後置三鏡頭相機手機懶人包

相機功能一直是智慧型手機最重要的功能之一,為在手機相機設計創新突破,華為今年五月發動奇襲,率先推出採用【後三鏡頭+前一鏡頭】相機的Huawei P20 Pro,獨特的相機設計獲得DxOMark評分目前最高評價,頗受好評。為了迎接多鏡頭相機商機,LG日前新推出用【後三鏡頭+前二鏡頭】相機的LG V40 ThinQ,Samsung 也隨後推出搭載【後三鏡頭+前一鏡頭】相機的Galaxy A7(2018)及搭載【後四相機鏡頭+前一鏡頭】相機的 Samsung A9 Star Pro,Nokia 9將具備後5+前1鏡頭設計,明年Android手機多鏡頭相機設計的風潮似乎不可擋。

智慧型手機相機鏡頭數量發展的歷史沿革為何呢? 目前三鏡頭相機有哪些? 三鏡頭的鏡頭組合為何呢? 與雙鏡頭相比,有哪些優勢與缺點呢? 以下做一解析與整理:

 

 

1.手機相機鏡頭數量發展的歷史沿革:

智慧型手機的照相功能的發展前期主要是由【後置1主相機】,到【後置1主相機+前1視訊相機】,到【後置1主相機+前1自拍相機】。由於3D應用正夯,2011年LG與HTC 相繼推出Optimus 3D及EVO 3D率先掀起【後2+前1鏡頭】相機的開端。

 

2016年起LG、華為、Apple相繼推出【後2+前1鏡頭】相機設計的旗艦手機,雙鏡頭手機正是躍為各品牌旗艦手機的主流設計。

 

Alcatel在2017年推出【後2+前2鏡頭】相機的Alcatel Flash 將手機的相機鏡頭推向四顆,不過當時並未受到太多注目。今年起,倒是不少中價位的手機如Asus Zenfone 5Q及Huawei Nova 3也推出【後2+前2鏡頭】相機,殺出一條血路。

 

Huawei2018年五月率先推出採用【後3鏡頭+前1鏡頭】相機的 P20 Pro叫好又叫座,正式掀起Android手機陣營朝四個以上相機設計的序幕。LG V40 ThinQ率先採用【前2後3鏡頭】相機設計,Samsung A7 (2018)則是【後3鏡頭+前1鏡頭】相機設計。

 

無三不成禮,Samsung日前更推出搭載【後4+前1鏡頭】鏡頭相機的 A9 Star Pro(2018),網傳Nokia 9更是搭載後置5個鏡頭相機,Samsung S10也傳聞採用【後4+前1鏡頭】鏡頭相機,智慧型手機Q4起興起四顆以上多鏡頭相機設計之風潮似銳不可擋。

 

根據市場研究機構的報告指出,2018年有30%的智慧型手機將採用雙鏡頭,2019該比例將成長至50%。智慧型手機市場花了超過十年時間才將手機相機設計主流由1個變成三個(後2+前1或前2+後1),外界預估四個以上相機鏡頭的相機方案將會在兩年內成為主流。

 

2.多鏡頭相機的設計的作用為何?

A.雙鏡頭相機功用:

過去智慧型手機受限於體積與成本考量。大都只在手機前後各搭載一個鏡頭相機,隨著智慧型手機硬體發展越趨成熟,為了滿足拍照廣角、變焦..等類單眼相機效果功能,雙鏡頭相機在2016年起成為最夯的硬體設計。

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、標準+遠景(光學變焦)雙相機..,不同雙鏡頭相機設計補強單一鏡頭相機光圈及廣角固定的不足。各品牌偏好的雙鏡頭設計並不相同,滿足不同拍照需求。

 

B.三鏡頭相機手機功用:

三鏡頭設計乃是在原有雙鏡頭基礎下,額外提供一顆相機,以期可以帶來更強大的變焦能力以及更好的畫質。

三鏡頭相機設計有何作用呢? 根據目前已知的產品資訊來看,目前應該至少有四種三鏡頭相機的設計組合,包括【彩色RGB+單色Mono+望遠Tele】、【廣角RGB+超廣角RGB+望遠Tele】、【廣角RGB+超廣角Mono+景深DOF】及【廣角RGB+望遠Tele+摺疊望遠folded Tele】等設計。

 

a.【彩色RGB+單色Mono+望遠Tele】:

採用【彩色RGB+單色Mono+望遠Tele】三鏡頭的代表性手機就是Huawei在2018年5月推出P20 Pro。

 

Huawei P20 Pro後置主相機搭載4,000萬畫素彩色鏡頭、2,000萬畫素黑白鏡頭及800萬畫素長焦鏡頭。

Huawei P20 Pro 採用【彩色RGB+單色Mono+望遠Tele】三鏡頭設計,藉由將彩色攝影機(Camera II)輸出訊框與單色攝影機(Camera I)輸出訊框融合,取得兩倍的光線,大幅改善SNR,可以支援更佳的光線敏感度,並且有較大的重疊視野(field of view,FoV)。這樣的三鏡頭設計可以在低光線環境下展現強大效果,這也是為何Huawei P20 Pro在夜拍上目前無人可敵的原因。

不過,【彩色RGB+單色Mono+望遠Tele】三鏡頭設計最顯著缺點是在靜態影像擷取時的快門延遲相對較高、動態錄影時的低光線拍攝性能就無法改善、三鏡頭同時運作時功耗大較容易發生斷崖式掉電狀況。

 

 b.【廣角RGB+超廣角RGB+望遠Tele】:

採用【廣角RGB+超廣角RGB+望遠Tele】三鏡頭的代表性手機就是擅長使用超廣角鏡頭的LG。LG V40 ThinQ。

LG V40 ThinQ主相機由 1,200 萬(F1.5 / 1.4μm、標準)、1,600 萬(F1.9 / 1μm、廣角)與 1,200 萬(F2.4 / 1μm、長焦)組合,廣角鏡頭拍攝廣度達 107 度,擁有 2 倍光學變焦、雙 PDAF 相位變焦;新增 Triple Preview 三重預覽功能,畫面中會即時顯示三鏡頭捕捉的畫面,讓用戶選擇最適合的視角再拍攝,還加入 Triple Shot 三重拍攝功能,可將三個鏡頭捕捉的靜態圖片拼成一段短影片。LG V40 ThinQ 前置 800 萬(F1.9 / 1.12μm、標準)和 500 萬(F2.2 / 1.19μm、廣角)兩個鏡頭,最大拍攝廣角達 90 度;擁有背景虛化技術,能自行調整須化效果。LG V40 ThinQ 支援 AI 相機、AI 快門、AI 白平衡 、Cine Shot 電影拍攝、3D 光效果、Makeup Pro 美妝、Custom Backdrop 自訂背景、AR 表情符號、HDR 10 等攝錄功能。

 

LG V40 ThinQ採用【廣角RGB+超廣角RGB+望遠Tele】三鏡頭的設計改善過去雙鏡頭相機只能讓使用者在影像品質較佳的光學變焦或是超廣角畫面中二選一,在拍攝開闊的景觀時超廣角鏡頭能避免一般採用影像拼接的拍攝模式,有助於在變焦時擷取精細的影像細節。再者,這種【廣角RGB+超廣角RGB+望遠Tele】配置大多數時間只有一個鏡頭啟動,可以更經濟的方式處理功耗且攝影機陣列順序背後的邏輯會更直接。

【廣角RGB+超廣角RGB+望遠Tele】三鏡頭的設計的挑戰在於超廣角鏡頭會有相對較高的影像失真,特別是在視訊平滑過渡、融合兩個影像甚或是工廠出廠校準程序時。再者,該設計在低光線拍攝性能並無特殊之處。

 

 

c、【廣角RGB+超廣角Mono+景深DOF】:

採用【廣角RGB+超廣角Mono+景深DOF】三鏡頭的代表性手機Samsung A7 (2018)。

Samsung Galaxy A7 (2018) 後置 2,400 萬像素 f 1.7 一般鏡頭、800 萬像素 f 2.4 120 度超廣角鏡頭及 500 萬像素 f 2.2 景深鏡頭,而前置自拍鏡頭則為 2,400 萬像素 f 2.0。

SamsungA7(2018)基本上與採用不同廣角的雙鏡頭相機手機差不多,只是拍照多了輔助的景深鏡頭,可以拍攝出較佳背景模糊的人像或特色照片。這樣的配置因缺乏望遠Tele鏡頭相機,並不適合拍攝大景照片。

 

為補強【廣角RGB+超廣角Mono+景深DOF】三鏡頭備置缺少望遠Tele鏡頭的功能,Samsung另外發表具後置四鏡頭的Samsung A9 Star Pro(2018)。

Samsung A9 Star Pro(2018)後置搭載4 個獨立鏡頭,分別是2400萬像主鏡頭, f/1.7光圈, 支援光學防手震、500萬像素副鏡頭f/2.2 光圈, 負責處理人像虛化; 800萬廣角鏡, f/2.4 光圈、1000萬像 f/2.4 x2光圈長焦鏡頭;前置自拍鏡頭方面則為800萬像素 f/1.7 光圈自動對焦鏡頭。

 

【廣角RGB+超廣角Mono+ 望遠Tele+景深DOF】四鏡頭設計基本上算是LG V40 ThinQ採用【廣角RGB+超廣角RGB+望遠Tele】三鏡頭的進階版,多了輔助景深DOF鏡頭,可以提供更佳的景深照片。

 

d.【廣角RGB+望遠Tele+摺疊望遠folded Tele】

三鏡頭相機模組另外一種組合就是【廣角RGB+望遠Tele+摺疊望遠folded Tele】。【廣角RGB+望遠Tele+摺疊望遠folded Tele】可以透過折疊式望遠鏡頭強化了入攝瞳(pupil),擷取五倍以上的光線,並達到真正5倍光學變焦,改善現行多鏡頭相機低光線拍攝性能以及光學變焦倍數不足的問題。

不過,這種設計體積大、成本高,與具備光學變焦Zoom相機功能的智慧型手機往往無法成為主流規格,目前尚無已知手機採用此設計。

 

3. 多鏡頭相機的挑戰:

多鏡頭相機在目前智慧型手機硬體差異化有限下,的確是一項很酷的行銷話題功能。不過,三鏡頭與雙鏡頭相較結構更為複雜,生產技術及軟硬體調條門檻相對高出很多。業者發展後置三鏡頭相機必須面臨【相機模組體積變大】、【相機模組成本增加】、【三鏡頭成像校準】、【三鏡頭韌體與演算法精進】、【三鏡頭韌體與演算法精進】、【三鏡頭運作產生功耗】的技術挑戰,對於業者來說都是不小的挑戰。若業者的技術層度不足,恐會畫虎不成反類犬。幸好,首次推出三鏡頭的華為P20 Pro叫好叫座,LG與Samsung承繼過去在消費電子的發展經驗,三鏡頭設計應該也有一定水準表現,算是幫三鏡頭相機手機開出紅盤。

不過,由於三鏡頭相機設計模組要成熟需要需要一定的學習曲線,在技術能量、品管、供貨能力的經驗持續累積後,相信就可以推出更成熟的三鏡頭相機產品,有別於目前雙鏡頭相機手機不同風味的拍照體驗。

 

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