3D景深 4K高清 行動裝置影像元件趨勢
- DIGITIMES企劃
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平板、智慧手機隨著處理╱繪圖晶片、照相處理晶片的飛快進步，其攝錄影能力已經逐漸有取代中低階入門數位相機之勢；隨著800萬、千萬畫素甚至4K攝錄影功能的超高檔智慧手機的出現，無論您願不願意面對，現今人們隨身攜帶平板、人手一支智慧手機，突發狀況下能夠即時打卡、拍照、攝影與上傳，從有圖有真相到高清影音微電影，全民攝影的智慧手機╱平板時代已悄然來臨…
從電視、顯示器到各種ICT產品，朝4K(3840x2160)發展已成趨勢，然相關電視影片節目、遊戲內容等內容產業還未普及，因此不僅許多協助內容創造的產品紛紛問世，從4K單眼相機、攝錄影機、到4K影視播放器，甚至是4K筆電、4K平板與4K錄影手機等。這些產品驅動並創造出更多元、更龐大的數位檔案高速複製與傳輸需求，自然的帶動了像是USB 3/3.1、Thunderbolt 1/2.0的串列匯流排，以及SATA 3、M.2、SATA Express等儲存裝置傳輸規格的進化。
筆記型電腦的攝影機規格部份，目前大多是依照所採用的液晶面板(1366x768或1600x1200)解析度，來搭配HD(1280x720p、100萬畫素)、1600x1200(200萬畫素)的內建攝影機(WebCam)；少數高階遊戲或電競筆電機種，如CJSCOPE EX-750G、AX-970等機種則提供到HD720p@30Hz，甚至Full HD(1080p)@30Hz的即時全高清錄影能力。
在美國拉斯維加斯2014 CES 消費性電子展中，英特爾(Intel)與許多品牌筆電廠，一同公開全球首創整合 3D 深度感知功能，與具備1920x1080p (Full HD)攝錄能力的RealSense (實感) 3D模組，除了可以強化增強視訊通話和視訊會議的功能，教育娛樂，也能針對行動裝置的前方物體進行3D物體掃描與景深捕捉，進一步搭配臉部辨識、語音辨識╱命令控制、手勢控制、體感偵測技術等新一代自然互動式界面，提昇人類與電腦互動與操控的自然性、平順程度。
此模組將內建於執行微軟 Windows 8/8.1的筆電╱變形平板行動裝置，包括來自Acer、ASUS、DELL、Fujitsu、HP、Lenovo以及NEC等Ultrabook與二合一裝置、筆記型電腦或一體機(AIO)電腦，都會使用到Intel RealSense技術，這些產品將於2014年陸續推出。
至於筆電＋平板的二合一變形機種，其平板電腦的架構規劃上，會跟以前的純平板電腦一樣，採取前後兩個攝影鏡頭配置的設計。以SONY VAIO Duo 13、Asus Transformer Book Trio TX201變形平板來說，其主(前拍)鏡頭高達800萬畫素，其實已經預留了挑戰4K UHD(3840x2160)攝影╱錄影能力；自拍副攝影鏡頭也高達207萬畫素(1920x1080 FHD)。
至於智慧手機部份，無論是蘋果的iPhone，或是HTC、三星、LG、Sony、Asus等Android智慧手機，超過10億支的年出貨量，是各種研發中或剛推出的ICT資通訊技術、零組件供應商爭相導入應用的最佳載入平台；手機廠商也樂於依全球行銷策略、市場屬性等因素，關鍵性的先導入這些新興的ICT技術以做好差異化。
因此，大約在2012年下半，在各智慧手機面板尺寸從4？4.3吋往上突破到5？5.5吋之際，各家手機廠已經紛紛推出具備1920x1080 (Full HD) 207萬畫素即時攝╱錄影的智慧手機，使得Full HD攝錄能力已經變成基本款規格。到了2013年，各手機廠更是進行激烈的攝錄影鏡頭的軍備競賽，從500萬、800萬畫素照相鏡頭規格，到千萬、兩千萬甚至四千萬畫素漫天喊價式的競逐。
Nokia Lumia 1020搭載4,100萬畫素PureView BSI CMOS相機、6鏡片蔡司光學鏡頭(f/2.2)與第二代光學防手震技術。SONY Xperia Z1 5吋智慧手機，使用1/2.3吋2,070萬畫素Exmor RS影像感測元件(f/2.0大光圈)，華碩New Padfone Infinity變形手機，採用1,300萬(f/2.0)大光圈相機+PixelMaster夜拍4倍感光增強技術。
2013年10月，Sony發售可搭接在Xperia Z1或其它Android智慧手機上的外接鏡頭模組。分別是可提供1/f2.3 1,820萬畫素的QX10，與1吋 2,020萬畫素、F1.8光圈蔡司鏡頭的QX100，任何Android智慧手機，只要附掛並安裝上QX10、QX100外接鏡頭，搖身一變就成為一部類單眼相機；鏡頭透過NFC輕碰手機感應，或在手機螢幕輕觸拍照畫面時，外掛鏡頭所拍攝的影像，透過Wi-Fi連線即時傳到手機螢幕上，是相當有創意的新興應用。
而2014年，宏達電(HTC)推出One M8旗艦級智慧手機，其後面攝影技術是從上一代M7 UltraPixel技術所延伸而來；採用Duo Camera景深雙攝影鏡頭技術，也就是由一個500萬畫素的主鏡頭，另外搭配一個景深攝影鏡頭，對拍攝人物做即時的景深對焦與運算，可以做到很不錯的全場景景深控制，但是在即時錄影規格上，僅支援到1920x1080p Full HD規格的即時錄影。
於2014年5月14日開放全美使用者購買的Google Glass智慧型眼鏡，其即時錄影規格仍只停留在720p(1280x720@60Hz)的階段。
從有圖有真相 到高清4K微電影
在經過後(主)攝影鏡頭規格上慘烈的大車拼之後，到了2014年，除了宏達電的One M8之外，各廠家旗艦智慧手機，在拍攝靜態圖片╱照片的規格，均已經突破千萬畫素，進逼到中高階數位相機的規格。但由於應用處理器、視訊處理器的限制，使得大多數手機的動態攝影，仍停留在Full HD階段。這是因為4K的動態影像資料量是一般Full HD的4倍，要如何即時處理、壓縮編解碼這樣大量的資料，還需要應用處理器、視訊處理器等專門處理器的配合。
像傳統H.264編碼格式，來因應4K影像資料量已捉襟見肘，ITU(國際電信聯盟)通過新的HEVC (H.265)的編碼標準，其壓縮效率比H.264多出近40%，可大幅減少影音傳輸時所需的頻寬。預計2014年起，德儀(TI)、Altera、賽靈思(Xilinx)、意法半導體(ST)與睿緻科技等晶片商，都會加速開發H.265的影像壓縮/處理晶片，以提供UHD世代的影像解壓縮需求。
高通(Qualcomm)於2013年發表的Snapdragon 800處理器(2.3GHz的四核Krait 400 CPU + 550MHz Adreno 330 GPU架構)，首度提供4K視訊影像處理能力，賦予手機直接輸出至4K電視，甚至直接做4K UHD即時錄影的能力。例如宏碁首發的Liquid S2，隨後三星Galaxy Note 3、Galaxy S5、Sony的Xperia Z1、i1、Z2等手機，LG的G Pro2等高階旗艦手機，也紛紛支援4K錄影。
隨後高通進一步發表Snapdragon 805應用處理器(2.5GHz Krait 450 CPU + 500MHz Adreno 420 GPU架構)，805的GPU表現比800快40%，可提供更平順的4K的視訊攝錄與播放能力，同時Snapdragon 805為首款支援4K HEVC (H.265)硬體解碼、以及每秒10億畫素(Gpixel/s)鏡頭運算量的行動處理器，降低視訊傳輸頻寬，使得以Snapdragon 805設計的手機，無須搭配其它輔助的4K HEVC(H.265)編解碼晶片，直接能做4K的即時錄影與編碼作業。
謠傳Sony 秘密研發的新一代旗艦手機Xperia Z3，便將採用Snapdragon 805處理器，使用5.2吋1920x1080(Full HD)解析度，採用金屬邊框設計，同時同樣支援4K即時錄影、螢幕輸出，以及兼顧IP58防水功能的旗艦級手機。我們也可期望2014下半年，會陸續有越來越多的智慧手機，支援到4K錄影規格，往後智慧手機即將從Full HD玩票級，全面進化到4K UHD專業級。
