聊聊手机上应用的几种防抖模式
夏昆冈 于 2020.11.21 11:20:53 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:10.00/130

2020年手机厂商在摄像头领域竞争激烈,在想尽法子的提升画质和体验,新的防抖方案登场了,它们是微云台防抖和又叫机身防抖的感光器防抖。

静态图像的多帧防抖

  • 静态图像的多帧防抖是数字防抖的一种,是一种软件的防抖方案。它的基本原理是,单帧拆成多个分帧拍摄,然后对齐合成。假设测光得到了1/20秒,这个值对于一般人来说可能并不安全,会导致手抖,那么多帧防抖机制此时会启动,让摄像头连续拍摄4帧1/80秒的照片,当然,也可能拍摄成4张曝光时间并不等长的照片,然后对齐,对齐示意如图,多帧的交集可以合成一张不抖动的图像。这只是基础的算法,实际上的算法比这更为复杂。它的最大好处就是无额外物力成本。

    动态视频的前后帧电子防抖

    视频防抖也可以通过数字方法实现,区别在于不是多帧对齐,而是前后帧对齐。现在的感光器可以提供视频拍摄数倍的像素冗余量,可发挥空间大。但是对算力需求非常大,有部分机型出现了高帧率视频或者高分辨率视频防抖就失效了的现象。现在这种情况在改善,这得益于算法优化和硬件性能改善。

    镜头光学防抖

    本来想从网上找几张手机摄像头镜头光学防抖结构示意图的,但都不太满意,所以我们翻出了一台诺基亚Lumia 1020,决定拆解它的摄像头。

    诺基亚 Lumia 1020手机摄像头暴力拆解 图集
    在当下,不少手机都把高像素大底作为卖点,不过早在2013年,诺基亚就发售过一款Lumia 1020 Pureview手机,感光器已经达到了2/3英寸,高达4000万像素的图像分辨率。为了深入了解手机摄像头组件的原理,方便一系列科普文章配图,我们从古董堆里找到了这台已经变砖的Lumia 1020进行拆解。

    我们推荐诸位点击图集查看全部图片,然后再来看看一篇老文。

    实物拆解揭开单反镜头的小秘密
    套头上运用了许多现代镜头的典型设计,通过它我们可以了解当前变焦镜头的结构和工作原理。我们拆解的这支佳能EF-S 18-55mm IS Ⅱ镜头来自国内销售的600D行货套机,通常被俗称为“二代套头”,属于没有超声波马达的国际市场版……

    这篇文章则讲解了单反镜头光学防抖结构是如何工作的。不管是单反镜头还是手机摄像头镜头,它们的机构驱动原理都是一样的,都是通过线圈过电产生磁力来调整姿态。但它们也有区别,单反镜头防抖驱动的是镜片,而手机摄像头是驱动整个镜组,所以,我们讨论这些镜头光学防抖时,要注意一下差异性。

    驱动镜片或整个镜组的设计,英文名字很多,其中OIS[Optical Image Stabilizer,光学图像稳定器]接受度较高,现在普遍采用,中文一般就称为光学防抖。

    光学防抖其实不只这一种类型,但驱动镜片的方式出现最早,所以在一般语境下,光学防抖指的就是镜头光学防抖。

    镜头光学防抖在手机摄像头上发展很久,也是非常成熟的技术,结合软件,优秀的厂商可以做到3EV左右的防抖性能,一般也能到2EV左右。镜头光学防抖比较节省空间,现在的制造成本也不是太高,所以也是普及度最高的硬件防抖类型。

    感光器防抖

    镜头光学防抖产生于胶片机时代,到了数码单反时代,对感光器模组进行防抖改进的工作就开始了。感光器防抖更多的被称为机身防抖,不少媒体将其归属到电子防抖,以区别专指镜头光学防抖的光学防抖。其实,感光器防抖也属于光学防抖范畴,它的基本原理是通过矫正感光器的位置和姿态来完成成像的稳定。成熟的感光器防抖技术能实现更多姿态的防抖矫正,现在优质的感光器防抖技术,能实现更高效的防抖性能,例如即将歇菜的奥林巴斯的防抖技术,可以实现6EV的性能,让肾虚患者重返青春。

    感光器防抖技术在2020年10月之前,从未被移植到手机平台,这其中有着软件硬件方面的重重障碍,但随着iPhone 12 Pro MAX的发布, “iPhone 级的数码单反技术”降临,我们吓坏了,一查,是感光器防抖,历史空白被填补。有些媒体认为这是类似微云台的技术,这不对。

    SOOMAL刚刚拿到iPhone 12 Pro MAX,尚未进行深度评估,初步评估的体验表现不错,可以有更高期待,这些期待基于iPhone 一贯优秀的防抖算法和感光器防抖的天然优势。

    云台防抖

  • 摄影小白类型的读者可能不太明白什么是云台。云台就是一种固定相机、摄像机的机械装置,并且能够控制设备的姿态。纯机械结构的云台是无法实现防抖的。

  • 后来出现了防抖云台,比较出名的有大疆OSMO系列。它通过复杂的机电系统来控制手机的拍摄姿态,实现画面稳定。这就是云台防抖。

  • 2020年6月登场的的X50 Pro带来一种新的防抖形式,vivo称之为微云台。它和之前的镜头光学防抖和即将登场的感光器防抖不一样,它是将整个摄像头模块固定在一个平台上,然后对这个平台进行姿态矫正。微云台也应该属于光学防抖范畴。

    以往手机用的镜头光学防抖矫正的范围约为1度,而微云台的矫正范围可达3度。晃动幅度越大,微云台效果就越明显,手持走路拍摄,它实现的防抖效果明显优于过往技术。

    微云台据说成本高昂,这与刚起步,成本无法摊薄有关,除此之外,它的最大缺点就是需要占用较大的机内空间,大底和微云台变成了鱼和熊掌,所以vivo也没法将其应用到更高级的机型当中。

    混合防抖

    受限于技术积累以及手机空间限制的问题,手机厂商在防抖方面的技术探索上还有很长的路要走,现在相机可以实现6EV级别的硬件防抖效率,这是手机目前上短期难以实现的。手机的优势在软件端,通过配合更高频率的抖动侦测以及合成对齐算法,来提高硬件的利用率,也明显的改善了手机的防抖体验。

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    看评测说和佳能M6打平手了,甚至很多场景细节要比M6好,好的成都还不少,期待数码多的专业评测。
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    发表于2020.11.24 09:16:46
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    一加8T的摄像头评测呢?
    发表于2020.11.23 22:49:51
    22
    211.143.230.***
    211.143.230.***
    发表于2020.11.23 15:33:59
    21
    03
    刚才发的忘了登录,再发一次。我的推测,从原理上来说,iPhone 12 Pro MAX上的传感器防抖效果应该不会超过VIVO的微云台的效果的,前者是镜头在动,传感器在镜头在成像范围内反向运动校正,能校正的角度范围非常有限(不但受限于传感器能动的空间,也受限于镜头成像的范围),而微云台是镜头和传感器作为一个整体同步来校正,效果肯定更好,能校正的角度取决于给云台运动的空间大小,外部空间是唯一的限制。
    发表于2020.11.23 10:13:29
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    116.052.***.***
    116.052.***.***
    我的推测,从原理上来说,iPhone 12 Pro MAX上的传感器防抖效果应该不会超过VIVO的微云台的效果的,前者只是镜头在动,传感器在校正,能校正的角度范围非常有限(不但受限于传感器能动的空间,也受限于镜头成像的范围),而微云台是镜头和传感器作为一个整体同步来校正,效果肯定更好,能校正的角度取决于给云台运动的空间大小,空间是唯一的限制。
    发表于2020.11.23 10:04:09
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    124.162.087.***
    124.162.087.***
    发表于2020.11.22 20:34:46
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    03
    期待iPhone 12 Pro MAX上的传感器防抖效果,但不知道苹果的传感器防抖和VIVO的微云台防抖效果哪个更好。期待数毛的科学评测。
    发表于2020.11.22 19:24:46
    17
    101.224.102.***
    101.224.102.***
    发表于2020.11.22 12:12:31
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    03
    它的基本原理是通过矫正感光器的位置和姿态来成像的稳定
    此帖使用Win10提交
    发表于2020.11.22 04:26:42
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    03

    此帖使用Win10提交
    发表于2020.11.22 01:48:16
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    117.036.001.***
    117.036.001.***
    发表于2020.11.22 00:19:14
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    112.029.132.***
    112.029.132.***
    发表于2020.11.21 23:38:21
    12
    182.200.007.***
    182.200.007.***
    发表于2020.11.21 21:59:36
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    180.140.017.***
    180.140.017.***
    发表于2020.11.21 21:00:54
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    182.084.148.***
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    发表于2020.11.21 16:58:56
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    113.251.048.***
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    发表于2020.11.21 16:58:13
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    061.134.052.***
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    发表于2020.11.21 14:12:50
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    171.043.147.***
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    发表于2020.11.21 13:25:11
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    180.140.***.***
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    发表于2020.11.21 12:12:48
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    180.140.***.***
    180.140.***.***
    对于我这种小白来说受益非浅。期待更新技术的出现。
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    发表于2020.11.21 12:09:15
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