本小節的主題,目前P40系列拍攝的照片和視頻,99%以上涉及到XD Fusion,因為都要涉及到多鏡頭同時採樣、機器視覺識別、像素級圖像優化。

Part2:計算攝影的時代之光——多場景實拍體驗

說完XD Fusion,下面進入實拍。我手頭這臺工程樣機並不是量產機,軟件版本也是非常早期108,所以問題相對多一些。中間遇到的問題我儘可能的去和華為做了必要的溝通,屬於固件問題,已經解決掉的我會在下文中特別說明。

第一組:IMX700 27mm、0.8X 23mm和5000萬像素23mm實拍

P40Pro採用的是一顆定製的1/1.28英寸的索尼IMX700感光器,光圈大小為F1.9,默認輸出等效焦距為27mm,用戶可以切到0.8X獲得AI模式下的23mm輸出或者切到高像素模式獲得5000萬像素的23mm焦距照片。對這件事,華為的官方回覆就是:“我們希望用戶日常使用27mm作為主攝焦距”。那麼實際來看樣張對比:


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關於23mm和27mm之爭

同一顆主攝,在AI模式(實際就是在XD Fusion)下23mm和27mm的實拍對比。從小圖看顏色、細節、色溫基本沒有太大的區別。從100%細節對比看因為XD Fusion的干預,所以區別小到基本不值得拿出來說。那麼這顆主攝如果不加持XD Fusion會如何呢?估計你很難體驗到沒有XD Fusion的效果,因為在上市版上,5000萬像素模式也會加入算法優化。下面這兩張是5000萬像素23mm焦距成像和0.8X 23mm AI模式成像在高逆光環境下的區別。客觀點說,這顆大底確實需要算法和芯片的優化。

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第二組:多鏡頭組的色彩偏好與一致性能力測試

由於P40P並不能很嚴格區分鏡頭,所以這次體驗索性就不區分鏡頭測試了。從這幾個維度的評測:色彩、解析力、邊緣成像、焦外成像等,我儘可能用多組樣張來綜合展示一下。

計算攝影的時代之光——華為P40Pro拍照模組詳測

18mm超廣角與27mm主攝的色彩對比

首先來看看超廣角與主攝的色溫一致性表現和標準色表現。這裡提一句,這已經是第三臺大底超廣角樣機在DXOMark評測裡沒有取得超廣角分數上的優勢了。對此,華為的回覆是:“我們希望把超廣角的成像做好,18mm是我們能做到非常好成像的選項”。

這組樣張的拍攝環境非常差,陰雨天,光線變化較快,雲層較厚,光線不穩定。這兩張樣張的亮點有兩個:第一是標準色越來越趨向於真實色彩。從P40系列開始,華為試圖在標準模式下為用戶提供儘可能準確的原生顏色,也就是以後華為手機也可以用來拍賣家秀了。第二個亮點是儘管畫面還是存在一定顏色的一致性誤差,但這種誤差已經顯著減小,這跟這次八通道色溫傳感器有很大的關係,這確實是一次很重要的性能提升。

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P40Pro在三個主要焦段的色彩一致性上做的比較好,色溫偵測較為準確

佛頂宮舍利大殿,蓮花頂燈每分鐘變化數次,臥佛身上的光線變化速度也比較快,這三張照片分別是18mm超廣角(IMX608)、125mm潛望鏡(RYYB)、27mm主攝(IMX700)的成像。如果我們仔細去看幕簾的顏色,會發現兩者只有非常細微的區別。蓮花燈頂的邊緣部分顏色也高度一致。長焦對黃色的反饋也比較令人滿意。在這種光線變化較快,臥佛又在旋轉的複雜拍攝環境裡,P40Pro能保持這樣的色彩一致性表現,確實值得表揚。

在這裡也順便說一下防抖。P40Pro的主攝和長焦都支持OIS防抖,但我個人覺得在這種暗光環境下,如果沒有XD Fusion的加持,光靠光學機構防抖很難把旋轉中的臥佛拍的很清楚。不看廣告看療效,忘掉那些花裡胡哨的參數,看實際成像,這顆新的潛望鏡確實讓我有點意外。


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徠卡柔和色對比

從P40Pro開始,徠卡高反差帶暗角的出片風格更多是給消費者一種選擇。我個人覺得這次P40系列在色彩評估上最大的改變就是標準色以自然風格迴歸。理想狀態下,我們希望超廣角和主攝的色彩儘可能類似,但這對手機來說基本沒法做到。這兩張樣片都是徠卡柔和模式出片,我個人可能更喜歡超廣角樣片的風格,配合陰沉的天氣,有一種蒼涼感。

計算攝影的時代之光——華為P40Pro拍照模組詳測

P30Pro和Mate30Pro對紅色和綠色的反饋都比較激進,俗稱“偏色”。這次P40Pro對紅綠的反饋有所改進,不過徠卡模式出的照片紅色還是有點誇張,這得看個人喜好了。標準色比較接近實景,這是個明顯的進步。

第三組:主攝與潛望鏡的變焦性能測試

先看兩組潛望鏡的5X和10X室內外變焦樣片:

計算攝影的時代之光——華為P40Pro拍照模組詳測

潛望鏡長焦室外10X和5X樣張

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潛望鏡長焦室內暗光環境5X和10X樣張

這確實是目前潛望鏡方案裡表現最好的產品沒有之一。在色彩一致性、色溫準確性、成像細節,10X端算法優化都是無出其右的王者,不服不行。P40Pro在室內暗光環境裡的長焦端成像水準,已經達到了非常高的可用性。下面是100%細節放大展示:

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潛望鏡成像100%細節放大

這種暗光室內的長焦表現,限於當前的硬件技術天花板,基本可以用驚人來評價。特別是10X端的邊緣成像細節,儘管出現了意料中的少許模糊,但並未出現色散,色彩保持的非常好。

計算攝影的時代之光——華為P40Pro拍照模組詳測

IMX700主攝5X變焦(主攝裁切)樣張與100%細節

說完了潛望鏡,來看一下IMX700的變焦能力。這是一張IMX700 5X變焦拍攝的長焦微距照片,右圖是花瓣邊緣100%放大細節,儘管這只是一顆5000像素的CMOS,但讓我比較意外的是沒有出現細節模糊。這一點不少4000萬像素的底在3X變焦細節就崩了,而IMX700在這裡沒有崩掉。

總結:

這篇文章我只談了攝影的細節和背後的XD Fusion,並沒談這臺手機本身怎麼樣,主要是因為我手上這臺屬於PVT工程機,非量產機,所以最近討論的這些屏幕啊、散熱啊、揚聲器啊什麼的我也沒時間去測,本著嚴謹的態度,我就不多嘴了,其他人會說的。

從拍照角度總結P40Pro,有以下觀點:

1. XD Fusion會成為華為手機攝影的基石,也就是所有照片都靠計算出圖,但這背後還是需要強大的硬件體系做支撐。

2. 從P40系列開始,我們會發現綜合評估全焦段參數和實際算法支撐,比討論單個鏡頭的參數可能更有意義,我想這也是產業方向。

3. 華為對徠卡模式的應用有了重大改變,至少提供一種自然色彩給用戶,這顯然是非常正確的選項,沒有用戶願意長期面對失真的照片。

4. 這次潛望鏡的性能確實是個亮點,實拍表現很好,但通光量總歸是個大問題,不知道以後潛望鏡能發展成啥樣。

從攝影角度,希望P40及後續版本有所改進的地方:

1. 對紅綠色的反饋依然需要更加精確。

2. 主攝的從0.8X到5X(23mm~135mm)的成像品質還需要繼續優化。目前看1X和5X優化的不錯,3X和2X還略差一點,以IMX700的底氣,這是可以做到的,就是不知道上市版本如何。

3. 計算速度還要繼續提高,目前依然是拍一張照片有1-3秒的計算時間,這對抓拍和連拍並不是很有利。


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