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近期多支手機都搭載著4800萬畫素的相機,主打高畫素、大尺寸感光,連自拍相機也有不少支手機提升至了3200萬畫素,然而4800萬畫素是真的對手機拍照有提升,還是各廠為了噱頭又創造出的行銷名詞呢?
本篇文章將會先為您講解手機是如何"拍出一張照片",再帶入這4800萬感光元件的特別之處,最後結論。
如您對技術細節沒有興趣,可下滑至結論部分

1科普手機如何拍出一張照片?

首先我們來了解一張相片是怎麼被拍出來的,相機有兩個重要組件 1.鏡頭 2.感光元件
光線穿越鏡頭,抵達感光元件,感光元件捕捉影像訊息
相機組件.jpg

而感光元件又是如何捕捉影像訊息的呢?

我們都知道光的是三原色 - RGB,任何顏色都可由RGB組成,而感光元件由許多像素(Pixel)組成
然而像素只能採集亮暗訊息,是無法直接感知顏色的,故拜爾濾色鏡(Bayer filter)上場。

拜爾濾色鏡 Bayer Filter.jpg

拜爾濾色鏡(Bayer filter) 是一種將RGB濾色器排列在感光元件上的彩色濾色陣列,分別由紅(R)、綠(G)、綠(G)、藍(B) 組成 (RGGB),在濾鏡的每個顏色底下都有個Pixel用來感光。
所以感光元件的各個像素並非一次獲取所有色彩訊息,而是"只"感測單個 "紅" "綠" 或是 "藍"
1280px-Bayer_pattern_on_sensor_profile.svg.jpg

而由於人眼對綠色較敏感,所以綠色占50%、紅色&藍色各占25%。

由於每個Pixel都只能感知一種顏色,故每個Pixel都會缺少另外兩種顏色,此時要產生出彩色(RGB)就得靠 "猜" 顏色,甚麼意思?

例如濾鏡為紅色的Pixel,其缺少綠色及藍色的感光值,所以它將分布在四周圍的綠色及藍色Pixel感光值取平均,得出自己Pixel的RGB值,這個過程就是"猜色"。
專有名詞為 :
去馬賽克(demosaicing)

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圖片引用自 Google AI Blog

所以複習一下,感光元件藉由每個像素(Pixel)讀取單一的 R / G / B 值後,藉由"猜",得到每個像素的RGB值,藉此獲得彩色照片。
那回到我們今天的主題,4800萬相機又跟這些有什麼關係呢?
關係可大了! 手機的這些4800萬相機 / 4000萬相機採用了另一種濾鏡排列方式,叫做 Quad Bayer,三星稱它為 Tetracell,下一章節我們來談這東西!

2科普Quad Bayer

Quad Bayer / Tetracell ,則是另一種濾鏡顏色排列,將4個同樣顏色的像素排列在一起,而之所以這麼做是因為Quad Bayer可以同時達到高畫素&大單位像素,怎麼說?
之前有提過,相機感光元件畫素越高,解析力越好,但是感光能力較差;而單位像素大感光能力好,但解析力較弱,但是如果我把感光元件的像素排列方式改成Quad Bayer,我就可以同時有著單位像素大 & 高畫素的優點,
原理如下,當光線不佳需要感光能力增強時,我把4個同樣顏色的像素合併當作一個像素時,畫素從4800萬降低到1200萬,但是單位像素卻變成了1.6μm,藉此犧牲解析力,提升感光能力;
而光線良好時,不合併像素,藉此獲得好的解析力。

Bayer filter.jpg

甚至,部份此型感光元件還有支援雙ISO (IMX586 / IMX600 / IMX650),可以同時曝光亮部及暗部,合成HDR照片
Quad Bayer HDR.jpg

那說了這麼多,這4800萬相機不是超棒的嗎?
nono~ 以上都是理想情況,然而真實世界並不是這麼理想的,
首先,因為0.8μm的單位像素太小了,所以除非是大太陽的情況下,否則多數情況還是只能用1200萬模式拍照 (合併像素),且因為感光元件體積較大,然而手機空間有限,所以多數搭載此感光元件的手機放不下OIS(光學防手震),導致低光源環境下的拍照效果反而更差。且因為此種感光元件是新推出的,所以很多廠商都還沒有調整好,導致拍照效果不如舊款機型。

甚至三星推出的 GM1 / GD1 感光元件壓根就不支援各個像素獨立輸出,而是4個像素直接自動合併,意思就是,它與一般的1200萬感光元件沒有不同的,只是想順便搭上順風車罷了。

結論4800萬相機有比較好?

所以綜合來說 現在手機搭載的 4800萬相機 / 3200萬相機 真的有比較好嗎?
其實沒有,以前舊的感光元件,如 : IMX363 / 362 甚至可能可以達到更好的表現,看看三星S10那顆1200萬的相機依舊領先許多同行就可得知了。

所以選購手機有需要特別去挑選4800萬的嗎?
沒有必要,因為這東西目前還是噱頭居多,「底大一級壓死人」,這句話許多人都聽過,但是想壓死人,廠商得先會駕馭它,也許哪天廠商都摸透了這類型的感光元件,如 : 華為,那到時再來吹噓自家的相機有多麼強大吧!
但是要注意的是,這不代表搭載4800萬相機的手機都不能買呀! 只是說你不用特別去挑有4800萬的。

 

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