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智慧型手机双光圈无感? 这样设计才能更接近手机界的单眼

2020-07-15

如果要挑出今年智慧型手机拍照的大进展,三星 S9 系列手机在镜头中加入可变式光圈,一定名列其中。S9 以虹膜叶片式技术,来让 S9 具有 F1.5 与 F2.4 具有可变双光圈,这样的设计让智慧型手机第一次有了可变光圈,有大光圈的浅景深与大进光量,并且有最佳光圈的画质。虽然在技术上对于手机史上是创举,对于知道难度与其意义的玩家有不小的惊艳,但实际使用上感受差异并不大,那应该怎幺做可以让消费者更有感呢?

智慧型手机双光圈无感? 这样设计才能更接近手机界的单眼
*from Samsung

 

多光圈行不行?

既然双光圈让消费者无感,那多光圈呢?S9 的光圈设计以虹膜叶片式设计,因为叶片仅有两片,所以可以构成的光圈选择只有全开(F1.5)与小光圈(F2.4)。若要让光圈成为可变,势必得增加叶片数,才能让光圈接近圆形,这幺一来智慧型手机的小空间就更不够用了,因为光圈的叶片越多,所佔的厚度就越高,这似乎不是好的解法。

智慧型手机双光圈无感? 这样设计才能更接近手机界的单眼
*from http://photo.popart.hk/newweb/archives/191162

 

不过除了叶片式的可变光圈外,还有一个更适合智慧型手机的解法,也就是圆盘式的光圈设计。这方式利用在小圆盘上打上几个大小不一的圆孔作为光线进入的孔洞,这就是光圈,透过转动圆盘将指定孔洞对準镜头正中间时,就是当下的光圈大小。这样的方式在 1996 年 Minolta 推出的经典轻薄机种 TC-1 上就用上了这样的方式来降低机身厚度,因为是圆盘上打洞,所以只有固定几种光圈大小选择,不过这样的解法对于智慧型手机想要有多光圈,似乎是不错的方式。

智慧型手机双光圈无感? 这样设计才能更接近手机界的单眼
*from WIKI

 

拉大光圈差异 让专业模式更专业

F1.5 与 F2.4 对于单眼相机来说,基本上都是非常大的光圈,虽然在成像与景深程度上还是有一定的差距,但其实没有仔细看或是进行比较,并不容易有明显感受,但为什幺 S9 会选择这两个光圈作为组合呢?猜测在 F1.5 时,是该镜头光圈的极限大小,而 F2.4 是真正表现出最佳画质的最佳光圈。对于喜爱摄影来说,画质当然是非常重要的,但是能够大範围的控制入光量与快门速度,也是非常重要的议题,透过长时间的曝光,可构筑更美的光影与色彩。

那该怎幺在同一场景下维持画面不过曝并拉长曝光时间?以单眼相机来说最简单的方式即为缩小光圈,也就是将光圈的孔径变得更小一些,如此一来就可让曝光时间拉长增加光影色彩的丰富度?

智慧型手机双光圈无感? 这样设计才能更接近手机界的单眼

 

 

缩小光圈真的是解法吗?

如果是摄影玩家,看到上一段的结论,一定觉得是谬论,缩小光圈并加大光圈差异,似乎是很棒的解法,但却忽略了小光圈所带来的画质劣化。

在物理学中,波在穿过狭缝或是小孔时,会改变其原本直线行进方向,形成绕射现象,对于光线来说就会形成亮暗间格的波纹。而小光圈就表示光圈孔洞更小,更容易造成绕射现象,让画质衰退劣化。而手机的感光元件比起单眼要小非常多,因为避免绕射产生画质劣化,光圈大小也无法太小,所以这解法可能还需要镜头设计师继续努力。如果想了解光圈与绕射的关係,可以参考 Angular resolution 的相关解释。

 

还有其他解法吗?

在手机上小光圈的绕射问题还没被解决前,还有什幺方式可以解决在同一场景下可变化不同的曝光时间呢?许多摄影师应该就会直接选择减光镜(Neutral Density Filter),透过不同灰度的遮光效果,让快门有了更多变化。而智慧型手机上的体积小,该怎幺让不同遮光程度的减光镜放置其中?刚刚提到的圆盘式光圈就可改良为圆盘是遮光片,每个角度以不同减光程度的镀膜薄片所构成,这样就可以让使用者有更多选择。

 

后记

虽然智慧型手机与单眼相机,完全就是两种不同型态的产品,但在智慧型手机上的处理器与图像演算法日益进步下,拍出来的照片有许多都可媲美单眼相机的作品,所以许多品牌也打着往单眼相机功能迈进的口号继续突破。我认为智慧型手机终究有光学物理上的限制,再怎幺样都无法超越单眼,但藉由模仿单眼相机功能的进化下,智慧型手机可以用随身轻薄的体积,拍出许多好作品,在未来相信也会有更多令人惊豔的功能,就让我们拭目以待。


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