什么是光学变焦和光学防抖(电子防抖和光学防抖的区别)

20倍、50倍、100倍……随着变焦越玩越大,手机拍照又有了新的硬伤——防抖。已经认识到这个问题的手机厂商,正推动防抖技术成为手机影像发展的一个新热点。
什么是光学变焦和光学防抖(电子防抖和光学防抖的区别)

OIS、双OIS,连三OIS都来了!

OIS光学防抖在手机上早已不是新鲜事,但这事诡异就诡异在手机上的OIS竟然也越来越多了!?

上个月发布的Redmi K30 Pro,小米集团中国区总裁卢伟冰就表示在拍照上下了血本,首次上OIS光学防抖,并且直接上了两个。

实际上,双OIS并不稀奇,2017年的三星Note 8、iPhone X就用上了双OIS。近来的旗舰手机小米10 Pro、一加 8 Pro、OPPO Find X2 Pro也都强调自己拥有双OIS。


所谓双OIS就是手机主摄和长焦镜头都具备OIS光学防抖。

双OIS之所以受到关注,不仅因为目前手机摄像头数量越来越多,同时也因为目前高倍长焦摄像头普及,变焦倍数开始朝着几十、上百倍的方向发展,防抖效果也就随之被放到了更重要的位置上。

但让人始料不及的是,越来越多手机摄像头,OIS光学防抖也在跟着增加,如今竟然也有了三OIS的配置,也就是最新发布的华为P40 Pro+。


因为这款手机包含了两个800万像素的潜望式长焦摄像头,华为为它们都配上了OIS光学防抖,再加上主摄的OIS,所以华为P40 Pro+也成了首款具备三OIS光学防抖的手机。

确实让人有些意想不到啊,手机摄像头堆料已经“丧心病狂”到了这种地步!照这么下去,四OIS是不是也不远了呢?

OIS太多到底是好事还是坏事

我们知道OIS就是“光学图像稳定系统”的意思,所以也叫光学防抖,它和EIS电子防抖的主要区别就是,OIS是通过物理技术来实现镜头与机身产生抖动方向的补偿,使拍摄画面稳定。

OIS有平移式、移轴式,后来双摄手机上使用的双OIS通常是这两种形式的结合,还有较早的如小米5的四轴光学防抖。


其本质上都是在VCM音圈马达的基础上,增加了可感测手抖的陀螺仪,通过陀螺仪将相机抖动的角度测出,系统再根据这个偏移量控制镜头向相反方向移动,从而将图像偏移抵消掉。区别只是在于可检测到的抖动方向的不同而已。

OIS光学防抖刚出现在手机上时,还存在资源缺乏、制作难度大、良品率低、影响对焦等问题,不过现在手机OIS、双OIS技术以及非常成熟,基本不存在以上问题了。


但随着手机多摄像头结构和传感器技术的进步,又有新的问题浮现。

首先当然是体积问题,OIS光学防抖马达本身较大,再加上现在手机不止一颗OIS摄像头,在寸土寸金的手机空间里,使用多个OIS马达可以说非常奢侈了,这也是我们目前看到的手机摄像头模组越来越大的原因之一。


OIS马达也存在越来越大的问题。摄像头不只更多也更大了,尤其是传感器开始追求大底高像素,从1/1.7英寸、1/1.4英寸到华为最新IMX700的1/1.28英寸,镜片也跟着增加,在镜头变大的同时,每个OIS马达也跟着增肥。

前不久手机圈出现的“打快板”事件多少也是因此而来。

事情起源是某用户表示自己买的小米10手机晃起来会有「哒哒哒」的声音,就像在打快板一样,怀疑是内部元器件或产品设计出了问题。

最后谜底揭开,这个声音正是来自OIS马达。

具有OIS的摄像头在防滚架里并不是完全固定的,如果用外力触碰的话可以看到它是可活动的。开启相机时,OIS马达在电磁力的作用下工作,从而保持摄像头的相对位置不变。


当你关闭相机时,摄像头就失去了电磁力的束缚,你晃动手机,镜头模组与防滚架产生碰撞,当然会有声音。如果你的手机支持光学防抖,那么晃动时也会听见这种声音。

像小米10这种超大1亿像素主摄,意味着防滚架内部有更大的空间来提供镜头补偿,打快板的声音也就更明显。可想而知,三OIS的手机说不定晃起来还叮铃哐啷的响呢。


其次,启动相机后,不论是否使用长焦拍摄,多个OIS马达必定同时保持工作状态,那么耗电的增加也是在所难免的了。

这种无止境的堆料,随之而来的还有成本的增加,旗舰手机越卖越贵就是这么来的。

AI防抖是未来吗?

因为OIS的这些弊端,手机摄像头和OIS马达这么继续增加下去,肯定也不是办法啊。所以手机厂商也在试图通过其他途径解决这一问题。

谷歌此前就提供了一个不错的思路,谷歌Pixel手机本身并不具备OIS光学防抖,但它利用了手机内置的重力陀螺仪。


拍照时利用重力陀螺仪检测机身的震动,进而调节快门速度和ISO感光度等来减轻抖动对拍摄的影响。也就是根据抖动情况匹配最佳的快门曝光等拍摄参数,让成像始终保持稳定清晰,这不失为一种很聪明的做法,也非常适合手机这种以便捷为主的拍摄形式。

这种思路也被进一步发展,比如之前我们介绍过的OPPO的HIS混合超级防抖技术,就是由OIS 光学防抖和EIS电子防抖,再结合重力陀螺仪三部分组成,该技术目前主要使用于视频拍摄。

在OIS数量上毫不吝啬的华为,则最早提出了AIS防抖的概念,即通过AI计算实现防抖。

按照官方说法,即在整合了EIS和OIS优点的同时,采用AI算法对相机运动进行估计,得到更加平滑和准确的相机位姿,从而实现更好的视频稳像效果。

它包括了AI手持检测、AI测光、AI多帧计算和合成,整个过程是一个系统的体系,即包括传统的物理防抖,又包含了类似谷歌的计算防抖,以及多帧合成等。在手机越来越强悍的计算性能支撑下,这是可以实现的,当然它也需要持续的算法优化。

可以看出其实华为在AIS防抖算法上已经具备领先优势,但它还是不惜牺牲重量和体积,为P40 Pro+配备了三OIS,想必不是因为他们对自己的技术没信心,而是这种硬件参数的堆料还可以多拉开一些与P40 Pro的差距,卖更贵的价钱,这也是一种市场营销策略吧。

无独有偶,据传,苹果iPhone 12将引进传感器位移图像稳定技术,简单来说就是通过移动相机的感光元件,以达到稳定图像的防抖效果。

新技术在功能上会否大幅改善实际拍摄时的抖动情况,目前还言之过早,与目前的OIS光学防抖大同小异。分析指出,苹果引进新技术更有可能是为了腾出更多机身空间或降低成本。

和算法防抖不同,还有手机厂商试图通过物理机械结构,实现图像稳定。

前不久,vivo概念机APEX 2020就内置了一个微小的云台系统,通过陀螺仪检测设备的状态变化,控制电机施加反方向的动力,防止镜头产生倾斜。

究竟是多OIS系统、微云台这种物理机械结构,还是AIS为代表的算法防抖,你觉得哪一种才是手机防抖的未来呢?

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