iPhone X 不是真的二倍變焦?全面解析蘋果隱而未宣的雙鏡頭規格

iPhone X 不是真的二倍變焦?全面解析蘋果隱而未宣的雙鏡頭規格

iPhone X 已在台灣時間 11/3 在台開賣,T 客邦也搶先入手與大家一同測試 iPhone X 相機的新功能。雖然從帳面上來看,iPhone X 大抵延續了 iPhone 7 Plus、8 Plus 的雙鏡頭規格,但實際上兩者還是有細微的不同,重點就在於那顆二倍變焦鏡頭上。

寫在文前

本篇文章牽涉到部分鏡頭光學原理,在物理公式計算上可能會較為艱澀,若理解不易、有數字障礙、懶人不想看長文的,也可直接觀看文末「結論」以及「我們的建議」,可藉此迅速釐清本文的觀念與重點。

先說從 iPhone 7+ 用到 iPhone 8+ 的雙鏡頭

在 iPhone 7 Plus 上市時,我們曾經詳細解密了它雙鏡頭的作用原理(解密 iPhone 7 Plus 雙鏡頭:12 個 Q&A 徹底研究這兩個鏡頭如何協同工作),結論是 iPhone 7 Plus 的第二顆鏡頭(望遠鏡頭)的實體焦距並不到主鏡頭的二倍,之所以能達到二倍變焦的視野,是由於第二顆鏡頭所採用的感光元件較小顆,因此即便焦距並未達到二倍,但等效換算下仍具有二倍的等效 56mm 視野。

iPhone X 不是真的二倍變焦?全面解析蘋果隱而未宣的雙鏡頭規格

▲iPhone 7 Plus 雙鏡頭採用等效 28mm 主鏡頭加上等效 56mm 望遠鏡頭的配置

iPhone 7 Plus 鏡頭規格

  • 主鏡頭:光圈 f/1.8,等效焦距 28mm,實體焦距 4mm
  • 副鏡頭:光圈 f/2.8,等效焦距 56mm,實體焦距 6.6mm

再說 iPhone X 的雙鏡頭

至於 iPhone X 的雙鏡頭是怎麼回事呢?在發表會以及官方網頁上,蘋果指出 iPhone X 同樣採用主鏡頭與二倍鏡頭的設計,並且望遠鏡頭光圈較大,達到了 f/2.4,相較 iPhone 7 Plus、8 Plus 的 f/2.8 大了 1/3EV 多,理論上可帶來較高的進光量,並可稍稍改善望遠端的畫質。但實際上 iPhone X 的雙鏡頭並非僅如規格所示,僅有光圈增大而已,而是採用全新的二倍鏡設計

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▲iPhone X 主鏡頭一樣是等效 28mm,第二顆鏡頭也是兩倍設計,但真的是如此嗎?

一倍鏡的設計是相同的

我們分別用 iPhone 8 Plus 與 iPhone X,在同樣地點上腳架拍攝,觀察兩者的視角(焦距)是否相同。根據圖檔的 Exif 資訊,iPhone 8 Plus 與 iPhone X 主鏡頭焦距都是 6mm(實體焦距),在實拍的視角上也幾乎相同,可推斷主鏡頭的設計相同,都是等效 28mm、光圈 f/1.8 的光學設計。

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▲從 EXIF 資訊來看,iPhone X(左)與 iPhone 7 Plus、8 Plus(右)在主鏡頭規格上是相同的。

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▲iPhone X 與 iPhone 8 Plus 位於同一地點拍攝,鏡頭視角(焦距)也是相同的。

二倍鏡的設計卻不同

接下來的二倍鏡測試呈現很有趣的結果,我們同樣使用 iPhone 8 Plus 以及 iPhone X 在同一拍攝點架腳架拍攝,可看出兩者的視角略有差異,iPhone X 視角稍廣了一點,iPhone 8 Plus 則是稍窄了一點,看來除了光圈變大(f/2.8 → f/2.4)之外,可能鏡頭(甚至感光元件)都有所修正。

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▲iPhone X 相機介面與 iPhone 7 Plus、8 Plus 相同,同樣具備 2X 的變焦按鈕

但是 iPhone X 在相機介面上同樣在變焦鈕上顯示「2X」,如果平平都是二倍變焦,那麼理應視角相同,這與我們測得的結果不符。實際上檢視圖檔的 Exif 資訊,也可看出兩者的實體焦距不同,iPhone 7 Plus、8 Plus 都是 6.6mm,但 iPhone X 卻是 6mm。

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▲將 iPhone X 與 iPhone 8 Plus 位在同一位置,開啟二倍鏡頭拍攝,可看到 iPhone X 的視角較廣一些,並不如 iPhone 8 Plus 二倍鏡頭的視野。 

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▲實際上我們開啟 EXIF 數據檢視,亦可看出 iPhone X 二倍鏡頭的焦距確實較短,為 6mm。

那麼,iPhone X 第二顆鏡頭的焦距是?

假設 iPhone X 與 iPhone 8 Plus 在第二顆鏡頭上採用相同尺寸的感光元件,焦長轉換率也相同,那麼 iPhone X 等效焦距換算是:

iPhone 8 Plus 的焦長轉換率是

  • 56mm / 6.6mm = 8.48x

iPhone X 套用相同的焦長轉換率,換算等效焦距為

  • 6mm x 8.48mm = 50.9mm

得出 iPhone X 二倍鏡等效焦距其實是 50.9mm。但這時又衍伸出第二個問題了,以上「相同焦長轉換率的假設」是奠基在感光元件尺寸不變的前提下,有沒有可能 iPhone X 在第二顆鏡頭上採用不同尺寸的感光元件呢?

我們用一台 M4/3 相機,以等效焦距 50mm 的鏡頭(實體焦距 25mm),位在同一地點拍攝,觀察 iPhone X 與 M4/3 相機的視角差異,藉此驗證 iPhone X 的焦距是多少。(之所以選擇 M4/3 相機的原因,是因為其長寬比與 iPhone 同樣都是 4:3 而非 3:2,在計算對角線視角時會較接近 iPhone 的視角。)

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▲為了驗證 iPhone X 的鏡頭焦距,我們使用 M4/3 相機等效 50mm 位在同一地點拍攝,可看出鏡頭視角與焦距較接近 iPhone X。

結論:二倍鏡不是真的二倍

從實拍圖可以看出相機等效焦距 50mm 與 iPhone X 所拍攝出的視角極為接近,這可證實兩件事:一是 iPhone X 並未改採不同尺寸的感光元件,二是 iPhone X 二倍鏡不是真正的二倍。而經由以上驗證,可獲知 iPhone X 二倍鏡等效焦距是 50.9mm,變焦倍率實際上是:

  • 二倍鏡焦距 50.9mm / 主鏡頭焦距 28mm = 1.82 倍 
  • → 1.82x 才是雙鏡頭真正的變焦倍率

雖然蘋果官方並未公布 iPhone X 二倍鏡頭的等效焦距,但由此已可證實 iPhone X 的雙鏡頭數據。與 iPhone 8 Plus 相較, iPhone X 的二倍鏡焦距較短、光圈較大,基本已可將兩者視為完全不同的鏡頭設計了。行文至此,關於 iPhone X 雙鏡頭的規格已大致真相大白,但此時,我們又衍伸出另一個小問題...

另一個問題:iPhone X 的鏡片組有更新嗎?

iPhone X 二倍鏡焦距較短、光圈較大,iPhone 8 Plus 則是焦距較長、光圈較小。有沒有可能 iPhone X 與 iPhone 8 Plus 採用相同的鏡片組,而僅是微調焦距來換得更大的光圈值呢?根據光學計算公式,光圈的計算公式是:

  • 焦距 / 有效孔徑 = 光圈值(f/n,n = 光圈值)

「有效孔徑」指的是「光線所能通過鏡組的最大口徑」,基本可視為「鏡片孔徑」。固定焦距,口徑越大光圈越大,反之若固定鏡片口徑,焦距越長則光圈越小。我們依此公式來計算 iPhone X 的鏡頭孔徑:

iPhone 8 Plus 的最大鏡頭孔徑

  • 焦距 6.6mm / 光圈 2.8 = 鏡頭最大孔徑 2.35mm

iPhone X 的最大鏡頭孔徑

  • 焦距 6mm / 光圈 2.4 = 鏡頭最大孔徑 2.5mm

2.5mm > 2.35mm,可證實 iPhone X 第二顆鏡頭採用尺寸較大的鏡片組,與 iPhone 8 Plus 確實是不同的光學設計

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▲即便採用相同的主鏡頭規格與二倍變焦功能,但 iPhone X 在相機演算與二倍鏡頭上仍做了一些微乎其微的修正。

我們的建議是...

坦白說,iPhone X 的 1.82 倍變焦比起 iPhone 8 Plus 的 2 倍變焦,這之間的差異可以說是微乎其微,對構圖與是腳上的影響亦幾乎很難察覺,若非經過詳細的對照比較、檢視 EXIF 資訊,其實不容易分辨出兩者二倍鏡上的差異。

而即便 iPhone X 變焦倍率不足二倍,這也幾乎不會影響到使用者使用相機功能的觀感,換個角度來說,蘋果在 iPhone X 第二顆鏡頭上增加了防手震功能,並將光圈加大到 f/2.4,仍可說是提升了相機的規格,而在演算法以及白平衡等色調上的改進,即使是從簡單的測試照片也可看出 iPhone X 二倍鏡的表現是明顯優於 iPhone 8 Plus 的。

iPhone X 不是真的二倍變焦?全面解析蘋果隱而未宣的雙鏡頭規格

▲雖然變焦倍率實質不到 2 倍,但 iPhone X 的二倍鏡具備光學防手震、更大的 f/2.4 鏡頭,以及更好的相機演算法,這些對使用者來說可能才是真正有感的更新。 

為何 iPhone X 不採用整數二倍的望遠鏡頭?

有很多因素,我們推測可能的原因有:

  1. 藉更新鏡組來改進 iPhone 8 Plus 原有的二倍鏡頭的品質
  2. 在相機介面上標示 1.82 倍太落漆,不如直接沿用 2 倍,反正也沒差多少
  3. 等效焦距 50.9mm 更接近相機鏡的「50mm 標準焦段」,視角構圖較直覺

當然,這也只是我們的片面推測,蘋果官方並未提出任何解釋。行文至此,我們也僅能說挖掘到一點 iPhone X 規格之下的小秘辛,然而與其細究 1.82 倍和 2 倍的差異,不如把重點放在「二倍鏡新增的光學防震」、「更大的光圈」,以及「更好的相機演算」上面,這些才是會真正影響到使用者觀感的重要因素,1.82 倍變焦的真相,筆者還是認為拿來當成技術宅聊以娛人的飯後話題,點到即止即可。

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