小米 14 Ultra 的影像测试结果为 149 分，在 DXOMARK 影像排行榜中排名第 13 位。虽然它没有跻身综合排名前列，但它已成为迄今为止 DXOMARK 测试过的影像性能最好的小米旗舰机。
小米 14 Ultra 搭载了四个 5000 万像素图像的摄像头和1英寸传感器，再加上可变光圈模组、照片和视频 HDR 模式，以及配套的进阶功能和多变模式，让该设备的拍摄性能格外出色。尽管有这些先进的规格，但其硬件与13 Ultra相比基本相同，这意味着与前代产品相比，小米 14 Ultra 的大部分改进都是通过精细的调整和软件优化实现的。
小米 14 Ultra 在拍照模式下整体表现不错，动态范围宽广、噪点低、色彩悦目。个别的亮点也表现得十分具有竞争力，这使它成为了DXOMARK测试过的小米设备中影像能力最佳的小米旗舰机。虽然该设备在变焦和视频方面表现较前代有着非常大的进步，但在零延时拍照、照片自动对焦和细节呈现等方面较同段位竞争机型仍有不足，这也是导致该设备未能进入排行榜前十的主要原因之一。
出色的噪点控制和极为清晰的细节呈现让小米 14 Ultra 的长焦表现尤为突出。并且，得益于强大的长焦硬件和两个专用的长焦摄像头，小米 14 Ultra 的整体变焦效果非常出色，它不仅能在近距离和中距离的拍摄中提供质量优异的成像，在微距拍摄中，其极低的噪点水平和细节保留都很优秀，能产出令人满意的特写画面。其长焦能力以120分登顶该项子分数最高分。同时，该设备的超广角摄像头拍摄的图像质量也不错，但在某些测试属性上落后于同等级其他竞争机型。
与前几代产品一样，在大多数测试环境下，小米 14 Ultra 无法提供快门的零延迟功能。这意味着拍摄者也许会错过抓拍到决定性画面的瞬间，因为最终成像并不是在按下快门的刹那完成的。在低光条件下，小米 14 Ultra 会使用更大的光圈以保证相当的进光量。但与华为Mate 60 Pro+相比，小米 14 Ultra 的可变光圈模组无法根据不同的场景来自动切换光圈，有时会造成多人合照中出现面部失焦问题。
在视频测试中，小米 14 Ultra 的表现进步非常大，可以提供稳定的曝光、宽广的动态范围、宜人的色彩呈现、很低的噪点水平以及有效的防抖功能。该设备所有的后置摄像头都能支持8K 30帧和4K 60帧的拍摄。14 Ultra特别开发的大师电影模式有丰富的调节参数可供选择，给予创作者更大的灵活性及创作空间。不足之处是，在一些室内和低光场景中，可以观察到一些局部噪点，偶尔也会出现焦点切换过慢的问题，另外帧与帧之间的清晰度存在一定差异。
与往常一样，DXOMARK的测试是在徕卡生动模式下进行。模式的选择纯属个人喜好，因此两种成像风格并不会影响DXOMARK最终得分。总体来说，小米 14 Ultra 的影像能力较前代有明显的进步，一跃成为影像实力最强的小米旗舰机型。不过由于一些细节上的不足使该设备暂未能取得一个更好的排名。
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