如果要挑出今年智慧型手機拍照的大進展,三星 S9 系列手機在鏡頭中加入可變式光圈,一定名列其中。S9 以虹膜葉片式技術,來讓 S9 具有 F1.5 與 F2.4 具有可變雙光圈,這樣的設計讓智慧型手機第一次有了可變光圈,有大光圈的淺景深與大進光量,並且有最佳光圈的畫質。雖然在技術上對於手機史上是創舉,對於知道難度與其意義的玩家有不小的驚艷,但實際使用上感受差異並不大,那應該怎麼做可以讓消費者更有感呢?

智慧型手機雙光圈無感? 這樣設計才能更接近手機界的單眼
*from Samsung

 

多光圈行不行?

既然雙光圈讓消費者無感,那多光圈呢?S9 的光圈設計以虹膜葉片式設計,因為葉片僅有兩片,所以可以構成的光圈選擇只有全開(F1.5)與小光圈(F2.4)。若要讓光圈成為可變,勢必得增加葉片數,才能讓光圈接近圓形,這麼一來智慧型手機的小空間就更不夠用了,因為光圈的葉片越多,所佔的厚度就越高,這似乎不是好的解法。

智慧型手機雙光圈無感? 這樣設計才能更接近手機界的單眼
*from http://photo.popart.hk/newweb/archives/191162

 

不過除了葉片式的可變光圈外,還有一個更適合智慧型手機的解法,也就是圓盤式的光圈設計。這方式利用在小圓盤上打上幾個大小不一的圓孔作為光線進入的孔洞,這就是光圈,透過轉動圓盤將指定孔洞對準鏡頭正中間時,就是當下的光圈大小。這樣的方式在 1996 年 Minolta 推出的經典輕薄機種 TC-1 上就用上了這樣的方式來降低機身厚度,因為是圓盤上打洞,所以只有固定幾種光圈大小選擇,不過這樣的解法對於智慧型手機想要有多光圈,似乎是不錯的方式。

智慧型手機雙光圈無感? 這樣設計才能更接近手機界的單眼
*from WIKI

 

拉大光圈差異 讓專業模式更專業

F1.5 與 F2.4 對於單眼相機來說,基本上都是非常大的光圈,雖然在成像與景深程度上還是有一定的差距,但其實沒有仔細看或是進行比較,並不容易有明顯感受,但為什麼 S9 會選擇這兩個光圈作為組合呢?猜測在 F1.5 時,是該鏡頭光圈的極限大小,而 F2.4 是真正表現出最佳畫質的最佳光圈。對於喜愛攝影來說,畫質當然是非常重要的,但是能夠大範圍的控制入光量與快門速度,也是非常重要的議題,透過長時間的曝光,可構築更美的光影與色彩。

那該怎麼在同一場景下維持畫面不過曝並拉長曝光時間?以單眼相機來說最簡單的方式即為縮小光圈,也就是將光圈的孔徑變得更小一些,如此一來就可讓曝光時間拉長增加光影色彩的豐富度?

智慧型手機雙光圈無感? 這樣設計才能更接近手機界的單眼

 

 

縮小光圈真的是解法嗎?

如果是攝影玩家,看到上一段的結論,一定覺得是謬論,縮小光圈並加大光圈差異,似乎是很棒的解法,但卻忽略了小光圈所帶來的畫質劣化。

在物理學中,波在穿過狹縫或是小孔時,會改變其原本直線行進方向,形成繞射現象,對於光線來說就會形成亮暗間格的波紋。而小光圈就表示光圈孔洞更小,更容易造成繞射現象,讓畫質衰退劣化。而手機的感光元件比起單眼要小非常多,因為避免繞射產生畫質劣化,光圈大小也無法太小,所以這解法可能還需要鏡頭設計師繼續努力。如果想了解光圈與繞射的關係,可以參考 Angular resolution 的相關解釋。

 

還有其他解法嗎?

在手機上小光圈的繞射問題還沒被解決前,還有什麼方式可以解決在同一場景下可變化不同的曝光時間呢?許多攝影師應該就會直接選擇減光鏡(Neutral Density Filter),透過不同灰度的遮光效果,讓快門有了更多變化。而智慧型手機上的體積小,該怎麼讓不同遮光程度的減光鏡放置其中?剛剛提到的圓盤式光圈就可改良為圓盤是遮光片,每個角度以不同減光程度的鍍膜薄片所構成,這樣就可以讓使用者有更多選擇。

 

後記

雖然智慧型手機與單眼相機,完全就是兩種不同型態的產品,但在智慧型手機上的處理器與圖像演算法日益進步下,拍出來的照片有許多都可媲美單眼相機的作品,所以許多品牌也打著往單眼相機功能邁進的口號繼續突破。我認為智慧型手機終究有光學物理上的限制,再怎麼樣都無法超越單眼,但藉由模仿單眼相機功能的進化下,智慧型手機可以用隨身輕薄的體積,拍出許多好作品,在未來相信也會有更多令人驚豔的功能,就讓我們拭目以待。