华为形象系统的支点——传统形象——XD融合的彻底颠覆

原标题：彻底颠覆传统形象——XD融合，华为形象系统的支点

这是华为年度视频旗舰产品P40发布后的第二篇技术解读文章。与前一篇关注硬件的文章不同，这篇文章更偏向于软件和算法机制。

如前所述，在“传感器：镜头：算法”的“1:13:1”手机图像系统中，随着硬件能力的逐渐收敛和对齐，该算法成为区分手机品牌图像能力的新战场，加速了这一比例向“1:1:2”甚至更高权重的转化。

对于华为领导手机成像行业的承诺来说，算法在现在和未来都特别重要，这也是今年“XD融合图像引擎”诞生的原因。

Tips：何为“XD Fusion图像引擎”？

XD融合是华为成像团队的代号。XD中的x表示极限，D表示定义，融合表示融合，合在一起表示“超清晰图像引擎”。这是华为谈论多年的一个概念。把它放入这个行业实际上被称为“计算摄影”。目前，该行业有三家制造商明确提出了计算摄影的概念：谷歌、苹果和华为。

华为形象系统的概念

在解释XD融合的重要性之前，我认为有必要回顾一下华为整个成像技术系统的发展路径和理念，因为只有澄清这个问题，我们才能知道为什么今年P40系列会有IMX700，P40专业会有10倍的光学远摄模块。

在华为的图像系统中，手机图像的发展分为两个维度：空间和时间。这个空间指的是变焦，这使得手机可以看得更远。另一方面，时间指的是让手机在一天中的任何时候都能拍摄出质量稳定的照片，因为在华为的成像团队看来，随着硬件和基本算法的发展，许多手机可以在良好的光线条件下拍摄出质量优异的照片，但一旦光线不好或变得复杂，不同手机的性能就会加大差距33，354。我想华为以前肯定看过iPhone对“白天龙，夜虫”的评价。

按这个理念，从P9算起，我们就能看到这样的发展轨迹：

P9增加了黑白感应器，大大增强了手机的暗光拍摄能力，我对此深信不疑。

P10，双混合放大，让手机开始看得更远；

P20增加了三重光学模块，辅以IMX600定制的大底组件，夜间拍摄能力成为华为P系列手机的标志。

增加P30和5x光学模块，RYYB阵列定制光敏元件将p系列手机的成像照度扩展到0.1Lux；

增加了P40和10x光学模块，RYYB阵列定制光敏元件变大，该技术扩展到其他图像模块。

回顾时间线，华为整个P系列的发展道路非常清晰，甚至可以在一定程度上回答许多人的问题：“为什么华为必须坚持RYYB，一项最初看起来有点吃力不讨好的技术？”

随着技术的发展到现在，随着感光元件和镜头技术的进步，这些源于拍摄空间和时间的问题正在逐步得到解决。然而，摆在华为成像团队面前需要解决的问题也在发生变化，或者需要进一步做的是做得更好、更强，并在参数达到目标后保持行业领先地位。

例如，在华为的成像系统中，长焦被完全分为四个维度：第一，清晰度，在所有客观指标中排名第一。从我目前使用的P40专业版来看，与P30专业版相比，改进是明显的；第二，颜色，我以前也读过，加上8通道的RGB色温传感器和算法的改进，这个问题比前一个要好得多。第三，稳定性，对于像我这样长时间玩相机的人来说，我觉得在大变焦下拿相机更容易，但我认为对于大多数普通消费者来说，长焦距的稳定性问题不仅是一个技术问题，也是一个认知问题。第四，倍数，这里主要指的是P40专业版的10倍模块，这将在后面讨论。

硬件负责输入，软件负责输出。

然而，对于一个完整的手机成像系统来说，它只解决了一半的问题，也就是说，所有这些都是信息输入，仅仅用这些信息是不可能输出令人满意的照片的。面对如此大量的输入信息，是一个软件系统，也就是一个算法。

事实上，刚才提到的视频模块硬件捕获的信息是整个华为XD融合图像引擎的第一大模块：硬件输入。如果说生成一张照片被视为制作一道菜，华为的成像团队称这部分制作食品的材料，不仅需要足够的数量和种类，还存在质量问题——:“西红柿炒鸡蛋好吃，但西红柿烂，鸡蛋臭，厨师即使强壮也没用。”

这相当于再次回答了为什么P40的主摄像头在大底高像素的类型选择中确定了5000万像素和1/1.28英寸的尺寸：根据华为成像团队的判断，这是一个可以同时考虑像素数量和质量的选择。同时，他们也希望当人们看到P40时，他们不会简单地误解华为只在硬件上工作，做硬件的目的不是堆硬件，而是给软件侧的运算提供好的原素材。

XD融合的第三个模块：神经网络处理。这一部分非常有趣，因为一切都是模仿人脑的思维模式来完成对照片信息的处理，所以在这个模块中，有学习、随机和猜测.就连华为成像团队本身也表示，这个过程非常神秘，但其最终目标是为消费者提供一张精彩的照片。

换句话说：图像质量不清晰，噪声越来越少，颜色不准确，模糊效果好，光影自然等.我们经常看到在这个阶段进行“像素级处理”,并且在这个阶段之后产生最终的成像。因此，一道色香味俱佳的好菜就端上来了。

上述三个模块，它们协同工作的步骤和逻辑，形成了我们所看到的XD融合方案，即XD融合超清晰图像引擎。当然，这只是一个大部门。说到8色通道色温传感器的人工智能原始算法和人工智能自动白平衡算法，它们都包含在XD融合——中。它可以被称为“技术池”,更加生动，因为更多的东西将被载入其中，它在未来将变得更加强大。

说到这里，我们还可以看到XD融合图像引擎一直存在。它不是今年从天上掉下来的，也不是华为新开发的芯片。它是华为多年来在手机图像上积累的各种技术的集合。它是通过异构计算、多芯片协作和软件端计算实现的。直到今年，计算摄影才逐渐成为手机成像行业公认的趋势，这也是它引起我们关注的原因。

那么，随着技术的发展，XD融合图像引擎能为消费者做什么呢？它存在的目的是一个：“让普通消费者以最简单的方式获得一幅好的画面。”这些年来我们确实看到了很多，那么华为是如何认识到这个问题的呢？

因此，在“以最简单的方式获得好的图像”这一看似被低估的目标背后，是大量计算的参与。任务越简单，要做的工作就越复杂。也是因为软硬件的配合，传统图像领域中的固定焦段概念在P40上变得“模糊”。也就是说，硬件本身的物理焦段和等效焦段被放置在XD融合系统中，这只是变焦成像的原始材料。整个变焦焦点部分是无缝连接的，并且都可以提供图像质量差别很小的优秀照片。这是XD融合意图实现和倡导整个图像系统的重要意义。

番外篇：P40 Pro+的10倍光学长焦模组

此次发布的P40系列被网民们戏称为“中杯、大杯、大杯”。其中，“大杯”P40专业版因为世界上第一个10倍光学长焦模块而备受关注。它是如何实现的？为什么后来它被拍卖了？

华为认为，高倍率光学长焦镜头是实现手机变焦的最佳方式，但镜头模块的物理特性(焦距越长，模块越长)与手机的身份设计相悖。因此，华为P40专业的10倍光学长焦模块，在P30专业长焦镜头横向长焦镜头模块和光敏器件的基础上，进一步采用全新的多反射长焦光路折叠技术，实现五反射光路，光路比上一代长焦镜头高178%。

该透镜模块的核心是用于折叠光路的反射镜组。然而，如何避免光路失真，保证反射质量，在光反射高达4次的过程中，成为实现这一结果的重中之重。在生活中的许多镜面反射场景中，我们可以看到反射面上的图像失真，这是由光路失真(不均匀的反射面)造成的。华为摄像团队首先想到借鉴芯片组装技术，但经过比较发现，芯片组装技术将芯片变形控制在10m水平，不能满足该模块的光学精度要求。

随后，根据光学设计模拟分析，该模块最基本的光学规格需要达到纳米级，即精度要求为1秒的发丝(发丝直径一般不超过100m)。同时，这种精度要求仍然需要在大规模批量生产中实现。经过多次努力和探索，镜头模组团队最终达到了30纳米左右的组装精度，达到了10倍光学远摄模组的技术标准。

一方面，高精度批量生产是唯一可能的；另一方面，P40 Pro远摄模块的调焦电机有特殊要求：在驱动具有多个反射面的反射镜移动时，不会干扰光路；电机只能“隐藏”在反射器后面的有限空间内，反射器的大部分重量都挂在电机的前端。

在这种状态下，电机不仅需要抵抗长力臂作用下L形反射镜产生的大扭矩，还需要保持在不同的拍摄场景中，能够高精度稳定地移动反射镜，并提供稳定的光学性能。最后，镜头模组团队采用斜槽式自动对焦马达，具有强大的磁力和精密的杠杆结构，以微妙地平衡前端的反射器负载。

同时，镜头模块还采用了优良的润滑材料，使电机能够高稳定性、高精度地移动反射镜，从而实现自动对焦功能——。这种独特的聚焦电机是该模块的专利之一。除了独特的设计和功能外，该电机还具有使用寿命长的特点。即使经过数百万次测试和极端环境测试，它仍然运转良好。

这些技术的难度不仅保证了P40专业实现10倍光学远摄，还影响了P40/P40专业与P40/P40专业一起上市的时间。因此，目前，我只能得到这些技术分析。让我们提前了解一下，然后我们就可以在获得“超级杯”后一起看看这个模块的性能了。

在末尾写

老实说，我写这篇文章真的很难，不是因为我不懂技术，而是因为整个XD融合图像引擎颠覆了我多年来接触到的许多摄影概念，比如焦距的概念。想想一年前，P30专业版“月球照片”事件风靡一时。然而，一年后的今年，看着这一系列在华为XD融合图像引擎上进行的技术描述，人们不禁感觉像从一个大梦中醒来。

“PS是对照片最不尊重的”。既然我们都可以接受在电脑上对照片进行后处理，为什么不能在手机完成事情并直接向我们展示结果时就接受呢？甚至传统RGGB原色的捕捉也可以被RYYB算法取代，甚至经典的RGB点阵显示也可以被QD-有机发光二极管技术颠覆。这可能是技术发展中必须面对的问题。从照片到“照片欺骗”到照片，我认为大多数人会在现实和更美丽的现实之间选择后者。