iPhone 15 Pro Max 採用 48MP 主鏡頭、四次反射長焦鏡頭的意義在哪,與 Android 旗艦機的應用方式有甚麼不同

2023.09.14 11:30AM
照片中包含了電腦機箱、蘋果手機、蘋果、蘋果、電腦

蘋果在 2023 年秋季公布的 iPhone 15 系列首次將主鏡頭提升到 48MP ,同時 iPhone 15 Pro Max 還在長焦鏡頭導入四次反射光學設計的 120mm 長焦鏡頭,若單看高畫素主鏡頭、反射式長焦鏡頭等關鍵字,似乎這兩項特色在 Android 旗艦機已行之有年,多數 Android 的頂級機型的鏡頭構成也都不乏這兩項元素,甚至三星還在 Galaxy S23 Ultra 使用 200MP 的主鏡頭,不過畢竟作為潮流後進者,蘋果向來是先做完市場研究後才導入技術,同時也會設法差異化,接下來筆者就以自己的理解解釋蘋果使用這兩項鏡頭模組的方式與意義。

為了彌補更高倍長焦不得不在主鏡頭使用高畫素元件

對於熟知相機硬體的攝影玩家而言應該不難理解手機相機的高畫素有那麼些醉翁之意不在酒、並非為提升畫質而來,且預設拍攝時多半會處在畫素合併模式而非全畫素輸出,以手機感光元件相對專業相機小了許多的面積,採用高畫素的意義在於提升使用上的彈性,尤其對 iPhone 15 Pro Max 進一步將長焦自等效 3 倍延伸到 5 倍,捨棄以往 12MP 元件改用 48MP 元件就顯得更重要。

倘若把這張 48MP 元件換成同樣面積與技術的 12MP 元件進行數位裁切會怎樣?答案是理論畫質還是會相對下降,因為 12MP 元件若進行等效裁切的結果只會剩下 3MP (因為 2 倍焦段等於元件的長、寬都只使用到 1/2 ,加乘下畫素剩下 1/4 ),但以一般日常拍攝至少要把畫素提升至 8MP 以上,故自 2 倍焦段後就需要數位演算法增強技術的持續介入。

以目前手機處理器 ISP 與 AI 的增強處理法的性能,進行 3 倍清晰數位變焦(意即裁切等效三倍區塊後進行影像增強)的畫質差不多就是極限、 2 倍清晰數位變焦則已達到不遜於原生焦段的畫質,高於 3 倍以上的畫質劣化就會相當明顯,如早期 Android 陣營剛導入潛望長焦時,在主鏡頭銜接到長焦的畫質也是經常被詬病的地方,即便到了現在,像是三星索性在 Galaxy S23 Ultra 再多搭載一顆 3 倍長焦鏡頭;當 iPhone 15 Pro 與 iPhone 15 Pro Max 的長焦提升到等效 5 倍時,若要維持 12MP 元件,自然在 3 倍至 5 倍之間的畫質就會成為頭痛的問題。

▲先前傳聞指稱 iPhone 15 系列的 48MP 元件是 Sony 的 Lytia 雙層光電線路技術元件、意即現行 Sony Xperia 手機的 Exmor T 元件的同級技術產物

藉由搭載大面積的 48MP 感光元件,最大的優勢就是能利用中央裁切模式裁出 2 倍焦段的等效 12MP 畫素範圍,先前筆者也在撰寫 Xperia 5 V 的 Exmor T 的使用方式時提及,但畢竟 iPhone 用戶可能不太關注 Android 陣營的資訊,筆者還是再簡單帶過真實畫素裁切相較數位裁切的優勢:雖然有效影像範圍相同,但傳統數位裁切是將已經進行過光電轉換的影像檔案裁切後再進行一次增強,等同經過兩階段的數位影像處理,像是拍完照片後再利用修圖軟體處理;而畫素裁切則是直接將中央影像的光電訊號輸出後進行增強再轉換為影像檔案,等同少了一次處理程序,像是原生拍攝的照片。

也由於數位裁切後可得到等效 12MP 的 2 倍焦段,可視為結合清晰數位變焦能將畫質的好球帶延展至 6 倍,使主鏡頭至長焦鏡頭之間的畫質不會在 3 倍至 5 倍之間明顯劣化;不過筆者還是想吐槽一下蘋果官網寫的 2 倍焦段是利用畫素 4 合 1 應該是錯誤的,畫素合併主要是使用在日常輸出與夜拍, 2 倍焦段則是使用畫素裁切而非合併。

另外, iPhone 15 全系列的 48MP 主鏡頭皆列出支援 24MP 與 48MP 高解析照片,這也暗示 iPhone 15 全系列的 48MP 主鏡頭在標準模式下皆為畫素合併後的 12MP 輸出,這也是目前手機上高畫素元件的使用常態;至於畫素合併的原理,就是把 4 x 4 畫素矩陣當中的同顏色與相同相對位置的畫素進行合併,不過以筆者對目前感光元件濾色片的認知,一般不會像蘋果示意圖將四個同色畫素構成一個矩陣,每個矩陣都會有完整的 RGB (或 RGBW )四色畫素。

四重反射長焦的目的在於縮減模組尺寸以及有利光學與相機模組化防手振

▲不同於一般潛望長焦模組使用一次反射, iPhone 15 Pro Max 採用 4 次反射

目前市面上看到 Android 旗艦手機的潛望模組多採用一次反射,利用一塊反射鏡將光線的路徑轉向 90 度之後,使原本需凸出機身的長焦光學路徑得以橫躺;然而 iPhone 15 Pro Max 則是使用 4 次反射設計,若以理論而言相對單次反射路徑的畫質會更為劣化,但從機構而言卻能使模組體積進一步縮小。

▲一次反射的整體模組偏向狹長、光線路徑直接但感光元件需轉向 90 度,四次反射的模組則可將進光至感光元件的直線路徑縮減、模組偏向方正但感光元件與機身平行

一般一次性反射的目的是把光線路徑轉向,而蘋果採用的四次反射則是把光線路徑變的曲折後縮減光學機構的「體積」,就如同把 1 公里的路程中間轉 4 次彎之後的點到點直線距離會少於一公里一樣,同時另一個重點是相較一次反射,四次反射路徑後的感光元件仍維持與機身平行,這也是蘋果採用四次反射的另一項重點。

相較一次性反射雖然使光學能轉向納入機身,但同時感光元件的尺寸也需遷就手機的厚度,且多半為了顧及長焦拍攝容易晃動,故目前多數潛望長焦模組使用的感光元件尺寸多半不大;而四次反射模組則使感光元件維持與機身平行,如此一來可相對搭載較大面積的感光元件,同時相對一次反射模組偏向狹長的模組,四次反射則可使體積壓縮為趨近方形,故蘋果得以採用原本只會出現在主鏡頭的一體式模組化防手振,將光學與感光元件包裹成一個模組、並直接對模組進行防手振。

▲相較一次性反射光學, iPhone 15 Pro Max 的四次反射光學長焦模組的佔用面積較小

雖然理論上四次反射後的畫質恐怕比一次反射劣化,然而畫質會取決於感光元件與光學設計,這也是目前還未能體驗到實機前的未知數。另外,雖然一次性反射機構由於鏡片擁有較多的移動空間,足以應用在光學變焦,不過截至目前為止除了華碩早期的 Zenfone Zoom 與目前 Sony Xperia 1 IV 、 Xperia 1 V 以外並未見其它品牌導入,主要的原因是由於變焦浮動鏡片對於畫質也會產生影響。

3 則回應

  • 就是重新定義 賣貴一點~
    2023-09-15
  • 就是重新定義 賣貴一點~
    2023-09-15
  • 多次反射多一隻鬼,不過現在靠後製應該會修正回來
    2023-09-14