東京直擊：Sony Xperia X 系列相機背後的科技故事
Sony Mobile 在今年 MWC 發表了 2016 年的代表性機種：Sony Xperia X 系列，其中較高階的 Xperia X Performance（簡稱 XP）、以及 Xperia X，在相機部分的規格比起上一代 Z5 系列更加進步，不但主相機畫素提升至 2300 萬，更加入了「預測追蹤對焦」、「0.6 秒快啟快拍」、以及 1300 萬畫素自拍相機等新功能，而在這些新功能背後又有什麼黑科技奧援呢？
Sony Mobile 今（10）日在日本東京 Sony 總部針對台灣媒體舉辦一場產品工作坊，講了很多關於 X 系列的科技、設計故事，現在就跟大家分享。（下面所提到的科技以 Xperia XP / X 兩款機種為主，並不包括 XA）
Sony Mobile 表示，在以往的機種（包括 Z5 系列）上，相機每拍攝一張照片之前與之後，都要經過一連串硬體晶片商原生提供的軟體拍攝程序（capture sequence）處理，而這些 capture sequence 是採用串列處理，也就是執行完一個工作以後接著換下一個工作，因此效率並不高；另外在拍攝照片之後也要經過一連串的後製（Post processing）處理才存入記憶體並讓用戶拍攝下一張照片，因此拍攝完照片之後也需要等一段時間。
▲ 這是 Xperia Z5 的相機系統架構圖，基本上每個拍照的步驟都要經過中央白色方塊的 Capture sequence，造成拍攝效率的低落。
而在 Xperia X 系列中，Sony Mobile 改寫了原本由硬體晶片廠提供的 capture sequence，並且由原本的串列處理改為並列平行處理，因此效率會更高；另外在拍攝後的後製部分，Sony Mobile 也將它移至背景處理，所以在按下快門之後，幾乎馬上就可以拍攝第二張照片，但是手機仍在背景處理上一張拍攝完的相片，這樣也節省不少等待時間。
▲ Xperia X Performance 在相機系統的更新有兩個：拍攝啟動程序的並列化、以及後製過程背景化。
▲ 0.6 秒快啟快拍的功能，是由於相機系統快速化才能達到。這邊 Sony Mobile 也讓大家實測手機的快啟快拍功能，投影幕上會顯示倒數 3 秒，然後出現「click」字樣，之後出現短暫的圖片影像，在看到「click」字樣時按住快門鍵，0.6 秒快啟快拍功能會剛好拍攝到之後的圖片影像，如果相機啟動太慢的話就會拍不到。
▲ 這個 demo 影片，Sony 將 Z5 拿來與 Xperia XP 對比相機的啟動速度，可見 XP 的確比起 Z5 快許多。
▲ 而在這個測試中，Xperia XP 與 Z5 拍攝一個碼錶，以記錄兩機在按下快門後的處理速度。Z5 在 10.7 秒的時候按下快門、12.3 秒時才能拍攝下一張照片；而 Xperia XP 在 35.5 秒時按下快門，35.7 秒時就可以拍攝下一張照片，剛拍攝的照片則在背景作處理。
此外，因為鏡頭已經先對焦在主體可能移動到的位置上，因此對焦時間可以更快，不會因為對焦系統還要重新做一次自動對焦，導致拍到的畫面與按下快門時的畫面差太多，甚至發生拍攝主體都已經跑到畫面之外的情形。
可是，相機是如何知道物體移動的軌跡呢？Sony Mobile 技術人員遠藤由樹先生表示，在用戶選擇對焦點時，相機會以 0.1 秒的間隔，分析對焦點物體的位置，分析大約 10 個點之後，就可計算出物體移動的軌跡，進而延伸此軌跡，達到「預測」的能力。而因為移動軌跡分析是以 0.1 秒做為單位，因此就算拍攝主體沒有沿著線性軌跡直線移動（比方亂跑的小孩或是寵物），相機一樣可以分析軌跡並且預測移動方向，因為應該沒有物體可以在 0.1 秒之內到處亂跑。
▲ X 系列的預測追蹤對焦功能，可用 0.1 秒為單位分析對焦點的移動軌跡，並在拍攝時預測移動位置並對焦，可得到移動不失焦的照片。
▲ 與其他品牌機種相較，由於 X 系列的預測追蹤對焦已經先知道拍攝主體移動位置，因此對焦可以更快，拍攝出來的人物還在畫面中，而其他品牌已經幾乎跑出畫面外。
▲ 這是 Xperia XP 與 Z5 拍攝向鏡頭跑過來的小孩對比測試影片，在同時間按下快門，Z5 的對焦點位於背景，小朋友顯得較為模糊；而 Xperia XP 對焦點依舊在小孩身上，衣服的紋理相當清晰。
▲ 這是與另外一個競爭對手機種的對比測試，在按下快門後，Xperia XP 拍出來的照片，主體依舊在畫面內，而競爭對手因為需要重新對焦，因此拍出來的畫面，主體已經幾乎跑出畫面外。
▲ 對於非直線移動的物體，Xperia XP 也能抓到移動軌跡。（影片中是給寵物玩的電動玩具球，會在地上亂跑，相當不受控 XD）
除了畫素提升外，為了讓用戶在低光源環境自拍可以得出雜訊更少、更明亮的照片，Sony Mobile 也在 Xperia X 系列中做了一些改良。首先，當前置相機偵測到拍攝環境光源偏低，會啟動一連串的降噪處理：首先拍攝出來的照片會做「pixel binning」，將鄰近四個畫素濃縮成一個畫素，這個步驟可以降低一半的雜訊；之後相機會連續拍攝六張一樣的照片合成做多重拍攝降噪（multi-shot NR），這個步驟又可以降低一半的雜訊，最後透過「super resolution」，將原本縮減成四分之一大小的相片回復為原始大小，完成降噪程序。
透過這個程序，可以讓前置相機的低光源自拍雜訊與原本相比降低四分之三，因此 Xperia X 系列的前置相機可以支援最大 ISO 6400 的感光度，低光源可拍攝更亮的照片。
▲ 透過三重降噪處理，可讓 Xperia X 系列拍出 ISO 6400 的高感光度照片。
▲ 與 Xperia Z5 相比，Xperia X 前相機低光源自拍的細節與雜訊都更低。
▲ 在 2 lux 的極低光源下自拍，左邊的 Xperia X 拍出的照片更亮，雜訊也比右邊的競爭對手更低。
▲ 現場也設置了暗房，並同時使用 iPhone 6s 以及 Xperia XP 自拍，結果右邊的 Xperia XP 拍出來的照片的確更亮一點。
▲ 模特兒在工作坊現場使用 Xperia X 拍出的 1300 萬畫素自拍樣本，給大家參考。
Sony Mobile 今（10）日在日本東京 Sony 總部針對台灣媒體舉辦一場產品工作坊，講了很多關於 X 系列的科技、設計故事，現在就跟大家分享。（下面所提到的科技以 Xperia XP / X 兩款機種為主，並不包括 XA）
大幅提昇的相機啟動速度
Sony Xperia X 系列在相機方面的改良，首先做到的就是大幅提升相機啟動的速度，因此可以做到所謂的「0.6 秒快啟快拍」，當用戶將長按相機快門鍵設定為「開啟相機並拍攝」時，在手機休眠狀態下長按快門鍵，手機會自動解鎖、啟動相機、自動對焦並拍攝一張照片，這個過程最快只要 0.6 秒，而且在一般拍攝狀態下，按下快門鍵之後幾乎馬上就可以再拍第二張，不需等待相片寫入記憶體。這是如何做到的呢？Sony Mobile 表示，在以往的機種（包括 Z5 系列）上，相機每拍攝一張照片之前與之後，都要經過一連串硬體晶片商原生提供的軟體拍攝程序（capture sequence）處理，而這些 capture sequence 是採用串列處理，也就是執行完一個工作以後接著換下一個工作，因此效率並不高；另外在拍攝照片之後也要經過一連串的後製（Post processing）處理才存入記憶體並讓用戶拍攝下一張照片，因此拍攝完照片之後也需要等一段時間。
▲ 這是 Xperia Z5 的相機系統架構圖，基本上每個拍照的步驟都要經過中央白色方塊的 Capture sequence，造成拍攝效率的低落。
而在 Xperia X 系列中，Sony Mobile 改寫了原本由硬體晶片廠提供的 capture sequence，並且由原本的串列處理改為並列平行處理，因此效率會更高；另外在拍攝後的後製部分，Sony Mobile 也將它移至背景處理，所以在按下快門之後，幾乎馬上就可以拍攝第二張照片，但是手機仍在背景處理上一張拍攝完的相片，這樣也節省不少等待時間。
▲ Xperia X Performance 在相機系統的更新有兩個：拍攝啟動程序的並列化、以及後製過程背景化。
▲ 0.6 秒快啟快拍的功能，是由於相機系統快速化才能達到。這邊 Sony Mobile 也讓大家實測手機的快啟快拍功能，投影幕上會顯示倒數 3 秒，然後出現「click」字樣，之後出現短暫的圖片影像，在看到「click」字樣時按住快門鍵，0.6 秒快啟快拍功能會剛好拍攝到之後的圖片影像，如果相機啟動太慢的話就會拍不到。
▲ 這個 demo 影片，Sony 將 Z5 拿來與 Xperia XP 對比相機的啟動速度，可見 XP 的確比起 Z5 快許多。
▲ 而在這個測試中，Xperia XP 與 Z5 拍攝一個碼錶，以記錄兩機在按下快門後的處理速度。Z5 在 10.7 秒的時候按下快門、12.3 秒時才能拍攝下一張照片；而 Xperia XP 在 35.5 秒時按下快門，35.7 秒時就可以拍攝下一張照片，剛拍攝的照片則在背景作處理。
預測追蹤對焦，拍攝移動物體更輕鬆
在 Xperia X 系列兩款機種，在對焦系統部分除了保留先前 Z5 的 0.3 秒混合式對焦（Hybrid AF）外，也導入了新的「預測追蹤對焦」（Predictive Hybrid AF）。這個技術是由 Sony Alpha 相機上承襲而來，簡單來說，當使用者在螢幕上選擇對焦點之後，相機就會追蹤這個物件的移動軌跡，並且在按下快門時，計算此物件可能的移動位置，並自動對焦在這個位置上，在拍攝像是移動的車子、奔跑的寵物或是小孩這類的場景，更不容易因為拍攝主體的移動而導致失焦。此外，因為鏡頭已經先對焦在主體可能移動到的位置上，因此對焦時間可以更快，不會因為對焦系統還要重新做一次自動對焦，導致拍到的畫面與按下快門時的畫面差太多，甚至發生拍攝主體都已經跑到畫面之外的情形。
可是，相機是如何知道物體移動的軌跡呢？Sony Mobile 技術人員遠藤由樹先生表示，在用戶選擇對焦點時，相機會以 0.1 秒的間隔，分析對焦點物體的位置，分析大約 10 個點之後，就可計算出物體移動的軌跡，進而延伸此軌跡，達到「預測」的能力。而因為移動軌跡分析是以 0.1 秒做為單位，因此就算拍攝主體沒有沿著線性軌跡直線移動（比方亂跑的小孩或是寵物），相機一樣可以分析軌跡並且預測移動方向，因為應該沒有物體可以在 0.1 秒之內到處亂跑。
▲ X 系列的預測追蹤對焦功能，可用 0.1 秒為單位分析對焦點的移動軌跡，並在拍攝時預測移動位置並對焦，可得到移動不失焦的照片。
▲ 與其他品牌機種相較，由於 X 系列的預測追蹤對焦已經先知道拍攝主體移動位置，因此對焦可以更快，拍攝出來的人物還在畫面中，而其他品牌已經幾乎跑出畫面外。
▲ 這是 Xperia XP 與 Z5 拍攝向鏡頭跑過來的小孩對比測試影片，在同時間按下快門，Z5 的對焦點位於背景，小朋友顯得較為模糊；而 Xperia XP 對焦點依舊在小孩身上，衣服的紋理相當清晰。
▲ 這是與另外一個競爭對手機種的對比測試，在按下快門後，Xperia XP 拍出來的照片，主體依舊在畫面內，而競爭對手因為需要重新對焦，因此拍出來的畫面，主體已經幾乎跑出畫面外。
▲ 對於非直線移動的物體，Xperia XP 也能抓到移動軌跡。（影片中是給寵物玩的電動玩具球，會在地上亂跑，相當不受控 XD）
1300 萬畫素前置相機：低光源自拍畫質更佳
在新的 Xperia X 系列雙機中，加入了前置 1300 萬畫素自拍相機，它與先前機種的前置相機相比有幾個特點。首先，有別於以往機種採用 1/5 吋規格的感光元件，Xperia X 系列改採 1/3 吋的 Exmor RS 感光元件，尺寸大了 2.6 倍，因此在畫素提升的同時，單位畫素尺寸也沒有縮小。另外前相機也採用 6 片鏡片的鏡頭，具備 F2.0 光圈。
除了畫素提升外，為了讓用戶在低光源環境自拍可以得出雜訊更少、更明亮的照片，Sony Mobile 也在 Xperia X 系列中做了一些改良。首先，當前置相機偵測到拍攝環境光源偏低，會啟動一連串的降噪處理：首先拍攝出來的照片會做「pixel binning」，將鄰近四個畫素濃縮成一個畫素，這個步驟可以降低一半的雜訊；之後相機會連續拍攝六張一樣的照片合成做多重拍攝降噪（multi-shot NR），這個步驟又可以降低一半的雜訊，最後透過「super resolution」，將原本縮減成四分之一大小的相片回復為原始大小，完成降噪程序。
透過這個程序，可以讓前置相機的低光源自拍雜訊與原本相比降低四分之三，因此 Xperia X 系列的前置相機可以支援最大 ISO 6400 的感光度，低光源可拍攝更亮的照片。
▲ 透過三重降噪處理，可讓 Xperia X 系列拍出 ISO 6400 的高感光度照片。
▲ 與 Xperia Z5 相比，Xperia X 前相機低光源自拍的細節與雜訊都更低。
▲ 在 2 lux 的極低光源下自拍，左邊的 Xperia X 拍出的照片更亮，雜訊也比右邊的競爭對手更低。
▲ 現場也設置了暗房，並同時使用 iPhone 6s 以及 Xperia XP 自拍，結果右邊的 Xperia XP 拍出來的照片的確更亮一點。
▲ 模特兒在工作坊現場使用 Xperia X 拍出的 1300 萬畫素自拍樣本，給大家參考。
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