甩對手一條街！華為長焦技術(shù)十年不為人知的故事

撰文 | 懂懂

編輯 | 秦言

來源：懂懂筆記

最近看到了華為相機(jī)解決方案專家熊諶飛的直播「長焦十年之路對談」。這場直播以華為的長焦技術(shù)迭代升級展現(xiàn)了移動(dòng)影像的技術(shù)進(jìn)化史，見證了長焦十年突破如何化無數(shù)不可能為可能，更揭示了華為如何通過持續(xù)探索長焦技術(shù)之路問鼎移動(dòng)影像之巔。這也讓我不由得想起華為的“北坡策略”。

華為相機(jī)解決方案專家熊諶飛（左）

登頂珠穆朗瑪峰，有兩條路徑可走：一是南坡，路徑平緩，生態(tài)相對完備，前期相對輕松，但最后登頂階段極難；二是北坡，地形險(xiǎn)峻且氣候嚴(yán)酷，全程對攀登者都是極大的挑戰(zhàn)，一旦登頂將獲得至高的榮耀。

這就類比科技企業(yè)的兩條發(fā)展路徑：南坡策略是繞開底層技術(shù)壁壘，從用戶需求或成熟技術(shù)應(yīng)用去切入，快速占領(lǐng)市場，再向核心技術(shù)延伸；北坡策略直面核心技術(shù)研發(fā)，構(gòu)建技術(shù)壁壘，再向應(yīng)用層拓展。可見，南坡路徑好走，但競爭激烈且易被取代；北坡挑戰(zhàn)極大，但可以構(gòu)建技術(shù)護(hù)城河。

華為一直堅(jiān)持“爬北坡”，選擇高研發(fā)投入、直面極限挑戰(zhàn)的路徑，通過持續(xù)技術(shù)突破、積蓄能量，對抗惰性和衰退。

長焦十年演進(jìn)既是一場科技奮斗史，也是“爬北坡”的生動(dòng)實(shí)踐。

技術(shù)再下一城

在折疊的毫米空間打開長焦未來

用戶對于“長焦”需求一直非常純粹：從“能拍遠(yuǎn)”到“隨手拍好”。而拍好，就需要長焦畫質(zhì)的無限拓展，這是一條沒有盡頭的路。對于廠商而言，更是一場無終點(diǎn)的技術(shù)研發(fā)漫漫長路。

熊諶飛透露，華為最早關(guān)注長焦技術(shù)始于10年前。

在2016年發(fā)布P9時(shí)，采用了黑白加彩色雙攝架構(gòu)設(shè)計(jì)，也正式確立了影像技術(shù)的多攝戰(zhàn)略，而在當(dāng)時(shí)業(yè)內(nèi)幾乎很少涉及長焦鏡頭手機(jī)的時(shí)代，華為基于多攝就有了第一個(gè)新想法，為手機(jī)加入長焦鏡頭。在隨后發(fā)布的Mate 9上，為了保證機(jī)身厚度和手感，雖然并沒有直接使用光學(xué)長焦鏡頭，但也采用了一種相對妥協(xié)的方案，將黑白攝像頭升級到了2000萬像素，為手機(jī)加入了黑白彩色融合算法和多幀SR算法，實(shí)現(xiàn)了2倍光學(xué)變焦的長焦效果。雖然在當(dāng)時(shí)是一種相對妥協(xié)的方案，但這種通過高像素進(jìn)行裁剪的等效光學(xué)變焦思路，在后來成為提升長焦變焦效果的經(jīng)典思路之一。

熊諶飛回憶，此后聚焦長焦發(fā)展主要分為兩個(gè)階段：

• 第一是長焦望遠(yuǎn)階段，解決消費(fèi)者關(guān)心的“望得遠(yuǎn)”。

在華為P20 Pro上首次落地創(chuàng)新性的3倍光學(xué)變焦手機(jī)。到華為P30 Pro上，搭載了具有開創(chuàng)意義的潛望式長焦鏡頭，其等效焦距達(dá)到了120mm。再到P40 Pro+上，落地了達(dá)到10倍光學(xué)變焦的長焦鏡頭，等效焦距約240mm。長焦能力持續(xù)突破，至此，長焦望遠(yuǎn)能力已經(jīng)初步形成。

• 第二是長焦拓展階段，攻克用戶三大痛點(diǎn)：“遠(yuǎn)視眼”，“夜盲癥”，“小眼睛”。

在華為Mate 50 RS上首發(fā)超微距長焦攝像頭，讓長焦不僅能看清楚100m遠(yuǎn)的“文字”，同時(shí)也能看清楚5cm遠(yuǎn)的“蚊子”，不再是“遠(yuǎn)視眼”。

在華為P60 Pro上通過“聚光鏡”的設(shè)計(jì)，解決了無法拍暗光環(huán)境“夜盲癥”的問題，將行業(yè)的長焦夜景能力大大提升。同時(shí)光圈小導(dǎo)致虛化效果差“小眼睛”的問題，也得到了很好的虛化效果。

手機(jī)長焦技術(shù)發(fā)展十年，一個(gè)又一個(gè)技術(shù)堡壘被攻克，每一代都付出了幾乎200%的努力。

但華為團(tuán)隊(duì)并沒有停下腳步，從P30 Pro開始就一直踐行著余總常說的“把不可能變成可能“的精神，不斷攻克各種困難。當(dāng)整個(gè)業(yè)界因?yàn)殚L焦傳感器的尺寸限制，整體長焦能力還是比較中庸的時(shí)候，華為他們開始思考把長焦技術(shù)的各項(xiàng)能力，再提升一個(gè)等級，即使過去10年，長焦微距、長焦人像、長焦夜視、長焦望遠(yuǎn)、長焦防抖的各項(xiàng)能力整合，可以說華為已經(jīng)到達(dá)了一定位置，但華為的目標(biāo)是要登頂技術(shù)珠峰，要做一個(gè)集大成者的長焦系統(tǒng)。

華為再次闖入了技術(shù)無人區(qū)。“我們的目標(biāo)是登頂技術(shù)珠峰。所以這次我們有了一個(gè)更大膽的想法：把多個(gè)模組整合在一起。”這個(gè)項(xiàng)目的內(nèi)部代號是“二郎神”，后來正式命名為“一鏡雙目”長焦技術(shù)，其通過可移動(dòng)棱鏡實(shí)現(xiàn)光路精妙切換，讓3.7X中長焦與9.4X超長焦鏡頭共用大底CMOS傳感器與防抖模塊。在保持機(jī)身輕薄的同時(shí)，極大提升了長焦畫質(zhì)與拍攝穩(wěn)定性，一舉突破傳統(tǒng)長焦鏡頭受限于焦段增長、傳感器尺寸與畫質(zhì)難以兼顧的困境。

技術(shù)原理并不復(fù)雜，但實(shí)現(xiàn)起來極其困難。“就跟P30 Pro一樣，我們又進(jìn)入了一片技術(shù)鹽堿地去拓荒。” 熊諶飛說。華為動(dòng)用了幾百位工程師分工協(xié)作，經(jīng)過大半年通宵達(dá)旦的思考、設(shè)計(jì)、辯論、仿真、驗(yàn)證、局部打樣等等環(huán)節(jié)，才最終敲定模組設(shè)計(jì)，解決了從設(shè)計(jì)思路到技術(shù)推演再到量產(chǎn)落地的所有問題。

一鏡雙目通過遠(yuǎn)小于兩顆潛望長焦的空間，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)超兩顆潛望長焦的畫質(zhì)，改變了行業(yè)內(nèi)“鏡組越大，畫質(zhì)越好”的基本定律，讓空間與長焦不再是一對矛盾體，輕薄與畫質(zhì)可以兼得。一鏡雙目提出了全新思路，也是全新的光學(xué)解決方案，這種思路在相機(jī)史上從未發(fā)生過，可以說自此手機(jī)光學(xué)影像走上了與相機(jī)差異化設(shè)計(jì)的道路。

“二郎神”在業(yè)界是斷代式領(lǐng)先的超強(qiáng)技術(shù)，不過放在華為影像的技術(shù)規(guī)劃路徑圖上，也只是北坡登頂路程中的一座里程碑。長焦的望遠(yuǎn)能力，還要繼續(xù)攀登。不過，余承東提出的“甩對手一條街，拉開優(yōu)勢”的目標(biāo)，在這一次的技術(shù)突破中實(shí)現(xiàn)了。

供應(yīng)鏈突圍：在無人區(qū)建設(shè)技術(shù)村落???

北坡真正的險(xiǎn)峻在于：華為不僅要自己攀登，還要帶著供應(yīng)鏈穿越無人區(qū)，逐級向上鋪設(shè)“基建工程”。也就是說，每一次技術(shù)突破，都需要在無人區(qū)建設(shè)起一座技術(shù)村落。而這個(gè)村落，將會(huì)對下一步攀登帶來更有力的支撐。

做移動(dòng)影像這件事，華為從入局之初就想得很清楚，要把所有核心的技術(shù)掌握在自己手里。

通過“爬北坡”，與供應(yīng)鏈一同創(chuàng)新、一步一個(gè)臺階上升、用時(shí)間換領(lǐng)先，最終是可以實(shí)現(xiàn)的。這與南坡的同行們做供應(yīng)鏈技術(shù)整合、解決方案外包的“靈活”打法完全不同。

在長焦發(fā)展的十年中，供應(yīng)鏈在華為的帶動(dòng)下，已經(jīng)逐級向上建好了無數(shù)個(gè)村落，這才讓一鏡雙目成為可能。這就好比爬北坡時(shí)，如果想憑著一己之力直沖頂峰，是必死無疑。如果沿途邊走邊搭村落、建生態(tài)，相當(dāng)于在北坡建起一個(gè)又一個(gè)氧氣工廠，為下一程的攀登持續(xù)輸氧，一級一級走得更穩(wěn)，技術(shù)壁壘也更高。

比如在P30 Pro上落地的業(yè)界首個(gè)商用潛望長焦中，玻璃材質(zhì)的潛望棱鏡原本在行業(yè)內(nèi)沒有成熟供應(yīng)商，棱鏡的OIS防抖技術(shù)也是行業(yè)首次在量產(chǎn)機(jī)上搭載，潛望模組制造更需要重建一整套模組組裝產(chǎn)線，但是當(dāng)這個(gè)潛望長焦落地后，供應(yīng)鏈也具備了全新的能力，讓整個(gè)行業(yè)開啟了潛望長焦時(shí)代；Mate 50 RS 直接催熟了整個(gè)馬達(dá)和模組產(chǎn)業(yè)鏈，賦予了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈開拓長焦微距的能力。

即使有了近十年的沉淀，可當(dāng)華為將一鏡雙目長焦二郎神雛形方案拿給供應(yīng)商準(zhǔn)備量產(chǎn)時(shí)，其制造的高難度也仍無人敢接。原因很簡單，就是在這個(gè)布滿了143個(gè)零部件的設(shè)計(jì)圖紙上，幾乎每個(gè)移動(dòng)結(jié)構(gòu)的精度要求都在挑戰(zhàn)業(yè)界的天花板，光組裝的線體就無比的復(fù)雜。還需要經(jīng)過嚴(yán)苛的可靠性實(shí)驗(yàn)：最關(guān)鍵的是需要1年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，供應(yīng)商都認(rèn)為“不可能”。

沒辦法，華為親自下場，邀請有一些意向的供應(yīng)商共同攻關(guān)，華為工程師直接入駐供應(yīng)商整整一年，幫助其一起完成這顆有史以來最難、最復(fù)雜的手機(jī)攝像頭模組。最終實(shí)現(xiàn)了模組的落地，使得供應(yīng)商的技術(shù)水平再上一個(gè)臺階，同時(shí)帶動(dòng)了行業(yè)的整體向上。

華為長焦研發(fā)之路，是持續(xù)引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)方向、并持續(xù)賦能產(chǎn)業(yè)鏈的歷程，間接帶動(dòng)了國產(chǎn)手機(jī)影像技術(shù)的整體崛起。今天“超大底雙長焦”在業(yè)界是代際領(lǐng)先，令人驚嘆，但放在華為影像的技術(shù)規(guī)劃路徑圖上，卻只是北坡登頂路上的一個(gè)階段，遠(yuǎn)未到達(dá)終點(diǎn)。

爬北坡的邏輯：十年沉淀技術(shù)復(fù)利

???

在說到華為的時(shí)候，業(yè)界總會(huì)說到一個(gè)詞：無人區(qū)。

南坡有路，別人會(huì)告訴你該怎么走。北坡沒有路，是你自己決定如何爬上去。北坡的路，都是華為在無人區(qū)趟出來的。

因?yàn)橐苿?dòng)影像最終呈現(xiàn)的效果，不是單點(diǎn)技術(shù)，而是光、機(jī)、電、算全鏈路系統(tǒng)協(xié)同的結(jié)果，靠組裝實(shí)現(xiàn)不了用戶對極致的要求。移動(dòng)影像的長焦優(yōu)化，是一個(gè)綜合且復(fù)雜的系統(tǒng)性開發(fā)工程，表面看是光學(xué)焦段的變化，背后則要包括傳感器尺寸、進(jìn)光量大小、光學(xué)信號損耗率、算法優(yōu)化、芯片層的ISP算力等一系列軟硬件技術(shù)的整合。

長焦從2X、3X到5X、10X，看上去只是線性增長，而背后則是復(fù)雜的幾何工程。

華為十年長焦發(fā)展歷程中，為了解決拍得遠(yuǎn)且拍得好，攻克了一個(gè)又一個(gè)消費(fèi)者的痛點(diǎn)。

在硬件上，通過TOF和多通道光譜等多模態(tài)傳感器，實(shí)現(xiàn)全時(shí)段、全焦段、全場景的精確拍攝；在軟件上，使用計(jì)算光學(xué)的方式，將影像質(zhì)量提升至天花板。華為憑借對影像技術(shù)的深刻洞察與持續(xù)創(chuàng)新，一次次開拓行業(yè)邊界，正如余承東所說：“將不可能變?yōu)榭赡堋！碑?dāng)昨天的不可能，成為今天的可能，那么今天的不可能，也很快會(huì)成為明天的可能。

一鏡雙目已經(jīng)堪稱集大成者，但要在Pura 80 Ultra 上實(shí)現(xiàn)極致的影像，還需要一系列的優(yōu)化。比如華為通過多年逐步建立起了防抖馬達(dá)的力學(xué)和運(yùn)動(dòng)模型，能夠在算法上更加輕松地駕馭防抖馬達(dá)，達(dá)成更好的效果。這一代通過優(yōu)化又有了較大提升，在20倍、50倍變焦時(shí)，也能讓預(yù)覽畫面足夠穩(wěn)定。

舞臺是關(guān)鍵場景之一，從曝光，白平衡、對焦到清晰度上再次大幅提升，讓舞臺場景的拍攝畫質(zhì)能夠更加通透、清晰，并且針對舞臺的復(fù)雜光源，結(jié)合紅楓原色引擎，能更加準(zhǔn)確地還原舞臺色彩。微距能力更是沒有落下，加入了景深擴(kuò)展功能，拍花、拍水滴、拍昆蟲都更加容易。

可以說這一代產(chǎn)品的體驗(yàn)效果堪稱六邊形戰(zhàn)士，長焦在夜景、微距、舞臺、人像、望月、望遠(yuǎn)六個(gè)場景下表現(xiàn)都非常優(yōu)異。

“望遠(yuǎn)神器”、“人像大師”、“演唱會(huì)神器”每一個(gè)名字背后都是華為“爬北坡”的初衷，是為了更好的滿足用戶需求。技術(shù)服務(wù)于用戶需求，研發(fā)投入保證技術(shù)迭代，最終使得用戶體驗(yàn)達(dá)成超預(yù)期滿足。十年的長征，終將化作用戶指尖的從容。

這十年一路走下來，華為也建立起長坡厚雪，技術(shù)鏈的“滾雪球效應(yīng)”讓華為可以通過技術(shù)復(fù)利，建立起更高的競爭壁壘。當(dāng)一個(gè)個(gè)望遠(yuǎn)的堡壘被攻克，這些磨難也將成為華為被同行在身后遠(yuǎn)望的資本。

于行業(yè)而言，華為的每一次突圍都給行業(yè)指出新的方向，跳出低效的參數(shù)內(nèi)卷，打開格局，無人區(qū)的探索才是真創(chuàng)新。

于中國制造而言，華為帶動(dòng)供應(yīng)鏈創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了從“供應(yīng)鏈”到“價(jià)值鏈”的蛻變。中國制造不再是處于產(chǎn)業(yè)鏈的最低端，他們也擁有了“技術(shù)話語權(quán)”。

長焦技術(shù)奮斗長路，于用戶、于華為、于行業(yè)、于中國制造，帶來源源不斷的發(fā)展動(dòng)力。所有選擇捷徑的繁榮都是幻象，所有穿越無人區(qū)的跋涉必有回響。

影像技術(shù)不妥協(xié)，“一鏡雙目”終成就了新一代的“影像之王”。

冷眼旁觀 麻辣點(diǎn)評 深入分析

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