手機王相機評測釋疑 談HTC U11與HDR拍照

針對近日網友對於 SOGI 手機王非業配廣編的專題《2017四大旗艦U11、XZP、ZF4Pro與Note8相機比拚》文章中的手機拍照橫向測試的方法有所疑問，這幾日我們反覆查看過去所做的數篇評測，並重新檢視所拍攝照片的數據與照片，我們將利用本篇文章進一步解釋並分析說明我們的相機測試方式，並解釋部分技術原理，藉以釐清解除眾多網友的疑問。

【測試方法】

戶外拍攝時光線或天空都是瞬息萬變，有時候可能會造成些微畫面有些許的差異，雖然透過室內搭景可以完整掌控環境變因，但為了呈現真實使用者場景，因此一般都會採用戶外實地測試。我們在進行多款手機拍攝功能的橫向測試時，會設定幾個主要常見場景，日拍、夜拍、日夜人像、近拍，近期更因都市夜景對於旗艦機種已經相當容易克服，雖然對於一般使用者來說，極低光場景是不容易遇到的狀況，但還是增加了極低光場景，用來測試極限能力。

為了追求準確度與顧及公平性，會盡可能測試中的變動因素減少，但因各大品牌手機在拍攝功能上所提供的功能都不盡相同，在測試流程中僅以受測機種都有的模式進行測試。目前我們都是將畫素設定到最大以獲得最多影像細節，並以大部分使用者最常使用的全自動模式作為最大共通點。

因現今的手機自動功能越來越智慧，包含了能主動偵測場景、人物、食物、風景、夜景等，甚至能在拍攝瞬間自動針對照片主題或是場景進行最佳化處理，可能是提亮人物膚色、減少明暗反差、修正變形等等，但因無法完全得知各廠牌的設計與最佳化時機，為了避免場景太過單純，造成單一品牌手機拍攝優勢或劣勢特別明顯，在拍攝同一種場景時都會盡量以至少兩組不同的構圖與主題占比來測試拍攝效果，增加場景與主題的複雜度。


▲拍攝時為了確保畫面構圖比例與相對位置，都會開啟格線確保每台手機所拍攝的畫面接近，減少主體比重不同而造成的測光偏差。

最後，為了避免人為因素，每款手機我們都會盡可能根據原廠提供的資料了解所有的設定、功能與原理，在每次拍攝前也都會確認拍攝模式，是否有開啟 HDR 等設定，並且開啟格線，確保構圖比例的穩定，在時間許可下，也會花費比較多天數進行，也可以減少在同天內一直用錯誤設定拍攝的情形。而在比較昏暗或難以對焦的場景拍攝時，通常也會多拍攝幾張，並在之後放大檢視是否有對焦或手震造成模糊的問題，但若是數次拍攝都有模糊或對焦不準的問題，就會認定為是無法順利拍攝的環境。

最終發文的照片都會以該品牌手機在設定場景裡拍攝最好的一張照片原圖作為依據，所有檔案也一並保留 EXIF 拍攝參數供網友們參考，並且不再壓縮或轉存，減少因轉換造成原圖畫質與色彩的任何影響。因為每個人觀看的所使用的螢幕之間本身就存在色差，以撰文者本身使用的電腦螢幕來說，解析度為 2K，色域範圍達 99% Adobe RGB 色域，為確保對比也有進行螢幕校正，所以比起一般手機與螢幕的 sRGB 或 DCI-P3 能顯現出更豐富的色彩細節，若根據此螢幕進行色彩細節分析，可能會與一般網友看到的有部分落差，所以在評測時都不會做太多評論，讓使用者可根據自身觀看條件、使用習慣與品牌喜好決定哪款手機的效果最符合自身所需。


▲撰文者平時的工作環境

另外，針對各品牌強調的特色，我們也會另闢篇幅深入進行同級間相同或是相似功能的對比，例如：《HDR細節大對決！HTC U11與三星Note 8相機比較》、《雙鏡頭誰厲害？華碩ZenFone4 Pro與三星Note8相機比較》、《國產旗艦HTC U11與華碩ZenFone 4 Pro拍照對決》，進行主打強項的測試。

【技術原理 1 - 何謂 HDR？】

在數位攝影中 HDR（High Dynamic Range）是高動態範圍的英文。HDR 主要是用來解決相機影像感應器的動態範圍（或稱寬容度）有限的問題。簡單來說，就是讓照片陰影部分與最亮的部分都能被完整保留下來。最容易遇到需要使用 HDR 拍照的場合通常為明暗反差過大的場景，例如在大逆光的場合拍照，會出現背景很亮，但是人物或是前景很黑的照片。因手機所採用的影像感應器都相當小，因此動態範圍比起專業相機也相對小很多，為了解決此問題，目前主流品牌手機都已經加入 HDR 的功能。但 HDR 拍攝也並不是沒有缺點，由於 HDR 拍攝時會先利用「包圍曝光」的方式拍攝多張不同曝光照片，通常為正常曝光、減低曝光與增加曝光至少三張照片，再透過軟體運算合併為一張 HDR 相片，因此畫面中不適合有會移動的物件，否則容易造成疊圖後會出現殘影，也會因為演算方式的關係造成有時候影像人工味過重，看起來有會有點不真實，甚至在許多國際大型攝影比賽中都明文規定不得以 HDR 照片參賽。（可參閱：國家地理全球攝影大賽競賽規則）


▲HDR 前後效果圖，使用 HDR 後陰影處明顯被提亮。


▲HDR 疊圖殘影

【技術原理 2 - 自動 HDR】

部分手機在自動模式下又具有自動 HDR 功能，基本運作邏輯為偵測畫面中是否有大範圍的明暗反差，如前面所提到的夕陽或是逆光場景時，會自動轉換為 HDR 拍攝模式，也就是多張合成的方法，若是在光線柔和反差比例較小或是夜景時，則會使用一般單張拍照的方式進行拍攝。為了避免各家測光判定不同造成拍攝出的照片部分有 HDR 效果部分沒有 HDR 效果，降低參考價值，因此都會先行透過手動方式關閉 HDR，以求準確性。


▲目前具有自動 HDR 功能的手機大都會在偵測到需要啟動 HDR 拍攝時出現提示（紅圈處），提醒使用者即將使用 HDR 拍照，避免晃動手機造成疊圖出現殘影的情況。


▲部分品牌如 LG、小米、華碩等，會在檔案名稱上標記 HDR，代表該張照片為 HDR 照片。


▲部分品牌如 Apple、HTC、三星等，並不會在檔案上特別標註是否為 HDR 照片，但 Apple iPhone 預設會儲存兩張，一張為單拍，一張為 HDR 照片，而三星則可透過 EXIF 參數中的測光模式進行判別，一般照片為「中央偏重平均」，HDR 合成則為「分區測光」。

【技術原理 3 - U11 HDR 強化】

另有網友提及 HTC U11 的 HDR 與其他品牌的 HDR 有所不同，因 HTC 曾協助 Google Pixel 手機 HDR+ 開發，因此也讓 U11 具有與 HDR+ 功能相似的 HDR 強化（HDR Boost）功能，此功能應該隨時設定在自動或是開啟。根據 HTC 官方頁面描述「在明亮背景前拍攝人像照時，可以使用 HDR 強化（高動態範圍）將主體清楚拍攝下來。HDR 強化也能在低光源環境下使用，拍出清楚且低雜訊的相片。 HDR 強化在拍攝靜態主體時效果最佳。相機會用不同的曝光度連續拍攝多張照片，並合併為一張修正過的相片。」因此可以判斷 HDR Boost 仍屬於 HDR 的應用，並加上了降噪功能，適合拍攝靜態主體。而又因為 U11 的 Auto HDR 是屬於全時介入狀態，也就是不管是否為高反差狀態都會進行多圖合併的拍攝，專業相機評測網站 DxOMark 也曾在第一版的測試中提及「there may be some ghosting in scenes with high dynamic range（利用 HDR 拍攝時可能會有一些殘影）。因此在橫向測試中才會使用強制關閉或開啟的方法來與其他品牌機種進行對比，以確保測試拍攝出的畫面都是清晰無殘影。若是將來與 Pixel 手機或是擁有類似技術的手機進行平行測試時，就會將 HDR 設定在自動模式。

▲在 DDxOMark 網站中關於人工痕跡的部分也曾經提及 HDR 拍攝時殘影的問題。


▲HTC 官方對於 HDR 強化說明。

【釋疑 1 - U11 雜訊嚴重？】

根據許多網友反應，為什麼手機王測試關閉 HDR 時的夜拍照片 U11 雜訊相當重，是否設定錯誤？如同文章前面所提，拍攝時都會先進行設定檢查，避開同一天拍攝大量照片，並反覆檢視成果才完成測試，減少錯誤的發生。以下，我們就先以網友提及的夜拍比對組進行分析。


▲HTC U11 主相機超低光源拍攝效果，拍攝參數 F1.7、1/10、ISO 2939


▲Sony Xperia XZ Premium 主相機超低光源拍攝效果，拍攝參數 F2、1/16、ISO 2500


▲ASUS ZenFone 4 Pro 主相機超低光源拍攝效果，拍攝參數 F1.7、1/10、ISO 1399


▲SAMSUNG Galaxy Note 8 主相機超低光源拍攝效果，拍攝參數 F1.7、1/10、ISO 1600

【拍攝參數分析】

以上照片拍攝時都已關閉 HDR，其中 HTC U11、ASUS ZenFone 4 Pro、SAMSUNG Galaxy Note 8 三款機種的光圈皆為 F1.7，透過自動模式的曝光的時間也剛好是 1/10，在曝光三要素中快門、光圈與 ISO，已經固定快門與光圈兩個參數，因此唯一的變動參數就是 ISO 值，而 ISO 值的高低正好也是在攝影中判斷畫面雜訊多寡的依據之一。U11、ZenFone 4 Pro、Galaxy Note 8 三者的 ISO 值分別為 ISO 2939、ISO 1399、ISO 1600，可發現 U11 所使用的 ISO 值是三者之中最高的，因此畫面雜訊最為明顯，也造成畫面比較模糊。但究竟為何 U11 會與其他兩者使用的 ISO 值高這麼多？這部分可能就是 HTC 在設計曝光時所用的方法不同所造成的差異。


▲由左至右分別為 HTC U11、ASUS ZenFone 4 Pro、SAMSUNG Galaxy Note 8 所拍攝的縮圖與色階分布圖。

在攝影中，可透過色階分布圖分析畫面明亮度。可以發現三者所拍攝的照片中，HTC U11 的中間調（在此為每張圖中最的兩個峰群）最靠近分布圖的中間區域，在傳統數位攝影中有「ETTR 向右曝光」理論，會將畫面刻意拍亮以取得最大的畫面細節資料，或許也因此 U11 才會在光圈與快門速度都與其他兩者相同的情況下用更高的 ISO 以換取更高的畫面亮度。


▲HTC U11 主相機超低光源拍攝效果-第二組，拍攝參數 F1.7、1/10、ISO 2939 


▲Sony Xperia XZ Premium 主相機超低光源拍攝效果-第二組，拍攝參數 F2、1/15、ISO 3200


▲ASUS ZenFone 4 Pro 主相機超低光源拍攝效果-第二組，拍攝參數 F1.7、1/10、ISO 2174


▲SAMSUNG Galaxy Note 8 主相機超低光源拍攝效果-第二組，拍攝參數 F1.7、1/10、ISO 1250

在同一篇文章中，我們測試的第二組中也有相同的狀況，HTC U11、ASUS ZenFone 4 Pro、SAMSUNG Galaxy Note 8 三款機種的光圈皆為 F1.7，快門速度 1/10，三者的 ISO 值分別為 ISO 2939、ISO 2174、ISO 1250，可以發現 U11 所使用的 ISO 值依然是三者之中最高的，因此畫面雜訊也最為明顯。

【數值誤差或是灌水？】

交叉比對以上 HTC U11、ASUS ZenFone 4 Pro、SAMSUNG Galaxy Note 8 拍攝參數後，發現經常有光圈快門都相同，但 U11 的 ISO 值總是偏高，有沒有可能是數據上錯誤或是灌水呢？因此，在我們另外一篇《國產旗艦HTC U11與華碩ZenFone 4 Pro拍照對決》文章中也曾針對 U11 與 ZenFone 4 Pro 兩者進行比較測試，而兩者影像感應器同為 Sony IMX362，因此可以將感應器不同的灌水或是誤差值的變因降低。


▲ASUS ZenFone 4 Pro 主相機夜間拍攝效果-第一組，拍攝參數 F1.7、1/15、ISO 327


▲HTC U11 主相機夜間拍攝效果-第一組，拍攝參數 F1.7、1/15、ISO 841


▲ASUS ZenFone 4 Pro 主相機夜間拍攝效果-第一組，拍攝參數 F1.7、1/15、ISO 434


▲HTC U11 主相機夜間拍攝效果-第一組，拍攝參數 F1.7、1/15、ISO 640

由以上兩組可得知，ASUS ZenFone 4 Pro 與 HTC U11 在光圈快門都相同的情況下，U11 所使用的 ISO 依舊是比較高，但兩者使用的感應器相同，因此 ISO 值灌水或是差異的可能性也被排除，最大的可能性還是偏向 HTC 的曝光值偏向略高的設定。

【開啟 HDR 導致雜訊嚴重 】

根據許多網友反應，U11 在夜晚刻意開啟 HDR 時，雜訊會比沒開啟時還嚴重，是否真的是如此呢？以下，我們就以之前數篇評測中有使用過的照片進行比對分析。我們先以『HDR細節大對決！HTC U11與三星 Note 8 相機比較』與『國產旗艦HTC U11與華碩ZenFone 4 Pro拍照對決』測試中所用夜間 U11 開啟 HDR 前後的差異來進行比對，並且擷取中央與邊緣輪廓明顯的區域進行局部分析。



▲HTC U11 夜間搭配人造光源主相機開啟 HDR 前（上）後（下）


▲HTC U11 夜間搭配人造光源主相機開啟 HDR 前（左）後（右）（中央區域裁切 320 x 480），可以發現在開啟 HDR 之前陰影處的雜訊相當高，但開啟 HDR 之後雜訊有減低的狀況，亮度也有提升，但銳利度有些微下滑。


▲HTC U11 夜間搭配人造光源主相機開啟 HDR 前（左）後（右）（邊緣裁切 320 x 480），可以發現在開啟 HDR 之前陰影處的雜訊相當高，但開啟 HDR 之後雜訊有減低的狀況，亮度也有提升。



▲HTC U11 都市夜間景觀主相機開啟 HDR 前（上）後（下）


▲HTC U11 都市夜間景觀主相機開啟 HDR 前（左）後（右）（中央區域裁切 320 x 480），可以發現在開啟 HDR 之前陰影處的雜訊相當高，但開啟 HDR 之後雜訊有減低的狀況，但可能因降躁計算導致銳利度有些微下滑。


▲HTC U11 都市夜間景觀主相機開啟 HDR 前（左）後（右）（邊緣裁切 320 x 480），可以發現在開啟 HDR 之前畫面邊緣的雜訊相當高，但開啟 HDR 之後雜訊有確實減低。



▲HTC U11 夜間主相機開啟 HDR 前（上）後（下）


▲HTC U11 夜間搭配人造光源主相機開啟 HDR 前（左）後（右）（中央區域裁切 320 x 480），可以發現在開啟 HDR 之前雜訊相當高，但開啟 HDR 之後雜訊有減低的狀況。


▲HTC U11 夜間搭配人造光源主相機開啟 HDR 前（左）後（右）（看板區域裁切 320 x 480），可以發現在開啟 HDR 之前雜訊相當高，看半局部也已經過曝，但開啟 HDR 之後雜訊有減低的狀況，過部的部分也有部分被修正回來，可以確定使用 HDR 在手動的狀態下是有作用的。


▲HTC U11 夜間搭配人造光源主相機開啟 HDR 前（左）後（右）（邊緣裁切 320 x 480），可以發現在開啟 HDR 之前雜訊相當高，但開啟 HDR 之後雜訊有減低的狀況，但銳利度也因為降躁處理跟隨著些微下滑。


▲極低光測試場景，三星 Note 8 使用自動不開 HDR 的拍攝參數為 F1.7、1/10、ISO 1250



▲HTC U11 微光主相機開啟 HDR 前（上）後（下）在微光環境中可以發現 HDR 開啟與否幾乎看不出來有任何局部亮度或是整體亮度的改變，但未開啟前使用的拍攝參數為 F1.7、1/10、與 Note 8 相同，但 ISO 值已達 3114 相當的高，造成縮圖看起來雜訊非常明顯。


▲HTC U11 微光主相機開啟 HDR 前（左）後（右）（中央區域裁切 320 x 480），可以發現在無論是否開啟 HDR，兩張照片的雜訊都相當高，但開啟前與開啟後雜訊的型態略有不同，開啟前偽色（色彩雜訊）比較多，明暗（顆粒）雜訊較少，但開啟後兩種雜訊都增加了，不過亮部色彩細節更豐富，邊緣銳利度也上升。


▲HTC U11 微光主相機開啟 HDR 前（左）後（右）（右邊區域裁切 320 x 480），無論是否開啟 HDR，兩張照片的雜訊都相當高，但開啟前與開啟後雜訊的型態略有不同，開啟前偽色（色彩雜訊）比較多，明暗雜訊較少，但開啟 HDR 後明暗雜訊微幅增加，不過邊緣銳利度也上升。


▲另一組極低光測試場景，三星 Note 8 使用自動不開 HDR 的拍攝參數為 F1.7、1/10、ISO 1250



▲HTC U11 微光主相機開啟 HDR 前（上）後（下）在微光環境中可以發現 HDR 開啟與否幾乎看不出來有任何局部亮度或是整體亮度的改變，但未開啟前使用的拍攝參數為 F1.7、1/10、與 Note 8 相同，但 ISO 值已到 3209 相當的高，造成縮圖看起來雜訊非常明顯。


▲HTC U11 微光主相機開啟 HDR 前（左）後（右）（中央區域裁切 320 x 480），可以發現在無論是否開啟 HDR，兩張照片的雜訊量差不多，但可能是因為高雜訊與降躁計算的關係，線條變得比較模糊。


▲HTC U11 微光主相機開啟 HDR 前（左）後（右）（右邊區域裁切 320 x 480），無論是否開啟 HDR，兩張照片在邊緣的雜訊都與清晰度差不多。

由以上幾組夜間測試可以得知，HTC U11 在夜拍情形下開啟 HDR 時，雜訊並沒有大量增加，反而是有下降的，但在非常極端的情況下，雜訊的變化就比較不規則，不論開啟 HDR 與否，整體畫面整體雜訊量都不低，雜訊在不同區域的散布量也有所不同，越暗的邊緣越明顯，因為篇幅長度問題，無法擷取每個角落進行比較，有興趣的網友可以自行下在上方原圖比較每個區域的差異。造成雜訊偏高的原因可能是因為我們前面所推論，HTC 自動模式下的曝光值都會比較偏高所致，在快門已經無法再更快的情況下，只能拉高 ISO 追求最大畫面亮度，但又為了保留畫面細節不得不減少降躁的結果。也由於在文章一開始的時候有提其，戶外拍攝時的光源比起實驗室更複雜，在低光場景每個方向的照度（LUX）都不同，都會影響相機的測光判定與最後畫面的成像。

【HDR 模式不同，結果不同？】

根據網友指出，HTC U11 在使用 Auto HDR 與 強制 HDR 以及關閉 HDR 三種模式拍攝出的照片會不同，在《HDR細節大對決！HTC U11與三星 Note 8 相機比較》與《國產旗艦HTC U11與華碩ZenFone 4 Pro拍照對決》兩篇專題中，開啟後 HDR 後畫面細節確實有保留下來，可以確定 HDR 是有介入，但根據網友反應 Auto HDR 與 強制 HDR 對於夜拍的效果會有所不同，我們自己翻閱了 HTC 官方網站所提供的使用說明，兩者應為相同功能，所以目前也無法確定是刻意設計或是軟體設計上的瑕疵，這部分我們會之後會另闢專欄再做更詳細的測試。

【結語】

以上為手機王的平行測試方法介紹與釋疑，然而行動裝置的演進日新月異，目前的測試方法也有可能在之後再做更新，但測試都會將條件盡可能設定一致，並且也盡可能根據原廠提供的資料了解所有的設定、功能與原理，減少因設定錯誤而造成的不公現象。手機王網站之後也將盡可能根據網友們的意見提出更多有趣與實用的評測，也歡迎各位網友日後在評測中發表意見與疑問。