华为李小龙深度解读:XMAGE影像技术与北斗卫星通信的研发故事

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  日前,HDC2022华为开发者大会正在召开,在大会期间华为举办了“华为手机创新技术媒体沟通会”,在沟通会上,华为终端BG手机产品线副总裁李小龙对华为Mate 50系列上搭载的XMAGE影像技术和北斗卫星短消息功能,进行技术上的深度解读与研发时的故事分享。

  

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  华为影像XMAGE三大技术突破 影像色彩自成一派

  今年7月份,华为正式宣布推出自有影像品牌XMAGE,在影像技术、风格和体验上进行升级。9月份,华为Mate 50系列搭载超光变XMAGE影像系统,现实了多项技术突破。

  XMAGE聚焦光学系统、机械结构、成像技术、图像处理四大成像模块,从光机电算四个维度,建立起XMAGE影像系统的整个体系。

  以光学系统为例,在华为Mate 50系列搭载的超光变摄像头中,采用了可变光圈的技术,在物理层面实现光圈十档可调,带来三个光学系统的技术突破。

  第一是工艺方面的突破。整个镜头模组采用高精度部件设计与组装工艺,打造了F1.4的物理大光圈。整体结构共23个精密部件,包含高精度的环形磁场微控马达、物理的光圈叶片等创新原件,最大精度达到5-10μm的微米级水平。

  第二是光量控制能力的突破。要实现可变光圈的技术方案,为不同光线环境匹配合适的进光量,进而带来最佳的成像效果,为是光学系统的技术难点。

  为了实现进光量的精确控制,华为首创了高精度全流程标定检测方案。经过20余版的叶片设计与验证,再加上一套高精度的驱动控制算法,让6个金属光圈叶片通过物理开合,实现10档光圈变化的效果。

  第三是美学设计方面的突破。高可靠美学设计是华为Mate系列的产品基因,华为首创了叶片外观一体化金属镀膜方案,叶片采用高模亮高强铝新材料,进一步减轻结构重量,实现20倍的强度提升。

  在此次华为Mate 50 RS 保时捷设计中,也引入了3.2mm的超长机械行程马达,并首次在业界采用双镜群内对焦架构设计,可以利用镜群之间的移动对焦进行二次校准,进一步提升在微距模式下的光学解析力。

  

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  而在XMAGE影像风格上,华为也确立形成了自己的色彩影像风格。

  华为建立的影像色彩研究团队汇聚了来自中国、芬兰、日本、英国等分布在世界各地的7大华为研究所专家团队,囊括了艺术学、心理学、光学、色彩科学等8大研究领域,以330万+华为新影像大赛用户的投稿作品为样本,建立起华为专属的影像风格,其特点就是:真实感、沁润感、通透感、呼吸感。

  在色彩方面,华为还联合清华大学艺术与科学研究中心色彩研究所,基于“色彩科学”体系理论基础,提炼出XMAGE风格的色彩调性。

  在XMAGE原色基础上,不改变物体的固有色、只从饱和度、明度两个维度进行调整,在保留照片内容的情况下,呈现出鲜艳和明快的调性,形成完整系统化的色彩调性体系。

  北斗卫星通信克服的技术挑战

  随后会上还介绍了华为Mate 50系列的北斗卫星消息背后的故事,在今年7月,北斗三号短报文通信功能逐渐成熟,在无通信网络的情况下可以进行双向信息的发生与接受。

  在技术研发阶段,大众智能手机想要支持北斗卫星消息面临着三大挑战。

  高损耗,华为是与北斗三号系统的GEO卫星实现短报文通信的,而GEO卫星的单星覆盖范围很广,能更好的进行抗遮蔽。

  但运行轨道高度大约在3.6万公里,而卫星越高,就意味着发射信号的传输损耗越大,地面发射的信号更加难以被卫星接受。

  低功率,高轨卫星传输的信号损耗高,就需要地面设备的信号发射功率强,但手机轻薄的机身就决定了其功率发射的器件必然很小。

  低增益,相比常规卫星电话硕大的收发天线,手机天线设备的增益也就很低。

  

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  为了解决这些技术难题,华为构建了一套能满足手机卫星通信需求的通信协议,其中包含了全新的通信体制,协议栈和应用底层协议。

  首先面对硬件功率不足的问题,华为在Mate 50系列中开发了包括高功率PA、低损耗射频链路,以及收发方向图一致的天线设计,有效提升手机长距离通信功率,减少手机与卫星之间通信的信号损耗。

  而在算法层面,华为还设计了全新的编解码算法,引入高增益的Polar编码方案,从而降低卫星通信传输过程中的干扰和噪声,提升信号解码率。

  在完成了技术准备后,为了验证卫星通信技术的可用性,华为还建立起了完整的测试、验证的闭环。

  通过专门设计的UX寻星引导向模拟卫星发出信号,利用终端设备接受信号,建立了一整套完整的北斗三号端到端星地融合通信验证系统。

  从2019年12月立项,到2020年4月完成可行性分析,再到2021年2月完成实验室联接。经历了18个月的场外测试,31个省份,戈壁、沙漠、无人区等7大地貌环境的测试,最终将北斗卫星消息功能呈现在了大众消费者面前。

  同时华为还宣布华为Mate Xs 2也将支持北斗卫星消息功能,并与11月5日起正式开启众测。


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