兩顆眼睛 對上 三顆鏡頭，誰比較厲害？

今年9月iPhone新機發表，雙鏡頭變成新的三鏡頭，
究竟會帶來哪些改變跟影響呢？眼睛比較多，就會看的比較清楚嗎？
抱持著疑問，開始一步一步的抽絲剝繭。

這次iPhone發表之前，網路上已經有許多的洩漏或諜照流出，新手機的樣式其實八九不離十。結果直播還沒結束，手機訊息忽然跳出，友人傳了一張圖片如下：

小編在官方的部落格上還是要保持著形象，不能口出穢言，
但看到這張圖的當下真的是秋嘎每丁每噹破口大罵，到底哪個天才想到要這樣改圖？
雖然三個鏡頭的位置不一樣，但結合了時事與國粹，佩服佩服！
平時我們在看東西時，就是用眼睛在看(在講廢話?!)，然而如果想要將看到的影像紀錄下來，就得用拍照的方式做紀錄，日後如果要看，再打開手機，把檔案叫出來。

今天我們針對其中的鏡頭、螢幕跟眼睛來一步一步抽絲剝繭。

・鏡頭的三要素：畫素、焦距與光圈
・真實影像＝能夠被看到的高解析度影像
・最精密的相機：眼睛

鏡頭的三要素：畫素、焦距與光圈

首先，我們先看一下 Apple 的官網介紹，看看新的iPhone 11 Pro這三個眼睛到底有什麼區別跟特色：

1,200 萬畫素廣角鏡頭 (26mm焦距 f1.8光圈)
1,200 萬畫素望遠鏡頭 (52mm焦距 f2.0光圈)
1,200 萬畫素 120° 超廣角鏡頭 (13mm焦距 f2.4光圈)

三顆鏡頭感覺好像沒有太大的差別，都是1200萬畫素，那到底…？
其實，我們可以抓重點來看：畫素、焦距與光圈。

1、畫素

畫素這一個詞來自於英文「pixel」，pix是英語單詞picture的常用簡寫，加上英語單詞「元素」element，就得到pixel。
每一個畫素就代表著一個「點」，一個點，同時只能出現一種顏色。是科技、印刷、電視…等相關產業，在定義畫面解析度時的一個用法。
所以新iPhone的三顆鏡頭都有1200萬畫素，代表的是什麼意思呢？就是透過這個鏡頭所能拍攝到的，是1200萬點的照片。
點越多時，可以呈現的畫面就越精細，能夠擷取到的影像就越真實、清晰。

2、焦距

焦距，也稱為焦長，是光學系統中衡量光的聚集或發散的度量方式，指從透鏡中心到光聚集之焦點的距離。
用最簡單的文字去解釋：焦距(mm)數字愈小，視角愈廣，能拍攝的視角範圍越大；數字愈大，能拍攝的視角愈窄。
焦距也不是越長越好，因為太長的焦距，會導致視角過窄、能夠看見的東西不多，但視角過大，
就會像魚眼鏡頭一般，幾乎可以看到全景，但缺點就是周邊扭曲的狀況會更加明顯。

3、光圈

光圈(Aperture)，是照相機上用來控制鏡頭孔徑大小的部件，以控制景深、鏡頭成像素質、以及和快門協同控制進光量。
實際拍攝時，大光圈增加進光量，即可以用更快快門拍攝相同亮度照片，有助提升低光拍攝成功率，同感光元件(底片)片幅下，越大光圈的鏡頭，越容易營造淺景深。因此，「光圈值」越小，光圈就越大、進光量也越大，景深則較淺。

綜合以上三點因素，我們可以知道，當我想要拍攝近方物體，甚至將重點對焦在物體上（例如下方花的範例），
理論上需要用到「高畫素」、「大光圈」、「短焦距」，三個要素缺一不可，因為如果缺了一個要素，就無法拍出我們要的感覺。
但魚與熊掌不可兼得，至少現階段，不會有一顆鏡頭是可以想拍遠就拍遠、想拍近就拍近，然後效果又都非常非常好。

所以，蘋果在新的iPhone上加入三顆不同功能的鏡頭，其實就是為了在每一個狀況與環境下，都能得到最完美的影像品質。
如果只有一顆鏡頭，能做到的事情就非常的有限，無法隨心所欲的拍攝出想要的照片了。
這有點像廚師在料理一樣，根據不同的狀況，選用不同的刀具、廚具，來完成各式各樣不同的料理，畢竟要剁豬大骨的時候、如果拿著小小的水果刀，可能都氣飽了卻還沒切完。
話說回來，從雙鏡頭變成三鏡頭，是否代表更多的鏡頭能拍攝出更優秀的照片？

這個答案現在還無法知道，只能靜待科學家持續的研究與開發，等到未來的某天告訴我們解答了。
但「鏡頭越做越多」的這個想法，的確有廠商已經朝著這個方向研究與開發。
Nokia 就在2019年初時推出了 Pure View，就同時擁有五個鏡頭以及兩個光學模組(今天這篇確定不是3C部落格的文章？)，分別取得不一樣的影像(例如專門拍灰階、重視彩度、捕捉光線…等)，然後透過軟體運算結合成單一一張照片，取得最好的影像品質。

運用了五鏡頭的PureView，但有密集恐懼症的捧油…應該會頭皮發麻？ 這裡有顆小彩蛋，有沒有注意到 Nokia 用的是誰家的鏡頭呢？
這邊要工商一下，是的！就是我們常常推薦給消費者的「德國蔡司Zeiss」～

身為全球鏡片權威與龍頭，專注在任何和光學有關的領域之中，不只著重在消費型的醫療鏡片，更囊括了軍事、天文、醫療…等各方面領域，相互配合之下，
持續研發出引領世界潮流的光學技術，讓人在選用蔡司產品時，除了安心、更是品質保證。

話說回來，科技持續發展，無論是鏡頭數目變多、畫素變得越來越高…等，做了如此多的變化與進步，追求的目的都只有一個：更真實的影像。

真實影像＝能夠被看到的高解析度影像

所以究竟何謂真實的影像？
答案相當簡單：就是高解析度，以專業用法來說，就是高ppi的影像。但何謂ppi？
PPI，英文Pixels Per Inch，每英吋像素，也可以叫做像素密度。PPI是一種解析度的指標，常用來作為圖像的解析度指標。也因此，從字面上意思就非常好理解，「單位面積下有多少像素」。
當ppi越高時，就代表螢幕的畫面越精細。

同樣的一個顯示晶格，單位面積內的像素就有所差異。
然而，擁有高ppi其實還不夠，因為光學成像投射在眼睛的視網膜時，清晰與否和「艾里斑」有密切的關聯。

艾理斑是什麼？

艾里斑是點光源通過理想透鏡成像時，由於繞射而在焦點處形成的光斑。中央是明亮的圓斑，周圍有一組較弱的明暗相間的同心環狀條紋，把其中以第一暗環為界限的中央亮斑稱作艾里斑。這個光斑的大小可以用下面的公式來估計：
x ≈ 1.22λf / d

此圖案的直徑與照明光線的波長(λ)以及圓形孔徑的大小相關，這一點非常重要，因為艾里斑是光束可以對焦到的最小點。
隨著從物體上不同細節對焦所產生之艾里斑圖案聚集，它們開始重疊。當重疊圖案對降低對比度產生足夠大的影響時，它們最終將無法相互區分。
簡單的說，人眼的辨識力終究有所極限，兩個艾理斑的中心最高峰如果靠的太近時，人眼就無法分辨出這其實是兩個點，就像下面的圖C一樣。

(a)可以明顯分辨 (b)快要不能分辨 (c)兩波無法分辨、看起來像一個 除此之外，1984年德國醫生Arthur Konig在論文中提到，人眼能分辨的平行線段夾角為 0.59 arcminute(角分，1度=60角分=3600角秒)。
因此結合上述幾種原則，就可以推算出人的眼睛所能分辨的最大ppi為何。

舉例來說：
當視力值為1.0、距離為12英吋(約30公分)、分辨的視角為 1 時，人眼能夠分辨的最大ppi為286ppi。
當視力值為1.2、距離同樣為12英吋時、分辨的視角為 0.79 時，人眼能夠分辨的最大ppi為362ppi。
今天的文章有提到：「鏡頭拍攝景色、拍攝物體，透過電腦運算之後，再將照片透過螢幕投射而出，然後被眼睛所接收。」

也因為如此，蘋果在2010年推出iPhone4，將螢幕所能呈現的ppi推升至326ppi，在手機正常使用距離(30-35cm)下，已經超過人眼視網膜所能觀察的極限，這種螢幕能將手機的畫面呈現的非常細緻，因此，這塊螢幕被稱作 Retina display。

iPhone 3GS 與 iPhone 4 的差別 之後所推出的產品，不論是桌機、手機、平板、手錶，都依循類似的方式，去製作出相對應的尺寸的螢幕。
當然，現在的手機螢幕越做越大，畫面的精細度就不能只停留在326ppi，而必須繼續提供更高的解析度，才有辦法維持相同、甚至是更高等級的視覺體驗，所以最新款的iPhone，螢幕的解析度就高達458ppi ，然後取了個非常厲害的名字： Super Retina Display。
而這一切，都是為了在「畫面上」呈現出更加精密、清晰的影像品質。

最精密的相機：眼睛

或許有些人會問，廠商將「拍」的鏡頭做的這麼精密、將「看」的螢幕做的細緻，真的有必要嗎？
事實上，還真的非常有必要。前面一段有提到，照片是為了呈現真實的影像，而真實的影像是讓人透過眼睛來觀看的。而人的眼睛，其實就是最精密的光學儀器。
因為，當照片的解析度不夠好時，呈現出來的照片就會糊糊的，看起來就會…不太爽。所以，為了眼睛的觀看品質與舒適度，照片拍得清晰、拍得精準，是絕對有必要的。
然而，人類的眼睛究竟有多精密呢？若以構造來看，絕對是人體中數一數二的複雜器官之一，今天的網誌單純以畫素來探討的話，普遍來說會有兩種答案：

1、500萬畫素
2、5.76億畫素

兩個答案數據差異非常的大，那到底哪一個是正確的？

第一個說法，500萬畫素：
是依據眼睛中央的感光細胞數目去做推估而得到的數據。

第二個算法，5.76億畫素：
考慮了人眼的最小解析度角度、人眼的可視角度，去求出人眼的最大解析度。
然而熟讀視光學的我們知道，除了視角、視覺細胞數量…等條件以外，還有一個功能必須探討，那就是：「注視」。人類的眼睛不像機器一般是固定不動、而是會隨機式的做掃視的動作，透過掃視、注視，將訊息傳遞至大腦、然後構築出我們所看的世界。

而注視的過程中，只有正前方大約10度範圍的物體是清晰的，越遠離中心點，因為感光細胞的減少，清晰度就越差。也因此，上述的問題的兩個答案，對、也不對。因為如果考慮正中央、眼睛的畫素的確落在五、六百萬之譜；但若考慮整體眼睛的視角，那5.76億也算滿合理的。

視覺是建構在無止盡的掃視，掃視到的地方是清晰的，最後拼湊成一整張清晰的圖片。
然而人眼真正厲害之處，是在於能夠快速地做整合，而不需像相機、電腦一樣，需要經過許多道程式的運算才能夠看得清楚。更何況複雜的「暗室視物」、「快速對焦」、「眼神殺人(?!)」…等，這些都是機器所執行不來、或是需要非常大的步驟跟努力才有辦法完成的，根據這幾點，若說人的眼睛是最厲害的相機，可真是一點都不為過。

鏡頭、螢幕與眼睛
行文至此，除了認識到最新的iPhone以外(勸敗文?!)，生活中許多事物其實與你我息息相關！
從第一張照片誕生以來，直至今日，攝影的技術已經發展到當時的人們無法想像的地步了，而攝影的目的是為了紀錄，無論是喜、怒、哀、樂…等，任何值得關注與留念的時刻，便需要有相機的存在，尤其近年來搭配智慧型手機的發展，除了能夠隨手拍照，甚至能夠錄影(延伸閱讀：盧廣仲全程用iPhone拍mv)，讓我們紀念生活中重要的每一刻，而這些，都是科技發展所帶來的優點。
然而科技再怎麼發展，直至今日依舊有所極限，畢竟，如同剛剛所述，小編覺得最厲害的，還是人類的眼睛！

不需要這麼多鏡頭換來換去，就能夠看得寬廣、看得仔細；不需要區分成遠的鏡頭、或是近的鏡頭，看近的時候可以直接對焦。
我們能夠擁有功能這麼強大的眼睛，其實說是奇蹟也不為過。所以，平常滑手機之餘，還是要多多注意，別讓眼睛過度操勞啦。
而今天透過幾個光學知識，向各位介紹這些日常的科技發展、運用，其實和我們的人體—眼睛都有相當大的關聯。都說科技始終來自於人性，或許為了呈現更真實的影像，以後真的會出七、八、九個鏡頭在一隻手機上也說不定。
最後…小編要說的是：不要跟我搶夜幕綠！！！

PS.iPhone11 Pro 的夜幕綠跟 YellowsPlus 的最新款好搭，到底該買哪一個？還是兩個都買😏?