怎樣才是優秀的防抖系統?
夏昆岡 于 2018.01.19 19:46:38 | 源自:www.soomal.com | 版權:原創 | 平均/總評分:10.00/240

現在不少中高階手機在鏡頭中加入了防抖系統,有數字防抖也有光學防抖,還有兩者結合的混合防抖系統,各家都會用各種修辭手法變著法子夸自己的手機的弱光成像獲得增強。上了防抖系統,效果就一樣嗎?怎樣才是優秀的防抖系統?

什么是數字防抖?

數字防抖我們已經科普過很多很多次,這里再簡單說說。

數字防抖即純算法實現防抖的方案,它通常基于多幀合成。它的基本原理是,單幀拆成多個分幀拍攝,然后對齊合成。假設測光得到了1/20秒,這個值對于一般人來說可能并不安全,會導致手抖,那么多幀防抖機制此時會啟動,讓攝像頭連續拍攝4幀1/80秒的照片,當然,也可能拍攝成4張曝光時間并不等長的照片,然后對齊,對齊示意如圖,多幀的交集可以合成一張不抖動的圖像。這只是基礎的算法,這并不是數字防抖的全部。數字防抖技術作為一種無額外物理成本的方案,深受業界歡迎,比較省錢。數字防抖可以用于靜態照片的拍攝也可以用于視訊的拍攝。

數字防抖用于視訊拍攝時稍有區別,不是多幀對齊,而是前后幀對齊。數字防抖在視訊領域,可施展的空間其實更大,因為感光器的畫素足夠大,拍4K綽綽有余,更別說FullHD,所以,在合成的時候,會有足夠大的冗余畫素來完成對齊。但是又出現了新的問題,計算量大大增加,至少要跟得上拍攝的需求,燃鵝,能做到的并不多,所以,出現了1080P@30FPS有防抖,到了4K@30FPS防抖就失效了的現象,這是計算力跟不上,或者算法效率低下的結果。

什么是光學防抖?

光學防抖是基于硬體設計實現的防抖方案,主要又分為機身防抖和鏡頭防抖兩大類。現在手機攝像頭使用的多是鏡頭防抖。

我們先來看帶有防抖系統的單眼鏡頭內部結構是怎樣?這是我們以前拆解過的佳能EF-S 18-55mm IS Ⅱ。可以看到鏡頭里有個特殊的防抖鏡片,其支撐有彈簧,彈簧的作用是讓其懸掛以方便位移,彈簧就是其懸掛系統。而驅動系統由磁體和線圈構成,線圈通電就是電磁體,與磁體產生作用力,這樣就實現了防抖鏡片的姿態調整。線圈的補償量是可控的,也必須可控,但補償量也需要計算的,這樣才能實現穩定的圖像效果,相比數字防抖,光學防抖需要的計算量小的可憐。

手機鏡頭的光學防抖的基礎原理差不多,沒有什么質的不同,但因為手機鏡頭超級小的特點,也發生了一些變化,手機鏡頭里通常沒有獨立的防抖鏡片,也沒有鏡頭內部的懸掛系統,而是,整個鏡頭被懸掛起來,驅動原理不變。整個鏡頭被懸掛起來的設計,其實更接近理想狀態,只是單眼沒法這么設計而已。

光學防抖也存在差異,有兩軸、三軸、四軸、五軸等區別。所謂五軸,即左右和上下的搖擺、水準和垂直的位移以及旋轉,二軸是防抖,五軸防抖也是防抖,差別在于驅動系統的復雜性,軸越多,說明驅動系統對鏡頭姿態的控制能力越強,理論上可以實現更好的防抖效果以及在更多使用場景中實現防抖。

光學防抖可以用于靜態照片和視訊的拍攝,但是,但是,但是,很多手機尤其國產手機的光學防抖系統在視訊拍攝時是不起作用的。原因很多,算法不夠好,無法快速控制和預測需要控制的姿態,或者,壓根就沒想過防抖這事。防抖對于不少廠商來說,只是為了增加賣點,而不是為了在技術上解決問題。

什么是混合防抖?

混合防抖即數字防抖和光學防抖相結合的防抖方案。在光學防抖的支援下,分幀的曝光時長可以做到更長,這樣合成幀的總曝光時間也更長。iPhone就采用了這種混合防抖機制。

防抖效率才是重要的

采用什么防抖系統,其實不重要。防抖的目的就是為了在實際的弱光拍攝應用中,確保成功率較高的情況下提供更長的曝光時間,這才是防抖真正的意義。我們稱之為防抖效率。我們之前測試過不少帶有防抖系統的手機,但是,很多手機防抖效率非常低下。

效率低下體現在,具有光學防抖的機型,在實際應用中,只能做到1/17秒的曝光,這種現象其實挺普遍,這也使得光學防抖形同虛設。還有部分手機,在固定的機位,例如三腳架上,可以實現1/4秒、1/6秒曝光,但手持就難以做到或者根本做不到。所謂“難以做到”,指的是,1/4秒、1/6秒這也的長時長的安全快門很少出現,拍個幾百張,也只能出現數次。這種情況,也不能視為有效。上到三腳架了,還要防抖作甚。

如何評估防抖效率?

防抖效率是可以量化的,不是玄學。防抖效率和防抖性能正相關,防抖性能好防抖效率自然高。相機行業經常用“檔”來描述防抖性能,例如:“5檔防抖性能”這樣的描述。檔即EV。關于EV,可以閱讀《EV是什么? 》[作者:夏昆岡 ] 。

制造商=OLYMPUS;型號=E-M1;鏡頭=OLYMPUS M.75mm F1.8;版權=Soomal;攝影師=Kungang;焦距=75毫米;光圈=F1.8;測光模式=模式;感光度=ISO100;白平衡=自動;對比度=標準;飽和度=高;銳度=強;曝光補償=-0.3EV;曝光時間=10/20秒;曝光程式=光圈優先;場景類型=標準;日期=2014.03.31 19:25:39

上圖采用奧林巴斯E-M1手持拍攝,鏡頭等效焦距150毫米,而曝光時間0.5秒。對于沒有光學防抖的鏡頭來說,其安全快門值為其等效焦距的倒數,那么等效150毫米的鏡頭安全快門即1/150秒。如果開啟防抖,快門值可以達1/75秒時,說明防抖補償了一檔,即1EV。1/37秒時,補償即為2EV。1/19秒時,補償為3EV。1/9秒時,補償為4EV,1/5時約為5EV。那么,上圖的成像,已經實現了6EV+的防抖性能。

制造商=APPLE;型號=IPHONE X;鏡頭=iPhone X back dual camera 4mm f/1.8;焦距=4毫米;等效焦距=28毫米;光圈=F1.8;測光模式=模式;感光度=ISO160;白平衡=自動;曝光補償=0.0EV;曝光時間=1/4秒;曝光程式=程式模式;場景類型=標準;日期=2017.11.21 15:36:46
制造商=APPLE;型號=IPHONE X;鏡頭=iPhone X back dual camera 4mm f/1.8;焦距=4毫米;等效焦距=28毫米;光圈=F1.8;測光模式=模式;感光度=ISO100;白平衡=自動;曝光補償=0.0EV;曝光時間=1/4秒;曝光程式=程式模式;場景類型=標準;日期=2017.11.21 15:29:53

再以iPhone X為例,其鏡頭等效焦距約28毫米,它能在手持條件下輕松的實現1/4秒的安全快門,那么,它的防抖性能可達3.5EV,這也是目前手機中最好的防抖性能。三星、Lumia等部分機型可以實現1/7秒的安全快門,且成功率較高,此時,它們實現的防抖性能接近2EV[等效焦距26毫米],這是目前手機鏡頭防抖次頂級的水準。而很多國產手機,在保證成功率的情況下只能提供1/14秒、1/17秒的安全快門,那么,其防抖性能只能是等于小于1EV。

為什么說某些國產手機光學防抖系統形同虛設?

防抖的意義并不是在于有沒有,而是要看性能。通常來說,采用數字防抖系統,能提供約為1EV的性能保證,而手機中的純光學防抖系統正常的表現,應該是2EV左右,但很多國產帶光學防抖的手機,在正常使用的情況下只能提供1EV的防抖性能,只能說光學防抖系統形同虛設。消費者也不知道防抖性能的評估方法,只是簡單的根據廠商文宣盲目跟風說“光學防抖就是好”,1EV的光學防抖性能好在哪里了?還不如純數字防抖能省點錢。

差距在哪里?

算法,算法和算法。不管是數字防抖還是光學防抖,都依賴于算法,混合防抖系統更是。防抖系統不應該成為花瓶,而應該是工具。1/4秒和1/17秒差2EV,別人用感光度ISO400時,這邊需要?到ISO1600以上,畫質自然會出現較大差距。如果硬要上三腳架,都把曝光時間上到1/4秒再去比,這是脫離實際應用,是作弊,對于防抖性能優異的機型不公平。誰用手機拍照還帶著三腳架滿世界跑的,除非神經病?

什么是優秀的防抖系統?

基于現階段的手機鏡頭的整體表現來看,我們認為優秀的防抖系統應該具有以下特征:

  • 1、在手持情況下具有約2EV或更高的防抖性能。
    2、3.5EV其實相比相機的防抖系統差距還很大,我們認為未來可以做到5EV的水準。
    3、在2EV防抖性能的前提下,提供具有實用性的成功率,我們認為是60%以上。
    4、光學防抖機型拍攝弱光場景卻大部分以1/17秒完成拍攝,這是浪費錢的防抖系統。26毫米等效焦距的光學防抖機型,應該大部分以1/6秒-1/10秒的快門完成拍攝。
    5、在多種應用下提供防抖支援,例如靜態照片和視訊拍攝。
    6、視訊防抖要具有良好的畫面穩定性。
    7、1080@30FPS下可用,4K@30FPS下不可用的防抖系統不足夠優秀。 8、……

防抖系統考驗的是廠商軟硬體結合的硬功夫,從目前來看,

大部分廠商是不合格的

請評分
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
分享到微博,暫時不可用
222.190.107.***
222.190.107.***
發表于2018.07.03 17:05:49
75
123.153.160.***
123.153.160.***
發表于2018.06.01 22:25:16
73
112.096.199.***
112.096.199.***
發表于2018.05.15 11:29:26
72
123.178.034.***
123.178.034.***
發表于2018.04.17 12:42:12
71
192.187.***.***
192.187.***.***
70
192.187.***.***
192.187.***.***
69
192.187.***.***
192.187.***.***
68
好文,終于了解為什么國產手機的防抖跟三星期間比起來總差了那么點意思,原來是算法呀
此帖使用Win10提交
發表于2018.02.22 09:28:17
65
014.158.163.***
014.158.163.***
發表于2018.02.16 11:35:45
64
110.052.216.***
110.052.216.***
發表于2018.02.03 23:57:25
63
120.197.065.***
120.197.065.***
發表于2018.02.01 13:37:51
61
vivo x20plus在專家模式下1/5秒快門,拍照成功率大概是70%
1/8快門下,成功率已經很高,基本不會糊
但是在自動模式下,快門最低也只有1/33,vivo的工程師門就不能走心點么
發表于2018.02.01 11:06:09
60
218.083.***.***
218.083.***.***
作為防抖的開創者OLYMPUS的防抖當然是最強的沒有之一而且是機身防抖!在手機上確實比如VIVO的防抖就很有問題,XP6和X20都會出現莫名有點糊的片子,其實應該是防抖不到位,并且其快門都還沒有壓下來,而攝影的話,大法的數字防抖穩如狗,但一放大就糊成一片。。。
此帖使用Win10提交
發表于2018.01.29 20:27:02
59
061.148.244.***
061.148.244.***
發表于2018.01.29 20:11:44
58
101.206.166.***
101.206.166.***
發表于2018.01.28 21:15:54
57
03
56
提示
本貼不可匿名回復,回復等級為:0 ,您現在正處在潛水狀態
回復
驗證碼
5072 為防止廣告機貼垃圾,不得已而為之
表情
正文
京ICP備11010137號 京ICP證110276號 京公網安備110114000469號