從拍不好月亮開始，搞懂曝光三要素與手機多鏡頭設計

今天是中秋節的返鄉，在台鐵車上通勤的時候，對昨晚的拍攝起了一些好奇心。說到中秋節就會想到月亮，以前偶爾會覺得夜空配上月亮很美，但不管怎麼拍，就是拍不出眼睛看到的構圖和感覺，問題到底出在哪裡？

昨天一時興起查了下才發現，原來是因為月亮本身在夜晚算是個很亮的物體（反射的是太陽光）。如果用平常人的認知，會覺得拍晚上就要開夜景模式，而夜景模式為了讓暗部更明亮，會透過較長的曝光、多張影像合成等方式增加整體可見細節；但月亮本身非常亮，如果整個畫面的曝光是以夜景的暗部為目標，月亮就很容易過曝，失去表面的明暗細節。

就這樣想利用時間了解一下，手機的拍攝跟相機的拍攝到底有什麼不一樣，拍照的原理是什麼，又要怎麼樣才能獲得不同的感覺與畫面感。查著查著有一種熟悉的感覺：拍不好照，是因為不了解拍照背後的原理跟概念，這跟寫程式一樣，如果不懂架構，只是埋頭寫功能，往往會牛頭不對馬嘴，事倍功半。開始懂了一些皮毛後覺得很有趣，就想來寫一篇紀錄一下我的了解與學習。

光圈、快門、ISO：三個要素，各有代價

攝影入門一定會接觸的三個概念，就是快門、光圈、ISO。攝影的原理，說到底就是感光元件接收不同強度與色彩的光，記錄下來形成影像。

我們可以把感光元件想像成一個密閉空間。光圈就是那個空間對外的門，門本身開得越大，同樣時間內進的光就越多。快門就是那扇門開著的時間長短，快門越慢，表示門打開得越久，進的光也越多。ISO 則代表影像訊號的敏感度，也就是增益設定，ISO 越高，同樣的感光訊號會被放大得更亮。

三者都能透過不同方式讓影像變亮，但也各自要付出代價。光圈越大，進入的光越多，也會讓景深越淺，對焦的主角更突出，背景更容易模糊；快門越慢，進入的光越多，但越難精確捕捉瞬間的動態，容易產生動態模糊或手震；ISO 越高，則是把感光元件接收到的訊號放大，讓影像變亮，但也會把原本很微小的訊號差異跟雜訊一起放大，畫面因此容易出現雜訊。

所以本質上，攝影就是在光源不足或過多的情況下，取得適當的曝光，選擇三者間要調整誰、付出對應的代價做取捨，最後才得到你想要的相片。知道要拍什麼、想強調什麼，什麼重要、什麼不重要，就能根據原理做出取捨，調整出正確的參數。沒有一組永遠正確的參數，只有適合你想拍的東西的參數。

用 Pixel 10 的規格，看懂鏡頭為什麼要分工

了解基本原理之後，可以來到更有操作感一點的部分。如果不是特別有興趣鑽研器材的人，手機多半是最唾手可得的拍攝器具。我自己現在用的是 Google Pixel 10，剛好可以藉由官方公布的規格，更具體地理解手機的鏡頭跟拍攝功能。

鏡頭	解析度	光圈	視野	感光元件	其他
廣角主鏡頭	48MP Quad PD	f/1.7	82°	1/2 吋	光學防手震
超廣角	13MP	f/2.2	120°	1/3.1 吋	—
望遠	10.8MP Dual PD	f/3.1	23°	1/3.2 吋	5× 光學變焦、超解析變焦最高 20×、光學防手震
前鏡頭	10.5MP Dual PD	f/2.2	95°	—	自動對焦

從這張表可以看到，Pixel 10 其實裝了四顆鏡頭，三顆後置、一顆前置，而且分工分得很清楚。

主鏡頭：什麼都要能拍，所以做得最均衡

目的是日常拍攝、低光、人物、食物、風景，在其他條件足夠時，也能保留更多空間細節與裁切空間。大光圈多收一點光、較大的感光元件在暗處比較有利、高解析度保留細節、防手震降低手震、好的自動對焦快速抓住主體。

主鏡頭不是專門解決某一個問題，而是「什麼都要能拍」。

超廣角：解決「拍不下」的問題

目的是景物太大、空間太小，正常鏡頭裝不下，例如山景、建築、室內、多人合照。所以它最重要的不是解析度，而是更大的視野，代價通常是光圈比較小、感光元件也比較小、邊緣容易變形。同樣一張照片，畫面塞得越廣，每個遠方主體分到的畫面空間就越少。

它不是拍得更清楚，而是「拍得更多。」

望遠：解決「拍不到」的問題

目的是主體太遠，正常鏡頭拍出來太小，例如動物、遠方建築、山上的景物、舞台、運動。所以它最重要的是更窄的視野加更長的焦段，Pixel 10 的 5× 望遠就是讓遠方的東西在畫面裡變大。代價則通常是光圈較小、單位時間進光較少（低光環境下通常比較吃虧）、手震更明顯、鏡頭體積也更難做小。

超廣角解決的是「拍不下」，望遠解決的是「拍不到」。

前鏡頭：解決「我要拍自己」

它不需要追求跟主鏡頭一樣全面，因為主要任務非常明確：自拍、視訊、臉部拍攝。所以會特別重視視野夠寬、自動對焦、臉部辨識、HDR / 人像處理。

為什麼不能一顆鏡頭什麼都要

如同攝影基本要素一樣，攝影器材本身也是在取捨。什麼都要的情況下，鏡頭的體積、價格、重量都會受到影響，在考慮手機本身的易用性與硬體限制、成本情況下，才會出現讓各個鏡頭分工不同情境的設計。

手機把「怎麼拍」藏起來，你只需要決定「拍什麼」

智慧型手機在大多數情況下，其實已經幫我們預設了一套處理複雜判斷的邏輯，包含如何自動調整快門、ISO、白平衡、HDR 等參數，都寫在手機的相機程式裡，由廠商替使用者做出大量判斷。例如拍攝肖像時，系統可能選擇合適的鏡頭與曝光參數，並透過計算攝影模擬淺景深來強調主體；拍攝夜景時，則可能透過較長的曝光時間、較高的 ISO，以及多張照片合成等方式取得足夠的亮度與細節。一般使用者平常只需要決定「我要拍什麼」，手機則替我們處理「要怎麼拍」。

也因為這樣，有些手機設計上就會把能力藏起來，讓使用者用他們設計好的框架去使用。假設我們想用前面學到的概念，來玩玩看不同感覺的攝影呢？那就得先來了解硬限制與軟限制。

硬限制與軟限制：想動手控制，得先知道天花板在哪

硬限制指的是硬體上就做不到的事情。專業的相機可以透過替換鏡頭得到更高的靈活度，而多數的智慧型手機不具備任意替換鏡頭的能力，在這樣的硬體限制下，往往最直接被限制的就是光圈。以 Pixel 10 為例，三顆後置鏡頭各自有固定的光圈，分別是 f/1.7、f/2.2、f/3.1，這些光圈是由硬體本身決定的，即使使用第三方 App，也無法把固定光圈變成真正可變的光圈。

軟限制則是指官方 App 沒有提供給使用者的功能（但硬體本身可能支援）。一支 App 能不能控制這些功能，取決於 Android 的 Camera2 API 有沒有把對應的硬體能力開放給 App 使用。我用 Camera2 API Probe 這款 App 檢查了自己那支 Pixel 10 實際暴露出的相機能力。

測試得到的結果是，我的 Pixel 10 可以透過 Camera2 API 調整快門速度與 ISO，因此這兩個參數就成為我可以拿來實際練習的控制項。

動手練習：用 Open Camera 跑三組測試

內建相機不支援這麼高的靈活性，所以需要找一支支援 Camera2 API 的 App 來做練習，我選的是 Open Camera（官方網站 opencamera.org.uk），一套開源相機，支援性與更新都不錯。結合前面學到的概念，我用一些練習做結尾，畢竟要有動手的記憶，才能更深刻地記住所學。

靜物練習

• 快門：ISO 固定 100，快門分別開 1/30、1/125、1/500，觀察亮度、手震、動態模糊。
• ISO：室內靜物，快門固定 1/125，ISO 分別開 100、400、1600，觀察亮度、雜訊、細節。
• 快門 × ISO：同一件靜物、亮度盡量一致，分別用 1/30 配 ISO 100、1/125 配 ISO 400、1/500 配 ISO 1600 去拍，觀察同樣亮的三張照片彼此有什麼不同。

實拍下來，快門那組固定 ISO 100，只讓快門從 1/30 一路收到 1/500：

1/30 秒	約 1/125 秒	1/500 秒
曝光正常，畫面清楚明亮	明顯偏暗，細節開始看不清楚	幾乎全黑，只剩貓咪的輪廓看得到

ISO 那組固定快門在 1/125 秒左右，只讓 ISO 從 100 一路加到 1600：

ISO 100	ISO 400	ISO 1600
明顯偏暗（跟快門那組固定 ISO、快門收到約 1/125 秒的那張其實是同一種曝光組合）	曝光正常，畫面清楚	明顯過曝，背景幾乎死白，但貓咪本身的毛髮紋理還看得出來

快門 × ISO 那組讓亮度盡量一致，看同樣亮的三張照片彼此有什麼不同：

1/30 秒、ISO 100	約 1/125 秒、ISO 400	1/500 秒、ISO 1600

整張照片看差異不大，那就把背板同一個位置放大裁出來比對：

1/30 秒、ISO 100	約 1/125 秒、ISO 400	1/500 秒、ISO 1600

連放大裁切都很難分出高下，這正是重點：就算 ISO 從 100 拉到 1600、差了 16 倍，肉眼幾乎看不出雜訊感有拉開差距。這不是巧合，是因為手機拍照本來就不會把感光元件的原始訊號直接交給你——Open Camera 的原始碼裡，手動調快門與 ISO 那條路徑並沒有主動去設定 Camera2 API 的降噪模式，等於整組測試都是交給手機拍照預設的品質去處理，而 Android 對「靜態拍照」這個用途的預設，本來就會把降噪與銳化開到看得到效果的等級。真正的代價因此藏到了看不見的地方：1/30 秒那張快門開得最久，如果拍的時候手有晃動，最容易糊掉；1/500 秒配 ISO 1600 那張則是把訊號硬拉起來，用邊緣銳利度量過貓咪本體，這張的細節確實是三張裡最低的，只是代價換了個位置，被降噪磨得肉眼不容易發現。

透過這樣實體照片的觀察，會比單看文字更容易切身體會這些參數帶來的改變，也推薦大家自己實際拍拍看。

寫著寫著發現一篇已經叨叨絮絮的太多了，手機內建相機提供的設置、還有這些設置之間的差異，有機會的話再另外寫一篇來聊。

和大家分享今年中秋的月亮，這次也剛好把前面學到的概念拿來試了一下：用內建相機，降低曝光去保留月亮的細節，再提高陰影，讓夜空中的暗部不要完全消失。 祝大家中秋節愉快。