
第一次使用數字鏡頭是2001年到尼泊尔爬山时,也一起带了使用正片与负片的传统鏡頭。虽然分辨率不高(640x480),却频于分享數字相片,因为方便在电脑上观看、聚会时投影出来解说旅程的故事、或是透过电子邮件分享。所以「數字化」、「便于分享」弥补了早期數字鏡頭品质的不足。
2002年到纽约进行博士学业,与臺湾家人的分享完全透过數字照片,大量拍照更新,让家人理解在美国的生活情形,透过E-mail以及后来使用的照片社群服务(如Flickr),让照片分享、储存更为容易。之间更换了多臺數字鏡頭,较佳的摄影品质、镜头焦段等促进换机的理由;數字鏡頭品质提升,传统底片鏡頭没落。
2010年移動(手机)摄影问世后,10年来不断窜升,方便携带、搭配網絡、互动频繁的網絡社群App,让移動摄影后发先至,不断取代數字鏡頭。數字鏡頭由2010年的高峰,快速下滑,也让數字鏡頭产业产生极大变化。而移動摄影品质、手机镜头也成了现今移動电话换机的首要因素。
与數字鏡頭相比,手机的尺吋不大,限制了移動摄影的鏡頭硬件规格。感光元件尺吋小(分辨率低)、固定光圈、进光量有限、影像可记录数值范围狭小。厚度的限制,也无法负荷光学变焦,景深等更为有限。
即使这样,移動摄影为何可以达到这么好的品质呢?凭借的是这十年方兴未艾的计算摄影(Computational Photography)技术,利用演算法,打破鏡頭的硬件局限来提升照片品质,甚至降低硬件成本。
善用手机上较高的运算能力,计算摄影技术利用各种演算法来补强鏡頭光学以及感光元件的限制:例如提高影像分辨率、降噪、高动态范围成像(HDR)、低光拍摄、或是模拟出景深效果等,甚至利用多颗镜头,多张影像计算提升影像品质。目前的研究,或是早期产品都发现,跳过传统ISP (Image Signal Processor),直接由感光元件上(RAW信號)进行计算摄影运算,可以获得更好的影像品质。
从传统鏡頭、數字鏡頭、到移動摄影,甚至延伸至各样视觉傳感器。二十年产业结构转变,肇因于數字化、聯網、分享能力、軟件弥补硬件的局限、多镜头/多信號源、3D成像、社群、App等,绝大部分是我们忽略的软性技术:軟件与服务。
另一个更跃跃欲试的是「智能化」,受惠于这几年进展快速的卷积網絡(深度学习技术)。传统的鏡頭ISP大都使用近乎线性、考虑小区域的计算来增益影像品质,卷积網絡可以提供更复杂的运算,甚至考量画面语意(如树、路面、人等)更精准的改善影像品质。搭配逐渐成形的卷积加速芯片,深度学习演算法与硬件加速两股力量汇流,预期会看到更令人惊艳的影像产品。一系列neural-based ISP技术发展(如DeepISP),值得关注。
而这样的摄影技术更替还没停止,甚至蔓延到其他产业。镜头捕捉的画面不再是为了美观,而是让机器精准判读:视讯监控、AOI、ADAS、自驾车、机械手臂等使用大量镜头。特别是在快速成长的车用市场,每部车镜头个数将高达两位数,用于车道/障碍物监控、路线规划、自动停车、环景、或是了解驾驶(乘客)的状态。搭配V2X 联网、5G通讯等,过去二十年鏡頭技术典范转移的成因(軟件与服务),似乎也是热衷于新能源车的企业们,所不能忽略的。