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揭开三层感光元件之密,Sony Xperia XZs 960fps 超慢动作录影

揭开三层感光元件之密,Sony Xperia XZs 960fps 超慢动作录影

Sony 13 日在台发表了 Xperia XA1、XA1 Ultra、XZs、XZ Premium 四款新机,其中 XZs、XZ P 首创搭载了「超慢动作录影」,可提升录影帧率至 960fps,不过这项特异功能的原理是什幺呢?透过这篇文章的剖析,可帮助你更了解 Sony 新机的超慢速录影模式。

一个多月前,Sony 发表了将 DRAM 夹入感光元件的新技术,让手机可以拍摄超慢动作影片,没想到在今年 MWC 通讯大会上,Sony 所发表的两款新机种 Xperia XZs、XZ Premium 就搭载了这项功能,让它能够实现 960fps 超高帧率的慢动作录影,并用 30fps 的帧率输出影片。

这意味着即使是手机也具备 32 倍的慢动作录影能力,相较于 Google Pixel 所具备的 240fps 录影,Sony Xperia XZs、XZ Premium 的超慢动作录影还要慢了 4 倍,并且所搭载的感光元件图像记录速度上要快 5 倍,过往需要 40ms(毫秒)记录的影像仅需要 8ms 即可纪录完成,这也大幅减低了滚动快门效应。揭开三层感光元件之密,Sony Xperia XZs 960fps 超慢动作录影

超高帧率的由来:加入 DRAM 的三层式感光元件

之所以具备 960fps 的超高帧率,是因为 Xperia XZs、XZ Premium 採用了 Sony 新设计的三层式感光元件(3-Layer)。以往堆叠式感光元件(2-Layer)的两层结构是由成像区域(Pixel Section)与处理迴路(Circuit Section)所构成,特点是像素区域为背照式(BSI)结构,其特性是具有背照式的优点,并加强处理迴路使之兼容高速录影的能力。揭开三层感光元件之密,Sony Xperia XZs 960fps 超慢动作录影

左为一般的堆叠式感光元件,右为 Sony 新搭载的三层式感光元件。

而 Sony 的三层式感光元件就是在既有的两层结构成像区域(Pixel Section)与处理迴路(Circuit Section)之中加入了 DRAM 记忆体,使感光元件拥有自己的暂存区,让这块 DRAM 单独处理所有录製进来的影像数据,进而达到短时间内处理大量资料的性能。揭开三层感光元件之密,Sony Xperia XZs 960fps 超慢动作录影

Sony 的 3-Layer 感光元件在成像区域与处理迴路之间加入了 DRAM,以加强影像处理速度。

如果你有看过我们之前 Sony RX100 Mark IV 的评测,应该会对它的 HFR,High frame rate 超慢速录影模式感到印象深刻,Xperia XZs、XZ Premium 所採用的技术也与这两款相机类似,不过,Xperia XZs、XZ Premium 所搭载的超慢动作录影(Super Slow Motion)在使用上仍有其限制,首先超慢动作录影仅能以 960fps 帧率记录 0.2 秒,并将这 0.2 秒的瞬间以 30fps 播放,无法持续以 960fps 帧率纪录,并且在超慢速录影模式下仅能记录 720p 解析度的影片。

实际的操作我们在结束不久的 MWC 通讯大会上曾经报导过,这边也有影片帮助大家理解它的运作方式:

而在记者会结束后,我们也访问了日本总部相机科技的资深主管生江达哉,以下笔者利用 Q&A 方式,帮助大家更深入了解 Xperia XZs、XZ P 的超慢速录影功能。

5 个 Q&A 详解 Sony 超慢速录影模式

1. 在操作 XZs、XZ P 进入「超慢速录影模式」时,会感觉到镜头很明显的拉近了(视野较狭窄),而并非原本录影的广角画面,这是因为什幺原因呢?

平常我们在拍照时,手机是记录整块感光元件的资料来输出成图档,但当手机切换为「超慢速录影模式」时,感光元件必须在一秒内连续记录 960 张影像,如果用整块感光元件来录影的话,得到的资料量会太过庞大,为了要在处理速度与超慢速录影效果之间取得平衡,在拍摄超慢速录影时,通常只会用感光元件较中心的区域来录製。因此当取景区域变小,镜头视野也会变得较窄,这就是「超慢速录影模式」视野会较狭窄的原因。

其实这并非这两款手机所独具的特色,一些相机在录影时,也会因为资料量的问题裁切画面,例如 Canon 5D4 虽然可以录製 4K 画面,但视野是经过 1.5 倍裁切的,而 Sony 自家的相机 RX100 Mark IV、RX100 Mark V、RX10 Mark III 在「HFR 超慢速录影模式」下,也会裁切画面求得更高的画面帧率。揭开三层感光元件之密,Sony Xperia XZs 960fps 超慢动作录影

生江达哉。

2. 在「超慢速录影模式」下视野会较狭窄,那它的「等效焦距」又是多少呢?

XZs、XZ P 在拍摄静态照片时的等效焦距是 26mm,使用超慢速录影时等效焦距会变长,这方面 Sony 表示他们有资料但现场并没有準备,因此关于超慢速录影的等效焦距目前还没有準确的数字,这我们会持续询问官方并补充。

3. 在超慢速录影模式下,可将 0.2 秒的影像延长为 6 秒,即放慢 30 倍,在这 0.2 秒之间,手机镜头有持续在对焦吗?

超慢速录影运作的 0.2 秒间,手机是没有自动对焦的(固定对焦点),但在录製的 0.2 秒前后,手机的自动对焦是正常运作的。揭开三层感光元件之密,Sony Xperia XZs 960fps 超慢动作录影

结合 G 镜、三层式感光元件与 Bionz 图像处理引擎,XZs 与 XZ Premium 还具备了动态预测(Motion Eye)功能。

4. XZs、XZ P 所具备的超慢速录影模式有两种记录方式,一种是录影的过程中点选慢动作按钮,点选的 0.2 秒会录製成超慢速影片。另一种是「One Shot」模式,仅在按下录影钮后录制 0.2 秒的影像,并放慢 32 倍速变成 6 秒的影像。但这两种记录方式都不太能够捕捉难以预测的物体(例如爆米花爆开、雀鸟起飞等),关于这点有其他的记录模式可运用吗?

其实在 Sony 具备 HFR 超高速录影的相机中(RX100 Mark IV、RX100 Mark V、RX10 Mark III),都拥有「起始触发」与「终了触发」两种记录模式,前者是按下快门后记录慢动作,后者是按下快门后回朔快门前的 2~4 秒慢动作影像。其中「终了触发」较能够捕捉无法预测的事物,这是 XZs、XZ P 所没有的模式,官方表示这属于产品未来的规划之一,现在仍无法透露将来是否会纳入这项功能。

之前用 Sony RX100 Mark IV 所录製的 960fps HFR 超慢速录影实测。

5. Sony XZs、XZ P 可以用 960fps 记录、30fps 输出,这样是 960fps / 30fps=32 倍慢速,但官方的资料是指出 0.2 秒影像可以放慢变成 6 秒的影像,这样则是 6sec / 0.2sec=30 倍慢速,那详细的数据到底是 32 倍还是 30 倍慢速呢?

其实这点是笔者在算慢速倍率时偶然发现的,问到这点时 Sony 日本原厂也特地拿出纸笔解释,其实在记录「超慢速录影模式」时,确切的录影时间是「0.182 秒」,再放慢 32 倍变成「5.82 秒」:

小数点后的数字看起来其实有点繁琐,而为了让大众更容易理解,Sony 取 0.182→0.2 秒、5.82→6 秒这样相近的数据来帮助记忆,实际的正确倍率则是 32 倍慢速没错。揭开三层感光元件之密,Sony Xperia XZs 960fps 超慢动作录影

以上就是我们这次针对 Xperia XZs、XZ Premium 超慢速录影功能所做的深入研究与访谈,当然后续也会有更详细的实测,有兴趣的网友们不妨期待我们的后续报导。


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