略述智慧型手機攝影規格可能的發展(上)

作者 | 發布日期 2013 年 05 月 30 日 23:00 | 分類 Android 手機 , app , Apple
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智慧型手機中的相機功能是所有使用者最常用的功能之一,因為方便、易用,加上可輕易的分享到網路上,傳統的輕便型數位相機市場也因此飽受侵蝕,各手機品牌無論是蘋果、三星、Nokia、HTC 到 SONY,無一不在相機功能上大為著墨,市場銷售也是如此證明,消費者選購手機前無不把相機例為評估要點。




 


▲蘋果先前釋出的 iPhone 5 的廣告宣傳影片,影片道盡所有手機使用者的實際使用習慣、需求與氛圍。

 

如同數位相機的發展一樣,智慧型手機也大致遵循的路徑,強調拍照解析度都是不可避免的,不同的是,比起相機,智慧型手機空間更為有限,如何在種種限制下去發展,正考驗著各大品牌。至於智慧型手機的相機功能會朝哪一種功能發展呢?從目前各廠與相機模組廠的發展來歸納,大致可以看出以下幾個要點。

 

畫素的提昇有極限

如同數位相機的發展一樣,智慧型手機也大致遵循的路徑,強調拍照解析度都是不可避免的,不過與相機不同的是,智慧型手機空間更為有限,使用的 CMOS 尺寸較小,使用較大的片幅的感光元件的限制更多,像是三分之四吋(4/3)、APS-C,甚至 35mm 全片幅,小尺寸感光元件在擠進一定的畫素後,對解析度的提昇不見得有多大的幫助。

因此在達到千萬畫素以上後,各廠就會感到增加畫素的效益不大,畫素增速就會趨緩,開始轉以其他規格做訴求,如 HTC One 的 UltraPixel 反將畫素下降至 400 萬畫素來加大每個相素面積,即是一個例子。不過 Nokia 808 PureView 倒是一個特例,反其道而行,一舉把畫素拉到 4,100 萬畫素,再透過軟體合併輸出成 800 萬畫素的圖片,讓其比一般手機的照片有更多的細節與低光源攝影效果。

 

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HTC UltraPixel 降低畫素以求每畫素的入光量加大來獲得更好的相片色彩。

 

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▲Nokia PureView 加大 CMOS 尺寸、畫素增加到驚人的 4,100 萬,再合併成 800 來取得更多色彩細節。

 

CMOS 尺寸加大有瓶頸

與畫素息息相關的還有另一個重要零組件,也就是感光用的 CMOS 模組,目前智慧型手機的使用的 CMOS 模組都約在 1/3 到 1/4 吋左右,在這麼小的尺寸下,畫素愈多、每個畫素的面積就會變得更小,每個點分配的光線自然也減少,入光量減少,對畫質影響也有不良影響,特別是在光源不足的室內環境更為明顯。為了改善這個問題而推出的背照式(BSI;backside illumination)結構,對感光元件就有明顯的幫助。

 

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▲背照式結構把影像感測器上下翻轉,減少傳統結構光線削減與繞射造成的串擾(cross talk),對畫質有很大的改善(Source: OmniVision

 

雖然 CMOS 雖然不斷有改良技術提出,不過要提昇畫質的話,加大 CMOS 尺寸來獲得更好的品質是最明顯又有效的,不過如同先前所提,最大問題就是智慧型手機的空間有限以及如何有效控制成本了。現在除了部分刻意強調相機功能的機種會置入較大尺寸的感光元件(如 Nokia PureView 的 1/1.2 吋或 Sony Honami 的 2/3 吋),多數的機種還是會停留在 1/3 吋或再大一點,至於未來是否為加大,就看廠商與感光元件廠間如何在空間、成本與功能的限制下去拔河了。

 

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▲各種規格的感光元件的比較圖,對比出傳統 35mm 到手機的感光元件的尺寸大小。(Source: Gizmag

 

至於最近 Nokia 傳出有可能在手機上裝載光場相機(Light-field),雖然蘋果先前也曾跟推出首款光場相機的 Lytro 洽談過,本身也有一些有趣的地方,但在功能受限與發展不夠成熟下,光場相機還不可能成為主流規格。

 

高階機出現 4K2K 影片拍攝功能

在靜態照片畫素發展可能受限下,那麼動態影片的攝影功能自然會變成另一個被強調地方,特別是新一代 4K2K 解析度不斷在被提起,就連新一代的電視與遊戲器,如 Xbox One 與 PS4 也都開始支援這個解析度,加上 OmniVison、Aptina 等廠商先後推出各式的解決方案後,最快在 2013 年年底就可以看到出現可拍攝 4K2K 影片的手機了。

 

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OmniVison OV16825 便是針對手機架構的 CMOS 模組,除了 1,600 畫素的相機之外,4K2K 影片的攝影能力也是其重點之一。

 

不過隨著畫素與攝影解析度拉高,若要進行補光的話就把補光的光源亮度拉高,這也是為什麼新一代的智慧型補光燈的 LED 數量由一顆變成兩顆,純綷只是要補足這部分的不足,未來也會有雙晶封裝的可能性。蘋果下一世代的 iPhone 相機在拉高到 1,300 萬畫素後,背後補光燈多了一顆 LED 補光燈,也是這個原因。

 

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