在雙鏡頭年代，你的手機鏡頭已經不再是鏡頭

iPhone 不是第一個使用雙鏡頭的手機，但由於蘋果的產量優勢，往往會把還未能量產、或成本太高的新技術，透過大量生產的方式來降低售價，這些零件才能得以普及，促使整個產業跟進。考慮到 iPhone 的影響力，相信手機的雙鏡頭年代快將開始。

為什麼手機要用雙鏡頭？關鍵在於手機照相能力已到了盡頭。

手機作為一個大眾化的消費級產品，一直都處於照相能力的軍備競賽之中。最初手機照相能力之爭，重點在於解析度：由 60 萬、200 萬、500 萬、800 萬一直鬥到千萬級以上，然後業界才發現手機 CMOS 的尺寸與解析度已經發展到了技術難以突破的地步。

然後，產業之間開始不斷的增加鏡片數目、也不斷的增大鏡頭光圈、不斷的增大 CMOS 面積、不斷的加入光學防手震等元件，直至連 iPhone 也有一個醜得不能再醜的凸出鏡頭（下圖），大眾才開始留意到：手機已經難以單純透過硬體來提升成像能力。

更重要的是：手機廠商值得為了提升相機的成像能力而作進一步的犧牲嗎？在經濟學上有一個邊際效用遞減定律 (Law of diminishing marginal utility)，指的當消費者會增加一個單位產品所取得的額外效用，會隨著數量的增加而下降，直至邊際效用達到負值時（即每增加一單位產品，效用反而減少），消費者將不會喜愛該產品。

手機鏡頭的邊際效用定律

同樣地，手機鏡頭的性能增長，也受到邊際效用遞減定律所桎梏。在手機鏡頭發展的初期，手機的拍攝品質實在太爛，所以我們可以每一次增加解析度、每一次增加新的鏡片、每一次加大鏡頭和感光元件，都會帶來用戶在拍攝體驗上的飛躍。

但是，成像能力的到了 iPhone 5s 開始進入死胡同。

當時就有不少評測者，開始把 iPhone 5s 與專業級的單眼相機 (DSLR) 相比；但這絕不是指 iPhone 5s 的真的達到專業級相機的水準，而是指一般用戶開始不太在意手機與專業級相機照片的細微差距 ── 儘管對於攝影愛好者來說，差別是巨大的。

當一般使用者已經不再重視那些「細微」的成像提升，但手機公司為了與對手競爭，仍然肆意的把相機元件提升，直至 iPhone 6 那個醜陋的「凸鏡頭」後，導致怨聲四起，業界才開始留意到：手機的空間已經不容我們無限量增加提升成像能力 。

當年被 iPhone 5s 的鏡頭所打動的使用者，很難再為 iPhone 6s 的鏡頭而心動。同樣地，我們不是說單鏡頭不能再繼續提升，但改良鏡頭時所付出愈來愈多的成本、在機身裡所作出愈來愈多的妥協，只能換來攝影愛好者的讚美，但對於一般消費者來說，卻是愈來愈微不足道。

故此，廠商必須在最小的犧牲下，為用戶帶來最新的價值。所以，雙鏡頭就應運而生了。

手機鏡頭作為感測器

雙鏡頭的重要性在哪裡？因為它拍出來的不光是「成像」，而是「資料」。

相機鏡頭已經由單純的「鏡頭」，變成手機的其中一個「感測器」。事實上自手機進入智慧化時代開始，開發者就不斷為手機鏡頭加入「拍照」以外的新功能：很多App會把手機鏡頭當作二維條碼掃描器、文件辨識器，也有手機APP能把鏡頭用作測距，或是把鏡頭作為 AR 應用。

儘管照相機進入數位化已經有不短的日子，但一直以來手機廠商重視的是「成像」不是「資料」，所以大家的關注點仍然是「光學」。直至 HDR (High Dynamic Range) 流行後，手機廠商才開始採用多重照片合成，來改善相片質素。

蘋果在 2011 年的 iPhone 4s 開始，在Sony的 CMOS 以外再自行研發自家的圖像信號處理器 (ISP, Image Signal Processor)，在 iPhone 5s 發表會裡，蘋果展示 iPhone 如何在一次的拍攝裡生成大量的照片，再合成最好的照片（下圖）。當中的每一次光學成像，在處理器裡已經不再是單純的光學影像，而是資料和演算法。

同樣地，雙鏡頭的重要性並不是因為它有雙鏡頭。

單純從硬體來看，雙鏡頭拍出來的成像，就是兩張不同質素的照片，單獨看起來意義不大。但如何發揮雙鏡頭的優勢，關鍵已經不單單是光學，而是合成演算法 ── 蘋果近年雖然在人工智慧上沒有發表什麼成果，但實際上他們早就對此深度研發；剛好在 iPhone 7 的發布會上，蘋果的高層 Phil Schiller 指出，他們在 iPhone 7 的鏡頭裡大量使用機器學習 (Machine Learning)（下圖）。

簡言之，未來手機鏡頭將會步入新的時代：影像演算法和人工智慧。

雙鏡頭的「感測器」作用

目前的消費級裝置上的雙鏡頭運算，主要以兩種方式為主，一是雙目「疊加」，二是雙目「視差」。

手機的雙鏡頭運算，目前主要以「疊加」來增強攝影功能。HTC One 和 iPhone 7 一樣，均以雙鏡頭為手段，讓手機在沒有變得更厚的情況下，把兩個影像資料對比，然後進行像素疊加，借此達至無損／低損的數位變焦功能。

而華為在雙鏡頭的處理則有點不同：它們以一個黑白、一個彩色的鏡頭組合，利用黑白感測器有更佳光線感應能力的優勢，再把彩色鏡頭的色彩訊息疊加（下圖），借此取得更好的低光源拍攝能力。不過，兩者都可以把不同焦距的效果疊加，然後讓用戶能在後期調整景深。

相反，目前不少非手機裝置的雙鏡頭運算，卻是以「視差」來測距，借此進行 3D 建模。目前的體感遊戲裝置、VR 裝置、無人機和無人駕駛汽車的自動避障功能，均過雙鏡頭攝影機透過鏡頭之間的距離，使影像出現「視差」，然後再把兩個不同的影像資料對比，用三角算法計算出鏡頭與對像之間的距離（下圖），並即時繪畫立體影像，以算出虛擬影像、或計劃安全的行駛路線。

然而，由於 VR/AR 技術、以及自動避障技術愈來愈流行，導致不少媒體誤以為 iPhone 為首的雙鏡頭陣營，將會把手機帶到 VR 世界裡。

問題是「雙目疊加」和「雙目視差」的裝置，在目前的科技下仍然是個矛盾：雙鏡頭的兩個影像的差距愈少愈好，系統才能更準確的把影像無瑕疊加，故此，兩個鏡頭必須儘量靠攏在一起；但 VR/AR 所用的雙目視差，兩個影像必須有夠差距，兩者之間的夾角才能增加，運算精度才能提高，所以兩個鏡頭之間的距離必須愈遠愈好。

除了是雙鏡頭距離之間的矛盾之外，目前使用雙目視差來進行 3D 建模，所需要的計算能力遠遠比影像疊加要高。大疆 Phantom 4 就以專門的 FPGA 來進行雙目運算，而 HTC Vive 更需要高階桌機推動，而坊間大部份的無人駕駛汽車也要使用專門圖像處理器來計算。但以目前手機晶片的處理速度和手機的續航力來說，根本不足以進行 3D 建模。

簡言之，iPhone 在短期內，除了拿來玩Pokemon Go之類的遊戲，不可能透過雙鏡頭做到任何與 VR/AR 有關的事。

但是這代表蘋果「未來」真的不可能透過相機頭加入 VR/AR 陣營嗎？我們並不知道。但是蘋果 CEO 庫克之前曾說：VR 和 AR 兩者，他們更重視的是 AR。而 AR 正是需要大量使用鏡頭作感測器的互動方式。

所以，也許 iPhone 在今天的水平仍然不足以在 AR 做些什麼事，但蘋果在 iPhone 7 上開始，累積雙鏡頭的演算法，等候幾年後的硬體爆發時，就可能是時候了。