三星Galaxy S21 Ultra的主攝像頭是108兆像素ISOCELL HM3傳感器。該傳感器在許多方面都超過了S20 Ultra和Note 20 Ultra中使用的HM1。改進的HDR，弱光和自動對焦性能是重點。

HDR技術Smart ISO Pro可以同時拍攝一張低和高ISO照片。同時捕獲幀可防止移動物體重影。應當注意，這是連續HDR照片中的常見問題。

然后將這兩個幀合并為一張12位照片。因此，RAW格式的圖像可以包含比10位圖像多64倍的顏色信息。它將1 / 1.33英寸大小的傳感器像素分布在12000 x 9000網格上。

HM3還具有低噪聲模式。因此，光敏度提高了50%。改進的馬賽克算法可以在良好的光照條件下捕獲108兆像素的全分辨率幀。

Super PD Plus功能在用于自動聚焦的傳感器的相位檢測元件中增加了微透鏡。這些透鏡將這些元素的測量精度提高了50%。

三星ISOCELL HM3;它可以錄制8K 30 fps，4K 120 fps和1080p 240 fps視頻。請注意，在S21 Ultra中8K分辨率限制為24 fps。S Pen也可以用于編輯用S21 Ultra錄制的視頻。

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