新 iPhone SE 2 單鏡頭也能拍出淺景深照，這是怎麼做到的？

用單鏡頭拍出景深照並不是新鮮事，之前 iPhone XR 及更早的 Google Pixel 2 都有類似嘗試。

蘋果新推出的 iPhone SE 也是如此，但鏡頭元件過於老舊，主要功勞還是在新演算法。

▲ 左起為新 iPhone SE、iPhone 8 和 iPhone XR 的鏡頭感測器。

從 iFixit 拆解報告得知，新款 iPhone SE 某些零部件和 iPhone 8 完全相同，甚至可互換使用──就包括 1,200 萬畫素的廣角鏡頭。

「舊瓶裝新酒」對 iPhone SE 而言不稀奇。退回 4 年前，第一代 iPhone SE 也套用 5s 的外觀和大部分硬體，只有晶片和 6s 一樣，讓用戶以更低價格獲得旗艦機的性能體驗。

理論上，照搬相同的鏡頭硬體，兩者拍照特性應該也不會有太大差異。比如 iPhone 8 就不支援拍主體清晰、背景模糊的小景深照片，也就是我們常說的「人像模式」。

但查閱蘋果的支援頁面時會發現，iPhone 8 不支援人像模式，新 iPhone SE 卻有支援──哪怕兩者都只有一顆後鏡頭，且規格完全一樣。

正常情況下，手機拍「人像模式」景深照片都得靠雙鏡頭──好比人類的雙眼，位置不同的鏡頭取得兩張不同角度的畫面，然後結合視角差算出景深，做到背景有景深，保持主體清晰。

如今列表的 Plus 系列，或是近幾年 X、 XS 和 11 等，基本都是靠多鏡頭系統做到人像景深。

那麼 iPhone 的前置單鏡頭又怎麼做到？核心在 Face ID 系統的紅外點陣投影器，也能取得夠精確的深度數據，相當「輔助鏡頭」。

這麼來看，iPhone SE 能拍人像模式照片就很特殊了：一來沒有多鏡頭，二來沒有 Face ID，基本沒有硬體支援的可能性。

很顯然，蘋果在軟體層面做了些看不到的改動。

最近，第三方相機應用 Halide 的開發者 Ben Sandofsky 就透露技術原理，解釋為什麼新 iPhone SE 採用和 iPhone 8 一樣的單鏡頭規格，但卻可以做到後者無法做到的人像拍照模式。

他們表示，新 iPhone SE 很可能是「第一款只使用單一 2D 圖像，就可以生成人像景深效果的 iPhone」。

你可能會反駁，iPhone XR 不也是單鏡頭拍景深的嗎，難道 SE 就不是照搬？

然而拆解證明，iPhone SE 和 iPhone XR 的鏡頭不一樣，這也導致兩者技術有差異。

▲ 三星 Galaxy S7 系列是首次將 DPAF 技術用在智慧手機鏡頭的設備。

最重要的一點，iPhone XR 鏡頭可使用雙畫素自動對焦（DPAF）技術取得一定深度數據，而不完全只靠軟體模擬。

簡單來說，DPAF 技術相當於將鏡頭感測器的畫素點，分割成兩個更小的並排畫素，捕捉兩張角度不同的照片，就像人類左右眼。

雖然這產生的視角差不如原生雙鏡頭明顯，但仍有利演算法搆建深度訊息。

▲ Google Pixel 2、3 使用 DPAF 技術取得兩張視差圖，肉眼難以辨別，但仍可幫助圖像分割演算法判斷。

之前 Google 在 Pixel 2、3 也運用此技術達成單鏡頭拍出景深照。而在 Pixel 4，由於升級多鏡頭，視差探測明顯比單鏡頭更精準。

▲ 再來看看 Pixel 4 靠兩顆鏡頭獲得的數據，視差更明顯，也能收集到更精確的數據。

至於新 iPhone SE，由於感測器過於老舊，Halide 稱無法依靠感測器取得視差，基本只能靠 A13 Bionic 晶片提供的機器學習演算法，模擬和生成深度數據圖。

一句話解釋就是，iPhone SE 的人像景深拍攝，真的就是完全靠軟體和演算法。

▲ 使用 iPhone XR 和新 iPhone SE 直接拍這張照片。

Halide 用 iPhone XR 和新 iPhone SE 分別翻拍一張狗狗照（並非實物，只是拍「一張照片」），然後比較兩張圖的深度數據。

他們發現，iPhone XR 僅簡單圖像分割，將主體抓出來，但沒有正確辨識出狗狗的耳朵。

▲ 深度數據圖，左邊是 iPhone XR，右邊是新 iPhone SE。

但新 iPhone SE 配合 A13 晶片全新演算法，得到完全不同於 XR 的深度圖，不僅正確辨識出小狗的耳朵和整體輪廓，還分層處理遠近背景。

這種深度圖不是 100% 準確，Halide 表示，新 iPhone SE 拍攝非人臉題材時，抓圖和景深明顯沒有拍人像精確。

尤其主體和背景圖十分模糊的情況下，此時多鏡頭頭的優勢較明顯。

▲ 非人臉題材且主體和背景沒有明顯分割，新 iPhone SE 就很容易出錯。

從上圖可看到，配備多鏡頭系統的 iPhone 11 Pro，不僅能將圓木小植物輪廓完整勾出來，且還能辨識背景的遠近距離，並分層處理。

▲ 深度數據圖，左邊是 iPhone 11 Pro，右邊是新 iPhone SE。

而新 iPhone SE 儘管同樣有分層處理，但主體和背景完全融在一起，後期處理時自然比 iPhone 11 Pro 差。

▲ 實際景深樣張，左邊是 iPhone 11 Pro，右邊是新 iPhone SE。

這也是為什麼，現在新 iPhone SE 使用 iOS 內建相機應用時，只有檢測到人臉的情況下，才能啟用「人像模式」拍景深照片，其餘都會出現錯誤提示，這點和 iPhone XR 一樣。

原因仍然和蘋果演算法有關。Halide 提及名為「Portrait Effects Matte」（人像效果遮罩）技術，主要用於人像模式拍照找出精確的人物輪廓，包括邊緣髮絲、鏡框等細節，以便分割主體和背景。

目前來看，這套基於機器學習的分割技術更偏向「拍人」，可彌補 iPhone XR 、iPhone SE 這類單鏡頭手機視差數據的不足，但如果拍攝對象從人物換成物體，演算法會有一定機率判定錯誤。

至於 iPhone 11 Pro 這類多鏡頭手機，就算抓圖演算法有局限，還是可透過鏡頭硬體直接取得視差數據，所以使用內建相機時，也能在非人臉場景使用人像模式，效果不會太差。

▲ 新 iPhone SE 的前鏡頭也支援人像模式，對抓人臉準度非常高，成像差異只有散景效果。

當然，官方不支援的東西，第三方開發者還是可加以改造。如今 Halide 應用就支援 iPhone XR、SE 拍攝小動物或其他物體的景深照，背後也是利用蘋果的人像效果遮罩技術來構建深度圖，同時配合後端優化。

▲ 使用 Halide 等第三方應用，就可以用新 iPhone SE 拍非人臉題材的景深照。

總結此次新 iPhone SE 的人像景深照，算是單鏡頭手機靠軟體優化的極限了。嚴格意義得歸功於 A13 晶片，如果不是它的最新演算法，單靠一顆過時的鏡頭，SE 的拍攝體驗顯然得打對折。

這多少證明，智慧手機發展多鏡投系統仍有意義。我們可用超廣角拓寬取景視野，靠潛望式長焦獲得無損變焦照片，更別說 ToF、雷射雷達這類「特殊鏡頭」對 AR 的幫助，這些都不是單靠 OTA 升級或演算法就能做到的特性。

當然，一味吹噓、比拚鏡頭數量同樣令人厭煩，如果說硬體只是決定成像下限，那麼優秀的演算法，就能顯著拉升成像上限，甚至重新壓搾出老硬體的價值和潛力。

不知道再等個 4 年，下一代 iPhone SE 面世時，單鏡頭還能否在手機業有一席之地？

（本文由 愛范兒 授權轉載；首圖來源：蘋果）