手機雙鏡頭相機功能演化史 - 電腦王阿達

隨著智慧型手機硬體發展越趨成熟，為了創造差異化，各手機大廠在相機規格不斷進化，由過去相機畫素提升、自拍功能強化、大光圈、感光元件的強化、支援手動的專業模式，到強調防手震(OIS/EIS) 、快速對焦(PDAF/雙核對焦..)都已經越來越普遍，雙鏡頭相機則是最夯的設計。

雙鏡頭相機設計2011年2月就開始導入，不過雖是雙鏡頭但功能卻大不同，由早期的3D裸視、Duo景深相機、標準與超廣角雙相機、黑白+彩色相機到iPhone 7 Plus所推出的標準+遠景(光學變焦)雙相機..。由於 Apple iPhone8及Samsung Note8都傳出將具備新一代的雙相機功能與應用，雙鏡頭相機將是2017年旗艦機競逐的功能之一。以下針對雙鏡頭相機功能演化史做一整理來了解其前世今生:

 

 

1. 雙鏡頭相機機型與占比:

2009年阿凡達電影上映全球熱賣掀起3D電影熱潮與相關應用，為了支援3D拍照的手機，2011年 LG與HTC推出可拍攝3D影像及裸視3D的手機 ，於使在手機上首次出現雙鏡頭相機。後來HTC 在2014年推出首款支援Duo景深的M8、LG在2015年推出前雙廣角鏡頭的V10及2016年4月推出主雙廣角相機G5、華為推出黑白+彩色相機的P9/P9 Plus、Apple iPhone 7 Plus則推出的標準+遠景(光學變焦)雙相機..讓雙鏡頭相機應用變得相當多元。

 

 

由於雙鏡頭相機已經發展超過六年，衍生出不少機型，在台已上市機型超過20款，全球已知支援雙鏡頭相機手機則超過30款。台灣市售的雙鏡頭相機手機詳細功能比較表請詳見【這篇】。

 

 

根據ET News預估，全球雙鏡頭相機佔全體智慧型手機佔比將由2016年的5.1%到2017年將大幅成長到16.4%，預估到2020年將達33.8%，將是各手機大廠競逐的一項熱門硬體功能。

 

圖片來源: Digitimes

 

2. 雙鏡頭相機的前世今生:

A. 3D拍攝與裸視3D雙鏡頭相機:

2009年阿凡達電影上映全球熱賣掀起3D電影熱潮與相關應用，LG與HTC相繼在2011年推出Optimus 3D與EVO 3D可以支援3D拍照的手機。這兩台手機都是內建兩個 500 萬畫素相機模組，可以用來拍攝完整的 3D 相片或720P 3D影片。手機生成的 3D 影像，能直接在螢幕上呈現，不需要有 3D 顯示器就能觀看。不過，由於當時手機的硬體規格並不頂尖加上3D影片的應用後繼無力，3D雙鏡頭手機風潮也就曇花一謝。

 

 

 B.Duo景深相機:

HTC在 2014年推出全球首款 Duo 景深相機～HTC One M8，採用華晶科的UltraPixel with Duo Camera的雙鏡頭技術。Duo Camera分為主鏡頭與副鏡頭，主要是透過手機背後的兩個鏡頭共同運作，其中下方較大的主鏡頭負責捕捉影像，而較小的副鏡頭則用來記錄環境深度資料（depth information），這樣使用者事後就能透過操作介面來改變對焦點位置，以達到類似Lytro在2011年底推出的光場相機類似的拍攝效果。

 

 

不過，HTC One M8的主鏡頭的照相畫素只有400萬與當時各手機品牌競相追求照相畫素的主流不一樣，雖然HTC One M8的銷售狀況不錯但並未掀起其他業者跟風，除了HUAWEI 有推出景深相機Hornor 6 Plus外，只有HTC推出後續拉高相機像素的Butterfly2、M9+極光版及Butterfly3。隨著HTC在全球智慧型手機市場的式微，DUO雙鏡頭相機只有雷聲大雨點小，消失在歷史洪流之中。

 

 

C. 超廣角+一般雙鏡頭:

LG 在2015年11月在台推出V10，內建兩個500萬畫素的80° 一般鏡頭與120° 超廣角鏡頭。雙前鏡頭的設計可以在自拍時選擇標準或廣角視野，120° 廣角鏡頭能夠捕捉整個背景，又或是團體自拍全都入鏡，讓你可以在著名景點拍下讓人讚歎的全景自拍，或輕鬆地與朋友來個大合照；80° 標準鏡頭則能拍攝精彩的自拍特寫。

 

 

LG在2016 MWC發表的 G5，則將雙鏡頭設計改成後置主相機，具備一般78° 鏡頭的1600萬像素相機及135° 的超廣角鏡頭的800萬像素的相機。其中，135° 超廣角鏡頭可以提供比其他智慧型手機相機更加寬廣1.7倍的視角，更超出肉眼視角15度，讓使用者輕易拍攝更多景物、更高的建築，以及人數更多的團體照，而無需再自行遠離拍攝物。

LG所推出的一般+ 超廣角鏡頭是個相當實用的雙鏡頭應用設計，不過目前仍只有LG在孤軍奮鬥，推出後續的V20及G6，變成只是LG手機的特色而已。

 

 

D.黑白+ 彩色雙鏡頭:

Huawei 在2016年與徠卡合作推出首款具備黑白鏡頭 + 彩色鏡頭的P9及P9 Plus。

 

 

黑白+ 彩色雙鏡頭分別記錄色彩和明暗信息，透過黑白鏡頭獲取圖片的光亮強度來對圖片暗光補償，兩個攝像頭可同時工作合成擁有更多細節和更少噪點的照片，既保留了彩色相機的豐富色彩，還擁有了黑白相機純凈的畫質。

目前黑白+ 彩色雙鏡頭除華為相繼推出接續機型~Mate9/Mate9 Plus及P10/P10 Plus外，小米 5s Plus及Nubia Z17 min也加入採用黑白+ 彩色雙鏡頭設計陣容。不過，黑白+ 彩色雙鏡頭設計目前仍是華為推廣為主，成了其旗艦手機的特色之一。

 

 

D.標準和遠景雙鏡頭:

Apple於2015年4月以2000萬美元併入主要開發行動裝置上高性能、體積小的多光圈相機模組（multi-aperture camera）及優秀的雙鏡頭影像處理能力的以色列LinX Computational Imaging照相技術公司，不少科技媒體就開始預測Apple將推出內建雙鏡頭的設計。果如業界預測，Apple於2016年9月推出具一倍標準與二倍望遠的雙鏡頭的iPhone 7 Plus。

 

 

蘋果「雙鏡頭」設計可以運用2顆不同焦距(焦距 4mm 光圈 f/1.8及焦距 6.6mm 光圈 f/2.8)的照相鏡頭模組，兩顆相機鏡頭可用於標準和遠景模式，可在兩種不同焦距之間切換，將同時抓取2種不同焦距的照片圖像。iPhone 7 Plus 第二顆鏡頭可以提供 2x 光學變焦，且數位變焦長達 10x。由於iPhone一直是智慧型手機新技術的領頭羊，標準與遠景(光學變焦)變成了不少中國品牌如小米/OPPO/Huawei/VIVO…致敬對象。

 

 

向來也愛致敬iPhone的三星迄今並未推出任何雙鏡頭相機手機，三星首款雙鏡頭相機手機應該會是Samsung Galaxy C10，目前實際運用的技術尚不明朗。C10若沒意外應該是比較C9 PRO乃是專為中國大陸市場所設計的機型(台灣或許也會引進)，主要是用來對抗OPPO R11 Plus，應該也是採標準與望遠的雙鏡頭設計。

 

圖片來源: 網路

 

今年最受矚目的雙鏡頭相機非八/九月將上市傳言將具備縱向雙鏡頭功能的Samsung Note8及Apple iPhone 8系列莫屬。

三星Note 8的雙鏡頭設計則是光學變焦+廣角相機的結合，外界推測是具備1200萬畫素鏡頭支援3倍光學變焦、採用廣角設計及雙核對焦+1300萬畫素鏡頭則是長焦鏡，兩個鏡頭都是6片鏡片設計，都支援防手震功能。

iPhone8系列除具備標準和遠景模式雙鏡頭功能外，縱向雙鏡頭排列並在中間加入不知名的感測器設計似乎代表將具備3D 感測鏡頭，外界預測iPhone 8 前後鏡頭可能將會有支援 3D 拍攝功能來分析用戶周遭的環境，將可應用於臉部辨識功能、「AR 擴增實境」應用及遊戲。

 

圖片來源: 網路

 

3. 雙鏡頭相機將是主流或是噱頭?

雙鏡頭相機設計隨知名品牌相繼加入陣容越來越夯，不同的設計概念也帶來不同的拍攝體驗，如背景虛化(DUO)、背景更換(廣角)、暗光效果(黑白+彩色)、光學變焦(標準+遠景)..。不過，仍有些品牌不為所動，包括SONY與美圖，連雙鏡頭相機始祖之一的HTC也未加入這波雙鏡頭相機競逐行列，Android龍頭的Samsung也遲未將雙鏡頭相機當作主軸。

SONY及美圖的產品經理都不約而同認為把單鏡頭做到極致帶來高畫質體驗遠比雙鏡頭帶來噱頭還重要。Sony Mobile資深產品經理Kiyama Yosuke表示:「索尼內部曾對是否使用雙鏡頭進行過討論，但最終大家還是決定將注意力集中在單鏡頭的創新方面。」 在修圖APP執牛耳的美圖CTO張偉表示:「對美圖公司來說，雙鏡頭是個很好的趨勢，但不認為趨勢就要馬上去做出東西來，雙鏡頭主要是透過深度圖去模擬景深，但是可以看到市面上所有雙鏡頭手機的深度圖都很糟糕，主要是手機拍下去後，要在幾百毫秒之內，就得反映出來，但是越要做出良好的算法，所需要的精度跟運算之間就要取得平衡，這需要一些技術過度跟克服，這包括硬體方面。好比說兩顆鏡頭拍攝效能差異太大，或是組裝過程中，演算法做得不錯，可是一致性卻不好，這些對於最終成果也就變得很不好。」

換言之，這些廠商遲未將研發重心放在雙鏡頭設計大都是考量雙鏡頭的設計需要有強大的雙鏡頭相機演算法的優化技術，且第二相機通常只是輔助效果，照片成像品質還是得靠第一相機的性能。當雙鏡頭技術不夠成熟，不如先把單鏡頭做到極致比較重要。由DXOMark針對市售手機的相機功能做評比來看，評分前十名只有Huawei P10擠入其中，可見雙鏡頭相機雖然可以帶來特殊功能但對於相機本身成像品質因運算法的取捨反而有所犧牲了。

 

 

人類有兩隻眼睛，沒有兩隻眼睛沒辦法區分距離，隨著iPhone8/Note8加入雙鏡頭相機，未來一定有越來越多很多雙鏡頭手機。只是相較於各廠商在單鏡頭相機演算法的優化技術越來越成熟，雙鏡頭相機因技術仍在發展中，目前噱頭成分大於高品質影音體驗。Apple iPhone 8的AR的運用將是是否可以將雙鏡頭設計更上一層樓的關鍵，不過AR/MR的技術門檻頗高，恐怕不是中國品牌短期間有辦法致敬的。