在雙鏡頭年代,你的手機鏡頭已經不再是鏡頭

相機元件廠商未來將面對巨大的挑戰。以往只提供硬體平台的他們,將要進一步提更完善的相機算法方案,更可能要與手機晶片製造商合作,把計算能力和影像計算整合,並為未來的手機元件產業帶來更大的衝擊。
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本文來自 合作媒體愛范兒 ,INSIDE 授權轉載

正如不少媒體所預料,iPhone 7 Plus 進入了雙鏡頭的時代。

雖然說 iPhone 絕不是第一個使用雙鏡頭的手機,但蘋果甚少採用最前沿的技術,但往往會把還未能量產、或成本太高的新技術,透過大量生產的方式來降低售價,這些零件才能得以普及,促使整個產業跟進。

同樣地,iPhone 7 絕不是第一個採用雙鏡頭設計的手機 ,但考慮到 iPhone 的影響力,或許手機的雙鏡頭年代即將開始。

手機鏡頭的死胡同

為什麼手機要用雙鏡頭?關鍵在於手機照相能力已到了盡頭。

手機作為一個大眾化的消費級產品,一直都處於照相能力的軍備競賽之中。最初手機照相能力之爭,重點在於分辨率:由 60 萬、200 萬、500 萬、800 萬一直鬥到千萬級以上,非要把手機的畫面放大到「毛根」的階段,業界才發現手機 CMOS 的尺寸與分辨率已經去到難以共存的地步。

然後,產業之間開始不斷的增加鏡片數目、也不斷的增大鏡頭光圈、不斷的增大 CMOS 面積、不斷的加入光學防抖等零部件,直至連 iPhone 也有一個醜得不能再醜的凸出鏡頭(下圖),直至連 iPhone 也要為加入光學防抖而砍掉 3.5mm 耳機,大眾才開始留意到:手機內部已經難以單純透過硬體來提升成像能力。

更重要的是:手機廠商值得為了提升相機的成像能力而作進一步的犧牲嗎?在經濟學上有一個邊際效用遞減定律 (Law of diminishing marginal utility),指的當消費者會增加一個單位產品所取得的額外效用,會隨著數量的增加而下降,直至邊際效用達到負值時(即每增加一單位產品,效用反而減少),消費者將不會喜愛該產品。

手機鏡頭的邊際效用定律

同樣地,手機鏡頭的性能增長,也受到邊際效用遞減定律所限制。在手機鏡頭發展的初期,手機的拍攝質素實在太爛,所以我們可以每一次增加分辨率、每一次增加新的鏡片、每一次加大鏡頭和感光元件,都會帶來使用者在拍攝體驗上的成長。

但是,成像能力到了 iPhone 5s 開始進入死胡同。

當時就有不少評測者,開始把 iPhone 5s 與專業級的單鏡反光相機 (DSLR) 相比;但這絕不是指 iPhone 5s 的真的達到專業級相機的水平,而是指一般使用者開始不太在意手機與專業級相機照片的細微差距 ── 儘管對於攝影愛好者來說,差別是巨大的。後來,華為偷偷的把佳能相機的照片,偷偷扮成是旗下手機拍攝的照片(下圖),就已經反映了就連廠商也覺得普通使用者根本也不在意,所以才敢指鹿為馬。

當普通使用者已經不再重視那些「細微」的成像提升,但手機公司為了與對手競爭,仍然肆意的把相機元件提升, 直至 iPhone 6 那個醜陋的「凸鏡頭」後,導致怨聲四起,業界才開始留意到:手機的空間已經不容我們無限量增加提升成像能力

當年使用者會被 iPhone 5s 的鏡頭所打動,但很難再為 iPhone 6s 的鏡頭而心動。同樣地,我們不是說單鏡頭不能再繼續提升, 但改良鏡頭時所付出愈來愈多的成本、在機身裡所作出愈來愈多的妥協,只能換來攝影愛好者的讚美,但對於一般消費者來說,卻是愈來愈微不足道

故此,廠商必須在最小的犧牲下,為使用者帶來最新的價值。所以,雙鏡頭就應運而生了。

手機鏡頭作為感應器

雙鏡頭的重要性在哪裡?因為它拍出來的不光是「成像」,而是「數據」。

請不要光是把「相機」視作為「相機」,要把它視作為「感應器」,就知道它的潛力所在 ── 有了相機,你可以把平板當成掃描器 (Scanner);也可以把平板當成是擴增實境 (Augmented Reality) 的螢幕。

事實上自手機進入智慧化時代開始,開發者就不斷為手機鏡頭加入「拍照」以外的新功能 : Scanner Pro 會把手機鏡頭當作掃描器 (Scanner),許多軟體也大量把手機鏡頭當成二維碼掃描器,甚至用作行動支付之用;也有程式能把鏡頭用作測距,或是把鏡頭作為 AR 運用。

儘管照相機進入數位化已經有不短的日子,但一直以來手機廠商重視的是「成像」不是「數據」,所以大家的關注點仍然是「光學」。直至 HDR (High Dynamic Range) 流行後,手機廠商才開始採用多重照片合成,來改善相片品質。

蘋果在 2011 年的 iPhone 4s 開始,在 SONY 的 CMOS 以外再自行研發自家的圖像訊號處理器 (ISP, Image Signal Processor),在 iPhone 5s 發佈會中,蘋果展示 iPhone 如何在一次的拍攝中生成海量的照片,再合成最好的照片(下圖)。當中的每一次光學成像,在處理器中已經不再是單純的光學影像,而是數據和算法。

同樣地,雙鏡頭的重要性並不是因為它有雙鏡頭。

單純從硬體來看,雙鏡頭拍出來的成像,極其量就是兩張不同像素的照片,單獨看起來意義不大。但如何發揮雙鏡頭的優勢,關鍵已經不單單是光學,而是合成算法 ── 蘋果近年雖然在人工智慧上默默無聞,但實際上他們早就對此深度研發;剛好在 iPhone 7 的發佈會上,蘋果高層 Phil Schiller 指出,他們在 iPhone 7 的鏡頭裡大量使用機器學習 (Machine Learning)(下圖)。

簡言之,未來手機鏡頭將會步入新的時代:影像算法和人工智慧。

雙鏡頭的「感應器」作用

目前的消費級設備上的雙鏡頭運算,主要以兩種方式為主,一是雙目「疊加」,二是雙目「視差」。

手機的雙鏡頭運算,目前主要以「疊加」來增強攝影功能。HTC One 和 iPhone 7 一樣,均以雙鏡頭為手段,讓手機在沒有變得更厚的情況下,把兩個影像數據對比,然後進行像素疊加,借此達至無損/低損的數碼變焦功能。

而華為在雙鏡頭的處理則有點不同:它們以一個黑白、一個彩色的鏡頭組合,利用黑白感應器有更佳光線感應能力的優勢,再把彩色鏡頭的色彩訊息疊加,借此取得更好的低光拍攝能力。不過,兩者都可以把不同焦距的效果疊加,然後讓使用者能在後期調整景深。

相反,目前不少非手機設備的雙鏡頭運算,卻是以「視差」來測距,借此進行 3D 建模。目前的體感遊戲設備、VR 設備、以致無人機和無人駕駛汽車的自動避障功能,均過雙鏡頭攝影機透過鏡頭之間的距離,使影像出現「視差」,然後再把兩個不同的影像數據對比,用三角算法計算出鏡頭與對像之間的距離(下圖),並即時繪畫立體影像,借此渲染虛擬影像、或計劃安全的行駛路線。

然而,由於 VR/AR 技術、以及自動避障技術愈來愈流行,導致早前不少媒體誤以為 iPhone 為首的雙鏡頭陣營,將會把手機帶到 VR 世界裡。

問題是「雙目疊加」和「雙目視差」的設備,在目前的科技下仍然是個矛盾命題:雙鏡頭的兩個影像的差距愈少愈好,系統才能更準確的把影像無瑕疊加,故此,兩個鏡頭必須盡量靠攏在一起;但 VR/AR 所用的雙目視差,兩個影像必須有夠差距,兩者之間的夾角才能增加,運算精度才能提高,所以兩個鏡頭之間的距離必須愈遠愈好。

除了是雙鏡頭距離之間的矛盾之外,目前使用雙目視差來進行 3D 建模,所需要的計算能力遠遠比影像疊加要高。大疆 Phantom 4 就以專門的 FPGA 來進行雙目運算,而 HTC Vive 更需要高端桌面電腦來能推動,而坊間大部份的無人駕駛汽車也要使用「核彈頭」級別的專門圖像處理器來計算。但以目前手機晶片的處理速度和手機的續航力來說,根本不足以進行 3D 建模。

簡言之,iPhone 在短期內,不可能透過雙鏡頭做到任何與 VR/AR 有關的事。

但是這代表蘋果「未來」真的不可能透過相機頭加入 VR/AR 陣營嗎?我們並不知道。但是,蘋果 CEO 庫克對 VR 和 AR 兩者,他們更重視的是 AR。而 AR 正是需要大量使用鏡頭作感應器的交互方式。

也許 iPhone 在今天的水平仍然不足以在 AR 做些什麼事,但蘋果在 iPhone 7 上開始,累積雙鏡頭的算法,等候幾年後的硬體爆發時,就可能是時候了。

手機攝影將會進入新時代

雖然如此,也許目前的科技未能協調兩者的矛盾,但在雙鏡頭的帶領下,未來手機攝影仍然不可避免的進入「智慧」、甚至是「電腦視覺」的時代。

製造手機的時代已經改變,手機廠商將很難光以強大的供應鏈能力,以採購元件和把開源系統稍稍改進,就能推出手機。所以,沒有算法和人工智慧技術的廠商,將會愈來愈吃虧。

蘋果也是一樣。iPhone 7 Plus 的虛化效果比起先前引入雙鏡頭的手機廠商來說還不錯,但從攝影師的角度去看,這些照片(下圖)距離相機還是有很長的距離。而且與通過光學效果實現虛化相比,蘋果在現階段的數位算法還不能達到這個水平。

很明顯,蘋果在這方面還有很長很長的路要走。

同樣地,相機元件廠商未來也要面對巨大的挑戰。以往只提供硬體平台的他們,將要進一步提更完善的相機算法方案,更可能要與手機晶片製造商合作,把計算能力和影像計算整合,並為未來的手機元件產業帶來更大的衝擊,就例如高通 (Qualcomm) 就準備好雙鏡頭模組方案,手機廠準備打開錢包買新組件吧。

且讓我們拭目以待,這一次的雙鏡頭革命會如何改變手機生態吧。


以前瞻眼光展開電動化車款轉型,Lexus HEV 油電複合車獨步全球

早從2005年便投入電動化轉型研發的Lexus, 在15年前就推出全球首款豪華油電複合車(HEV, Hybrid Electric Vehicle),透過兼顧油耗環保與優異性能等多重優勢,成為消費者踏入電動化領域最佳首選。
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Photo Credit:Lexus
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時間回到 2005 年,Lexus 獨步全球豪華車廠,率先推出首款 HEV 油電複合車 RX 400h,不僅成為電動化豪華先驅,經過多年的發展,更奠定在此領域不可撼動的領導地位。在純電車款尚未普及前,Lexus 便已佈局油電複合動力產品線,提供消費者務實且環保的豐富選擇。從這一點就能看出 Lexus 的精準眼光,而在油電複合動力領域耕耘多年的 Lexus,至 2020 年為止已累計減少全球約 1900 萬噸的二氧化碳,成為其他品牌的比較標竿。

以深厚技術為基礎 破除 HEV 為轉性過渡產品迷思

10 幾年下來,Lexus 在油電複合動力領域累積深厚實力,並不斷突破,陸續推出首款後驅油電複合車(HEV, Hybrid Electric Vehicle)-GS450h、首款 V8 引擎 HEV-LS 600h ,現在更打造出業界最為先進的第 4 代 Hybrid 系統。Lexus 針對不同的動力及操駕需求,推出多元的電動化車款。證明了油電複合車 HEV 並非純油轉純電的過渡性產品,而是能夠滿足消費者需求的務實之選。

其關鍵就在於「均衡性」,油電複合動力系統除了可以寧靜行駛,動力輸出同樣飽滿卻較為平穩順暢,因此駕駛無須重新適應過去多年來習慣的動力特性,無痛轉換加上養護方便,又兼顧高油耗經濟性的優勢,Lexus 旗下 HEV 油電複合車款可說是面面俱到。

而目前最先進第 4 代油電技術,最具代表性的產品就屬 LS 與 LC 車系的 500h 車型,採用 3.5 升 V6 引擎為基礎,並首度換上鋰電池,因此綜效馬力輸出比過去更好,且作動效率更佳。另外最關鍵為具備 Multi Stage Hybrid 科技,除了原本 ECVT 變速系統之外,後軸再增加一具 4 速變速箱,提供更強勁的加速感受,並能在高檔位駕駛時有效降低引擎轉速,進一步達到節能目的。

全球屢創佳績 深受台灣市場肯定

Lexus HEV 油電複合車自從推出以來,就一直受到消費者高度支持,不僅在全球市場交出好成績,在台灣同樣也引領著豪華油電市場發展。Lexus 品牌於全球約 90 個國家銷售,截至 2021 年 4 月底為止,電動化車款累積超過 200 萬輛販賣,占比品牌整體銷售量高達 33%,累計減少二氧化碳排放超過 1,900 萬噸,換算約等同 30 萬輛新車的碳排量,可說成果卓著!

而台灣市場方面,1999 年 Lexus 引進 RX 車系,一上市旋即獲得消費者熱愛,打下在豪華 SUV 市場的重要地位,並創下驚人的銷售記錄,2006 年導入油電複合動力車款- RX 400h 以來,便以獨跑之姿持續領導豪華油電市場走向,目前 Lexus 在台灣市場已經達成全車系都有油電複合動力 HEV 動力選擇,遙遙領先其他對手。

堅強產品陣容佈局 顛覆傳統豪華定義

作為第一款在台灣推出油電複合動力車型的產品,RX 的油電複合動力車型受到許多關注,小改款時,除了調整車款外觀特色帶來更為精緻與豪華的風範,內裝配備亦有所提升,觸控式中控螢幕和搭配 remote touch 操作介面,操作體驗直覺便利。另外還新增 6 人座設定,第二排座椅採用 Premium Captain Seat,乘客可在 2、3 排座椅間穿梭,同時大幅提升車室使用便利性。

RX 450h 全面創新 豪華新視野。/Photo Credit:Lexus

RX 450h 亦在先進安全科技上搭載豐富配備,全車系標配全速域 DRCC 雷達感應式車距維持定速系統,支援跟車到停與重新起步,加上 LTA 車道循跡輔助系統、ICS 智慧停車輔助系統,以及 RCTB 後方車流煞車輔助系統等駕駛輔助功能,確保減少長途行車疲勞,並降低因疏忽而產生的事故意外。搭配增加焊點與膠合部位,提升車身剛性,讓駕駛同時擁有安全性和駕馭樂趣。

另外同樣也屬於 Lexus 核心 SUV 產品的 UX,乃是品牌最年輕的成員,採用 GA-C 平台打造,擁有高剛性、低重心、充滿駕馭樂趣的特性。其中 UX 250h 搭載最新第 4 代 Hybrid 系統,擁用更佳的作動效率,以及高達 41% 的熱效率,使得 UX 250h 得以兼顧優異動力輸出、絕佳油耗表現。

UX 250h 油電複合動力車型搭載最新第 4 代 Hybrid 系統,非常吸引年輕人的目光。/Photo Credit:Lexus

Lexus 持續進化的腳步絕不停歇,即便在 HEV 領域獲得了卓著成就,但仍不斷探索各種未來可能與更多元的電動動力組合,Lexus 將持續部署 Lexus Electrified,像是電動車(BEV, Battery Electric Vehicle) UX 300e 不久的將來將於台灣上市,敬請期待。

想要瞭解更多關於 Lexus Electrified 的詳細消息?您可至 Lexus 官方網站獲得詳細資訊。更不能錯過後續即將推出 Lexus Electrifired 概念的動畫報導文章,所有想知道的大小事情,通通一次滿足!