觀點／Google 以 AI 加持單鏡頭、品牌廠商採多鏡頭規格，那種設計比較好？
【此文章來自：Mashdigi】
從此次Pixel 3系列相機設計來看，可以明顯看出Google依然偏重以人工智慧技術滿足絕大部分的拍攝需求，但相比其他合作廠商多半採用雙鏡頭以上設計，甚至三星稍早推出的2018年款Galaxy A9更搭載4鏡頭設計。那麼，手機鏡頭究竟是多好，還是像Google認為以人工智慧彌補一切的好？
▲ 以目前Google在手機主相機設計想法，依然維持以人工智慧搭配運算晶片，讓單一鏡頭即可完成多數拍攝需求的哲學。
在目前市面手機普遍傾向採用雙鏡頭主相機模組設計，例如蘋果在今年推出的iPhone XS系列、iPhone XR均採用雙鏡頭模組設計的主相機，而Android平台機種則是在很早之前就已經在主相機採用雙鏡頭設計，甚至一般入門、中階機種也都開始採用雙鏡頭模組設計，而如華為P20 Pro、LG旗下V40 ThinQ、Nokia即將推出新機更在主相機採用3鏡頭模組設計，藉此對應長焦、超廣角等拍攝需求。
不過，Sony除了在今年推出的Xperia XZ2 Premium首次採用雙鏡頭模組設計的主相機，在後續推出的Xperia XZ3則是維持使用單一鏡頭模組的主相機設計，與Google始終以來推出的Pixel系列維持採用單一鏡頭模組情況相同，認為藉由單一鏡頭就能完成所有拍攝需求的話，實際上並不需要額外增加多組鏡頭造成拍攝效果調整上的困擾。但從Sony堅持立場與Google看法比較的話，可以發現前者其實是以相機設計思維打造手機鏡頭，而後者則是以軟體思維建構相機硬體設計。
▲ 此次Pixel 3系列均維持採單一1220萬畫素鏡頭構成的主相機，以及雙800萬畫素鏡頭透成的視訊鏡頭設計。
▲ 在2017年提出的研究項目中，Google便以人工智慧演算法讓單一鏡頭即可完成拍攝嚴苛夜間影像需求，並且讓雜訊抑制處理變得相當自然，甚至能讓鏡頭捕捉極低光源環境下的景象。
而上述兩個項目，便構成今年推出的Pixel 3相機表現重點，藉由人工智慧軟體演算，搭配Pixel Visual Core (VPU)協助運算，讓手機能在短短時間內完成複雜運算，藉此達成以單一鏡頭完成擷取多組最佳影像，並且合成單張最佳表現結果，或是快速擷取景深資訊構成自然的人像拍攝結果，甚至可以在最快時間內完成嚴苛低光環境下的拍攝影像，並且確保影像細節與雜訊處理結果，同時也能避免高光過曝情況。
因此即便Google強調以人工智慧建構最佳拍攝結果，但背後依然需要足夠硬體運算效能配合。因此在先前的訪談中，Google表示在Pixel 3系列提供的拍攝功能，目前並不會完整下放給其他Android平台手機，即便以Android One形式設計的手機產品也未必能獲得此類功能。
但Google方面自然也未將話說死，言下之意也暗示若其他手機也搭載VPU等獨立運算晶片情況下，事實上也能對應相同效果。
▲ Google去年與Intel以Movidius旗下VPU設計為基礎，打造應用在Pixel 2系列中的客製化運算晶片Pixel Visual Core，此次也同樣在Pixel 3系列採用相同設計。
以先前Sony曾說明在Xperia XZ Premium、Xperia XZs提供的3D人像建模功能僅能透過Motion Eye感光元件模組使用，但後續證實只要處理器運算效能足夠，依然可藉由安裝開發者抽取APK檔案，使用相同3D人像建模功能的情況來看，多半是軟硬體配合上的問題，只是實際運作效能表現可能還是會有落差。
回到Pixel 3的相機功能，確實有不少拍攝需求必須配合VPU加速處理，但如果像Google表示所有功能API均以開放形式提供，並未限制特定硬體使用的話，理論上還是可以藉由手機既有硬體效能運作使用，但多半會有處理時間落差、相容性等表現問題。
原因很簡單，因為要實現像Pixel 3那樣的拍攝效果，顯然必須額外搭載一組獨立處理器，因此多半會增加手機設計成本，另一方面則是端看手機相機設計需求而定，例如Pixel 3在前置相機採雙鏡頭模組設計，原因在於超廣角鏡頭與一般廣角鏡頭拍攝結果，難以透過單組鏡頭實現，在這樣的情況下就必須採多鏡頭切換拍攝。
同時因為直接採用不同鏡頭規格，可以輕易地滿足景深資訊擷取、拍攝廣角或遠距影像，在拍攝功能設計僅需切換不同鏡頭操作，應用在一般入門或中階手機產品的話，相對能有較快生產效率，同時整體成本考量也較具優勢，除非日後在軟體演算效率與硬體配合有更大進展，或是VPU等獨立運算元件成本大幅降低，否則對於非旗艦等級手機而言，透過多鏡頭滿足各類拍攝需求會比較容易實現。
▲ 三星日前揭曉的4鏡頭主相機手機：2018年款Galaxy A9。
因此從三星近期推出搭載4鏡頭主相機的2018年款Galaxy A9，其實就是透過多鏡頭設計滿足不同拍攝需求，其中更透過超廣角、遠距鏡頭滿足單一鏡頭無法實現拍攝效果。
至於Google是否對多鏡頭模組設計不感興趣？其實也不盡然，實際上內部確實有多鏡頭模組測試，例如在這次推出的Pixel 3系列便在前置相機採雙鏡頭設計，滿足單一鏡頭難以同時實現廣角、超廣角兩種拍攝模式，而未來如果有更多拍攝需求的話，其實也不排斥在主相機導入多鏡頭設計。
若是考慮軟體運算與硬體切換效益，以及實際拍攝需求考量，理論上多鏡頭相機發展應該會是未來趨勢，畢竟再考量未來諸如擴增實境、影像識別等應用，在硬體效能尚未有大幅度提昇情況下，多鏡頭設計應該還是未來發展方向，藉由多鏡頭輔助也能減緩影像資訊擷取時所耗費運算效能，進而提昇整體運算效率。
只是鏡頭越多並不代表能帶來更好拍攝效果，主要還是看實際拍攝使用需求，以及產品本身訴求體驗，否則單方面增加鏡頭數量，除了額外增加耗電，更可能讓手機內部空間安排變得複雜，甚至佔用電池擺放空間。
▲ LG V40 ThinQ在主相機採用一般廣角、超廣角與遠焦鏡頭，視訊鏡頭則採用不同廣角設計的兩組鏡頭構成。
因此在正常設計之下，主流手機相機鏡頭數量應該還是會控制在1-2組，除非像P20 Pro、Mate 20系列、V40 ThinQ、2018年款Galaxy A9有特殊使用需求，使得相機數量增加至3-4組。
以目前Google看法而言，自然還是維持以單一鏡頭滿足絕大多數拍攝需求，但在明年推出的Pixel新機是否還會維持單一鏡頭設計，就看屆時市場技術發展與實際需求而定。
從此次Pixel 3系列相機設計來看，可以明顯看出Google依然偏重以人工智慧技術滿足絕大部分的拍攝需求，但相比其他合作廠商多半採用雙鏡頭以上設計，甚至三星稍早推出的2018年款Galaxy A9更搭載4鏡頭設計。那麼，手機鏡頭究竟是多好，還是像Google認為以人工智慧彌補一切的好？
▲ 以目前Google在手機主相機設計想法，依然維持以人工智慧搭配運算晶片，讓單一鏡頭即可完成多數拍攝需求的哲學。
在目前市面手機普遍傾向採用雙鏡頭主相機模組設計，例如蘋果在今年推出的iPhone XS系列、iPhone XR均採用雙鏡頭模組設計的主相機，而Android平台機種則是在很早之前就已經在主相機採用雙鏡頭設計，甚至一般入門、中階機種也都開始採用雙鏡頭模組設計，而如華為P20 Pro、LG旗下V40 ThinQ、Nokia即將推出新機更在主相機採用3鏡頭模組設計，藉此對應長焦、超廣角等拍攝需求。
不過，Sony除了在今年推出的Xperia XZ2 Premium首次採用雙鏡頭模組設計的主相機，在後續推出的Xperia XZ3則是維持使用單一鏡頭模組的主相機設計，與Google始終以來推出的Pixel系列維持採用單一鏡頭模組情況相同，認為藉由單一鏡頭就能完成所有拍攝需求的話，實際上並不需要額外增加多組鏡頭造成拍攝效果調整上的困擾。但從Sony堅持立場與Google看法比較的話，可以發現前者其實是以相機設計思維打造手機鏡頭，而後者則是以軟體思維建構相機硬體設計。
▲ 此次Pixel 3系列均維持採單一1220萬畫素鏡頭構成的主相機，以及雙800萬畫素鏡頭透成的視訊鏡頭設計。
以人工智慧完成所有演算背後，依然需要硬體支撐
從Google先前投入實驗項目來看，其實就曾展示在連拍64張照片之後，透過系統背後的演算法挑選所有照片最好部分進行合成，最後即可實現維持暗部純黑、同時維持明亮度拍攝細節的照片。而去年推出Pixel 2系列機種時，更證實與Intel合作客製化處理晶片Pixel Visual Core，後續則確認是以Intel收購新創公司Movidius旗下VPU技術為基礎，協助手機以獨立影像處理效能完成繁複運算流程。▲ 在2017年提出的研究項目中，Google便以人工智慧演算法讓單一鏡頭即可完成拍攝嚴苛夜間影像需求，並且讓雜訊抑制處理變得相當自然，甚至能讓鏡頭捕捉極低光源環境下的景象。
而上述兩個項目，便構成今年推出的Pixel 3相機表現重點，藉由人工智慧軟體演算，搭配Pixel Visual Core (VPU)協助運算，讓手機能在短短時間內完成複雜運算，藉此達成以單一鏡頭完成擷取多組最佳影像，並且合成單張最佳表現結果，或是快速擷取景深資訊構成自然的人像拍攝結果，甚至可以在最快時間內完成嚴苛低光環境下的拍攝影像，並且確保影像細節與雜訊處理結果，同時也能避免高光過曝情況。
因此即便Google強調以人工智慧建構最佳拍攝結果，但背後依然需要足夠硬體運算效能配合。因此在先前的訪談中，Google表示在Pixel 3系列提供的拍攝功能，目前並不會完整下放給其他Android平台手機，即便以Android One形式設計的手機產品也未必能獲得此類功能。
但Google方面自然也未將話說死，言下之意也暗示若其他手機也搭載VPU等獨立運算晶片情況下，事實上也能對應相同效果。
▲ Google去年與Intel以Movidius旗下VPU設計為基礎，打造應用在Pixel 2系列中的客製化運算晶片Pixel Visual Core，此次也同樣在Pixel 3系列採用相同設計。
以先前Sony曾說明在Xperia XZ Premium、Xperia XZs提供的3D人像建模功能僅能透過Motion Eye感光元件模組使用，但後續證實只要處理器運算效能足夠，依然可藉由安裝開發者抽取APK檔案，使用相同3D人像建模功能的情況來看，多半是軟硬體配合上的問題，只是實際運作效能表現可能還是會有落差。
回到Pixel 3的相機功能，確實有不少拍攝需求必須配合VPU加速處理，但如果像Google表示所有功能API均以開放形式提供，並未限制特定硬體使用的話，理論上還是可以藉由手機既有硬體效能運作使用，但多半會有處理時間落差、相容性等表現問題。
為什麼品牌廠商依然要推多鏡頭手機？
既然Google已經證明可藉由軟硬體配合發揮更好相機拍攝表現，為什麼品牌廠商還是持續推行雙鏡頭，甚至超過3鏡頭以上手機產品？原因很簡單，因為要實現像Pixel 3那樣的拍攝效果，顯然必須額外搭載一組獨立處理器，因此多半會增加手機設計成本，另一方面則是端看手機相機設計需求而定，例如Pixel 3在前置相機採雙鏡頭模組設計，原因在於超廣角鏡頭與一般廣角鏡頭拍攝結果，難以透過單組鏡頭實現，在這樣的情況下就必須採多鏡頭切換拍攝。
同時因為直接採用不同鏡頭規格，可以輕易地滿足景深資訊擷取、拍攝廣角或遠距影像，在拍攝功能設計僅需切換不同鏡頭操作，應用在一般入門或中階手機產品的話，相對能有較快生產效率，同時整體成本考量也較具優勢，除非日後在軟體演算效率與硬體配合有更大進展，或是VPU等獨立運算元件成本大幅降低，否則對於非旗艦等級手機而言，透過多鏡頭滿足各類拍攝需求會比較容易實現。
▲ 三星日前揭曉的4鏡頭主相機手機：2018年款Galaxy A9。
因此從三星近期推出搭載4鏡頭主相機的2018年款Galaxy A9，其實就是透過多鏡頭設計滿足不同拍攝需求，其中更透過超廣角、遠距鏡頭滿足單一鏡頭無法實現拍攝效果。
至於Google是否對多鏡頭模組設計不感興趣？其實也不盡然，實際上內部確實有多鏡頭模組測試，例如在這次推出的Pixel 3系列便在前置相機採雙鏡頭設計，滿足單一鏡頭難以同時實現廣角、超廣角兩種拍攝模式，而未來如果有更多拍攝需求的話，其實也不排斥在主相機導入多鏡頭設計。
未來手機會持續朝向多鏡頭設計嗎？
若是考慮軟體運算與硬體切換效益，以及實際拍攝需求考量，理論上多鏡頭相機發展應該會是未來趨勢，畢竟再考量未來諸如擴增實境、影像識別等應用，在硬體效能尚未有大幅度提昇情況下，多鏡頭設計應該還是未來發展方向，藉由多鏡頭輔助也能減緩影像資訊擷取時所耗費運算效能，進而提昇整體運算效率。只是鏡頭越多並不代表能帶來更好拍攝效果，主要還是看實際拍攝使用需求，以及產品本身訴求體驗，否則單方面增加鏡頭數量，除了額外增加耗電，更可能讓手機內部空間安排變得複雜，甚至佔用電池擺放空間。
▲ LG V40 ThinQ在主相機採用一般廣角、超廣角與遠焦鏡頭，視訊鏡頭則採用不同廣角設計的兩組鏡頭構成。
因此在正常設計之下，主流手機相機鏡頭數量應該還是會控制在1-2組，除非像P20 Pro、Mate 20系列、V40 ThinQ、2018年款Galaxy A9有特殊使用需求，使得相機數量增加至3-4組。
以目前Google看法而言，自然還是維持以單一鏡頭滿足絕大多數拍攝需求，但在明年推出的Pixel新機是否還會維持單一鏡頭設計，就看屆時市場技術發展與實際需求而定。
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