日前，華為在上海正式發(fā)布了P30系列手機，這款萬眾期待的新機從上一代開始就以出類拔萃的拍照功能而聞名天下，也自然會引發(fā)大家的好奇：在P20已經(jīng)足夠逆天的情況下，P30還能怎樣突破？而這也是我們將相機功能作為唯一主題行文的最大原因。

“夜視儀”是如何煉成的？

首先，硬軟兼施的多幀堆棧技術。去年的華為 P20系列可以說是一鳴驚人，DxOMark霸榜一年多，也被各路高手挑戰(zhàn)了一年多，但可惜“一個能打的都沒有”，所以解鈴還須系鈴人，當很多人都在琢磨P20 Pro是不是已經(jīng)摸到了手機攝像頭性能天花板，下一代還怎么玩的時候，剛剛發(fā)布的華為 P30系列便回答了這個問題。

先來看這個拍攝環(huán)境，可以發(fā)現(xiàn)因為環(huán)境光線昏暗，取景器里幾乎看不清到底拍的是什么。

如果是一般的手機，這時候你就只能默默把它塞回褲兜，但如果你用的是P30系列，那么它會用最終照片告訴你，其實你可以看得很清晰。

這是晚上10點多，在燈光昏暗的住家小區(qū)內(nèi)手持拍攝的照片，“夜視儀”的美名也因此而來，那么，P30系列是怎么做到的？

任何有數(shù)碼相機攝影經(jīng)驗的玩家應該知道，弱光環(huán)境下的拍攝需要足夠大的光圈和足夠高的ISO才能保證出片亮度， P30的主攝為F/1.8光圈， P30 Pro則是F/1.6，都是比較大的光圈值，但即便如此，我們的拍攝環(huán)境也需要ISO 12800甚至更高才能實現(xiàn)拍攝，而且還需要上腳架才能保持畫面穩(wěn)定，手持就需要更進一步增加ISO，P30系列卻通過手持的形式實現(xiàn)了比較干凈的輸出效果，其中最大的“秘訣”就是多幀堆棧技術。

我們知道弱光下的單次曝光需要相對較長的曝光時間，這也是它為什么很難手持的原因之一，而多幀技術的原理就是將原本的1秒曝光，切分為比如20次，也就是單幀1/20秒連拍20次，1/20秒的持穩(wěn)難度顯然比1秒要低很多，而且即便其中有一些幀模糊了也可以抽掉，結合其他幀的數(shù)據(jù)通過算法來補償，從而實現(xiàn)最終堆棧出圖效果與單幀幾乎相同，但穩(wěn)定性明顯更高的目的。

這項技術在去年的P20 Pro上我們就體驗過了，但很明顯P30系列升級了算法細節(jié)，這次的夜景模式手持多幀后不僅對模糊區(qū)域的抽幀做得更好（比如有行人時依然可以輸出沒有動態(tài)模糊的照片），而且降噪涂抹算法對邊緣區(qū)域的處理沒有那么生硬，放大后觀看也不會顯得畫面很干，高頻信息保留度做得不錯，事實上這也是P30系列弱光性能進化的第二個點。

其次，四合一像素陣列增強細節(jié)。從P20系列開始，華為就用上了4000萬像素Quad Bayer陣列CMOS。想象一個傳統(tǒng)拜耳陣列RGGB濾色鏡像素組合，把每一個像素都一分為四，就變成了RRRR/GGGG/GGGG/BBBB的組合，因為每個新的像素都有自己的光電二極管和輸出電路，所以它們都是一個個可獨立積累入射光子的全功能像素，但在ISP處理時會默認為四合一，換句話說，在ISP眼里默認它們是1000萬像素，在不改變CMOS面積的情況下為什么要這么費盡周折的設計？

其實目的是為了提高空間采樣率，我們的拍攝的空間可以看作為一個連續(xù)線性系統(tǒng)，而相機的像素就是在這個系統(tǒng)中進行采樣，顯然采樣率越高，越有利于空間信號特別是高頻的恢復，在強光下這個設計可以更好地避免摩爾紋，在弱光下它可以盡量提供更多高頻信息，從而增強P30系列的拍攝性能。

更重要的是，20萬/40萬ISO背后的硬軟件加持。有了多幀，也有了四合一陣列像素，還需要一個重要的因素就是高感光度，而P30系列史無前例地提供了最高204800（P30）和409600（P30 Pro）的ISO值，即便是RAW拍攝也能提供最高ISO 6400的原始圖像，高ISO意味著CMOS成像所需的光子總數(shù)不必太高，千萬別小瞧這項技術，因為手機攝像頭傳感器像素密度非常大，光子逸出率比較高，像素之間的光響應值方差會相對較高（非均勻性響應），再加上密集排列的電壓放大器和模數(shù)轉換器，單單是模擬電路端的信噪比其實就很難保證，并且弱光下一定會有非常低的散粒噪聲信噪比，可以說放眼整個影像行業(yè)，P30系列面臨的挑戰(zhàn)也都是前所未有的高。

但即便如此， P30系列在幾乎沒有光源，肉眼看上去完全是漆黑一片的環(huán)境里，依然可以手持拍攝并且能夠清楚地交代所處的環(huán)境，能在這么少量的原始信息里榨取到有效內(nèi)容，而且降噪算法還可以很好地保留細節(jié)，無論是硬件設計還是算法訓練成熟度毫無疑問都是業(yè)界頂尖水準。

至于拍星空，其實跟超高ISO沒有特別大的關系，因為一般星空攝影的ISO都不會超過3200，事實上光害較低的區(qū)域在沒有月亮的晴朗夜晚，F(xiàn)/1.6或F/1.8級別光圈只需要ISO 400就能拍星星了，手機完全做得到，原生相機APP就支持手動模式原始格式輸出的P30系列自然也不在話下，“手機能不能拍星空”這個話題壓根就沒什么可爭辯的，但P30系列的優(yōu)勢就在于降噪算法很聰明，沒有出現(xiàn)專業(yè)相機都曾出現(xiàn)過的“降噪吞星”問題，而且在環(huán)境條件很好的情況下可以通過多幀堆棧技術實現(xiàn)手持拍攝，這是其他手機目前很難做到的。

有較大ISO調整范圍也就順便增強了P30系列的弱光視頻性能，在酒吧、影院、KTV等光線相對昏暗的環(huán)境下， P30系列也依然可以拍攝有充裕信息的4K視頻。當然，任何弱光環(huán)境下，如果用專業(yè)相機高ISO并采用大光圈鏡頭也沒問題，甚至效果更好，但這一套的成本可不低，很難做到拿出來就立馬進行拍攝，還有很高的學習門檻，所以P30系列實現(xiàn)的是“人人都能成為夜拍大師”，至少發(fā)朋友圈讓人羨慕?jīng)]什么問題。

P30 Pro：真正改變行業(yè)的設計思維

華為的P系列Pro機型一貫都有更大的攝影性能突破，P30 Pro自然也不例外，單看后置攝像頭，它有三個比較重要的特性：

為弱光而生的RYYB色彩濾鏡陣列

前面我們說了P30系列4000萬像素主攝像頭采用了四合一色彩濾鏡像素陣列設計， P30 Pro稍稍改變了一下色彩濾鏡的設計，將兩個綠色G濾鏡改成了黃色Y濾鏡，也就是增加了長波長透過率，考慮到弱光成像是以長波段為主，所以RYYB陣列就是P30 Pro可支持ISO 409600的重要原因之一。

事實上在色彩濾鏡陣列布局的歷史長河中，除了穩(wěn)如泰山的RGGB拜耳陣列之外，很多廠商都做過新的嘗試，比如柯達用過CYYM、尼康和佳能使用過CYGM、富士一直都在使用的X-Trans……八仙過海各顯神通，但目的不外乎是增強靈敏度或增強色彩表現(xiàn)，因為RGGB實在是太普及，基于它的猜色算法演進得非常成熟，而新陣列的出現(xiàn)意味著對算法有較大的壓力，華為在這方面花了很長的時間，才有了現(xiàn)在的P30 Pro。

5倍光學變焦的潛望式長焦鏡頭

除了夜視之外， P30 Pro還有一項特技就是“望遠鏡”，后置四攝中就包含了一個800萬大像素的潛望式長焦模組，在主攝為等效27mm的情況下，這顆長焦鏡頭的等效焦距達到了135mm，而且這是光學焦距而非數(shù)碼焦距。潛望式設計的訣竅在于利用棱鏡讓入射光線90°反射，這樣一來就能讓鏡組水平放置在機身內(nèi)，而不會影響到最終厚度，在卡片相機時代，潛望式可以說是便攜化的必備設計。

有了這顆等效135mm的長焦鏡頭，在2倍變焦焦段內(nèi)是主攝數(shù)碼變焦，3倍時就是主攝與長焦鏡頭共同成像，5倍及以上就是長焦鏡頭獨立工作。

值得注意的是，超過5倍之后的長焦拍攝P30 Pro會啟動多幀均值的方案來增強成像細節(jié)，輔以光學防抖機制的10倍混合變焦，也就是等效270mm下的成像效果是相當可用的，高頻信息得到了較好的保留，最大甚至可以放大到等效1343mm（50倍），不過這個倍率下可以大致分辨物體，所以依然具備一定的實用性。

長久以來，手機相對專業(yè)相機最大的不足就是變焦，而隨著P30 Pro以16mm F/2.2和27-135mm F/1.6-3.4的“雙頭套機”狀態(tài)出現(xiàn)，即便只看光學焦段，也已經(jīng)完整覆蓋了傳統(tǒng)相機廠商的基本配置，綜合成像素質在手機載體上觀看已經(jīng)是綽綽有余，潛望式長焦設計也極有可能成為其他品牌爭相采用的設計，但走在最前面的華為顯然會更占先機。

輔助對焦與景深計算的后置ToF鏡頭

極弱光環(huán)境拍攝時往往會遇到一些小挑戰(zhàn)，比如取景一片漆黑，拍攝時也不知道是否能對上焦， P30 Pro給出的方案就是后置ToF鏡頭，它的原理簡單來說就是通過計算激光發(fā)射/反射時間差來獲取距離信息，因為是主動式檢測，所以即便是幾乎全黑的環(huán)境下也能實現(xiàn)準確對焦，再加上本來它的光學景深就比較深，在極弱光環(huán)境下各種物距都能實現(xiàn)正確對焦。

比起弱光下自動對焦無法工作，手動對焦稍有偏差又會錯失焦點的專業(yè)相機來說， P30 Pro的極弱光出片效率其實要高很多。

也正因為ToF鏡頭可以做距離計算，所以它也有利于提高人像模式虛化算法的視覺真實度，從我們的實拍來看，P30 Pro人像摳圖細節(jié)比市面上大多數(shù)手機更準確。

仔細研究不難發(fā)現(xiàn)， P30 Pro 的虛化效果并不是單純的前景背景高斯模糊，而是有比較好的距離細分，可以較好地模仿光學彌散圓的變化，當然有時候也會有瑕疵，但如果站在歷史角度來看，進步其實是很明顯的，已經(jīng)可以滿足普通家庭的人像拍攝需求。

總結

P30系列傳遞了一個重要的信息，就是華為將以手機攝影為核心來繼續(xù)推動行業(yè)變革，在P20系列已經(jīng)稱霸一年有余的情況下，它絲毫沒有“擠牙膏”的意思，而是在新產(chǎn)品線上繼續(xù)積極采用全新技術，大幅增強了弱光和長焦拍攝性能，讓P30系列再一次進入到一個其他品牌從未涉及的新領域，我們甚至可以說今年拍照性能最強的手機已經(jīng)誕生了。隨著華為在全球市場出貨量的不斷攀升，這種良性循環(huán)或許會長時間持續(xù)下去，未來著實可期。