手机常见的OIS光学式抖动补偿有什么不同
手机支持OIS光学式抖动补偿并不是什嚒新鲜事。光学式抖动修正很常见,但也有不同的抖动修正方案,会带来不同的抖动修正效果。除了经过沙坑的镜头OIS光隔振外,还有最新的OPPO上浮隔振、苹果传感器位移隔振、vivo微云台隔振等,这些隔振有什么不同。会带来什么样的体验变化。
为什么需要OIS光学防振。
首先,让我们了解一下为什么手机影像系统需要OIS光学抖动修正。平时,在我们使用手机拍摄的瞬间,光线通过镜头进入传感器,传感器采集实现成像。一般来说,当我们拿着手机拍摄时,不可避免的会产生机身抖动,传感器在同一位置受到不同的光线叠加,最终可能会造成像模糊。
用暗光拍摄场景,可以很容易地体验到机体抖动引起的问题。当我们在夜间拍摄时,如果使用没有OIS光学防振功能的手机,你会发现拍摄的照片很容易模糊。这是因为,在暗光环境下,手机通常会降低快门速度以获得更大的入射光量,相当于放大抖动带来的问题,此时的轻微抖动会使照片更容易模糊。
除了照片以外,拍摄动画的话也会受到机体抖动的影响。机身抖动会降低视频画面的连续稳定性,尤其是在抖动剧烈的拍摄场景中,过大的画面抖动幅度会使视频质量直线下降,甚至看不到视频内容。
OIS光学抖动校正的出现是为了改善由主体的抖动引起的成像问题。简而言之,OIS光学抖动校正通过被监视的主体抖动位移信息,使抖动校正模块向反方向移动来抵消该抖动,从而有效地抑制抖动对移动电话摄像的影响。主流手机已经发展了不同的抖动校正方案,包括镜头OIS的光学抖动校正、传感器位移的抖动校正、漂浮的抖动校正等。
如何实现镜头OIS光学防振?
目前,大部分手机支持的OIS光学抖动补偿功能属于镜头OIS光学抖动补偿。手机内部的镜头模块为可动设计,可通过电机或存储金属机械结构推动镜头模块的移动,这是OIS光学隔振的硬件基础。
可动透镜模块配合陀螺仪取得的手机抖动数据,使透镜模块向相反方向移动,补偿主体抖动的影响,能够使抖动后的光落到原来的位置,由此,能够带来更稳定的鲜明的成像效果。
镜头模块的移动相对于传感器是平行移动,但通常用于对应移动电话的前倾(Pitch轴)和侧倾(YAW轴)的抖动,即我们常说的双轴光学手抖动。四轴光学抖动校正一般增加移动电话平移的X轴和Y轴抖动校正,通常基于双轴抖动校正硬件,通过算法优化实现四轴抖动校正。
素材来源:gadgethacks
值得一提的是,透镜OIS的光学隔振原理基本一致,但也有不同的实现方法。例如有球式隔振、悬挂式隔振、SMA记忆合金隔振,它们都以不同的方式物理推进透镜模块,实现隔振效果。
镜头OIS光学抖动校正在现在的移动电话中很普遍,几乎所有的移动电话都采用这种抖动校正方式。在镜头OIS的光学抖动补偿加持下,能够使手机的摄影安全快门时间更长,在提高黑暗场景下的摄影品质的同时,能够保证成片率。抖动补偿同样适用于视频场景的拍摄,在抖动场景中,提高视频画面的稳定性,能够得到更好的画面品质。
传感器位移式光学隔振是什么样的。
在2023年发布的iPhone12Pro Max上,首次使用了比较少见的传感器位移式光学抖动校正,但这种抖动校正方式的实现方法与镜头光学抖动校正不同。
传感器位移式光学防振△
传感器位移式光学防振通过移动移动移动电话的传感器来抑制主体的抖动,同样地使抖动的光线路径下降到原来的位置。因为移动的是传感器,所以不需要考虑镜头的光线折射问题。与笨重的镜头模块相比,移动传感器相对容易,可实现更灵活、敏捷的移动响应,提高防抖性能。
例如,iPhone12Pro Max采用的传感器位移式光学抖动修正能够实现每秒5000次的抖动修正,在高速抖动场景中需要更好的抖动修正效果。
OPPO的漂浮防振
OPPOFind X5Pro首次搭载了新的浮动隔振功能,从上述两种隔振方式的原理来看,看OPPO的浮动隔振就容易理解了。OPPO的浮动隔振是上述透镜OIS光学隔振+传感器位移隔振两者的结合体,相当于双OIS加持,实际隔振效果自然大幅提高。
OPPOFind X5Pro上浮防振△
其中,OPPO浮动防振所采用的传感器位移防振与iPhone所使用的防振稍有不同。OPPO的浮动隔振增加旋转隔振功能,通过使传感器旋转,更有效地抑制主体的旋转抖动,提高不同抖动场景的隔振效果。
OPPOFindX5Pro采用的浮动抖动补偿分解了机身不同方向、不同宽度、不同频率的抖动,通过算法对镜头和传感器两个抖动补偿组件分配和配合抖动补偿,充分利用硬件优势实现双光学手抖动校正效果。
根据官方发布的数据,OPPOFindX5Pro采用的浮动抖动补偿支持最大±3度的抖动补偿和0.7度的旋转抖动补偿角度,实现x轴、y轴、pitch轴、yaw轴、roll轴5轴的光学抖动补偿,覆盖了更宽的抖动场景。
为了实现更复杂的光学隔振,整体透镜模块的体积明显增大。从上面的比较图可知,与上一代的OPPOFindX3Pro的以往的透镜光学防振相比,FindX5Pro的模块体积明显增加。镜头模块体积的增加将进一步考验机身内部空间的堆叠,实现如此复杂的防抖相当不容易。
更复杂的浮动隔振带来了明显的优势提升,OPPOFind X5Pro浮动隔振的稳定性是上一代的3倍,安全快门直接上升到1/2秒,意味着可以拍摄更稳定的视频画面,在保证切片率的基础上,可以获得更纯、更清晰的夜景照片。
另外,搭载在手机上的ICE2.0动态捕捉引擎可以通过AI算法识别场景,选择多帧素材中最鲜明的局部画面进行合成,针对图像中不同场景的内容准确降低噪声在运动场景中更容易捕捉到清晰的画面。
vivo的微云台防振
vivo也为我们带来了新的光学抖动补偿方案-微云台,微云台抖动补偿方案已经落地vivo手机产品中。
上述的几种光学抖动修正方式有共同点,透镜模块和传感器不是作为整体进行抖动修正,而是分别移动。这种抖动修正方式有可能降低画面边缘画质,影响影像质量。
而微云台将镜头模块与传感器相结合,为镜头模块与传感器整体移动的防抖动方式,改善了画面边缘模糊的问题,整体画面稳定效果具有更高的一致性。微云台移动限制相对较小,具有较好的防抖效果,支持5轴VIS视频防抖。当然,微云台防抖方案也同样占用较大的机身内部空间,技术要求也非常高。
没有OIS光学抖动补偿的手机怎么办。
OIS光学抖动补偿支持意味着更高的成本和更复杂的内部设计,并非所有手机都支持OIS光学抖动补偿功能。如果没有硬水平的OIS光学抖动修正,还有其他稳定画面的方法吗?答案是有的。
EIS电子抖动校正是由软件算法实现的抖动校正,结合主体陀螺仪等传感器检测到的主体姿态变化,动态裁剪视频画面边缘,部分在算法中加入AI算法预测,实现更好的稳定效果提高视频整体的稳定性,实际画面的稳定性效果明显提高。
但是,EIS电子抖动补偿在拍照场景中不起作用。此外,经过EIS电子抖动校正,屏幕更加稳定,但屏幕视野会大幅缩小。部分手机开启EIS电子抖动补偿后,会以超广角拍摄画面,利用超广角、宽视场降低裁剪画面带来的视野缩小问题。
手机支持OIS光学式抖动补偿,同时结合EIS电子抖动补偿,可以实现更出色的抖动补偿效果。许多手机支持同时开启OIS光学抖动补偿+EIS电子抖动补偿,带来更稳定的视频画面。
总结
由于手持拍摄场景基本上存在不可避免的抖动,提高影像系统成像效果需要防抖动升级,手机OIS防抖动技术不断突破。更好的OIS光学抖动校正不仅可以提高暗光下的拍照质量,还可以带来更稳定的视频画面等,进一步提高影像系统的综合表现。
目前,手机中主流的OIS光学抖动校正仍以镜头OIS光学抖动校正为主,近年来,手机出现的漂浮抖动校正、传感器位移抖动校正、微云台抖动校正等同样属于OIS光学抖动校正,通过技术创新突破实现更大的抖动校正角度、带来了更高质量的抖动修正画面、更敏捷的抖动修正响应等,使手机能够应对更严酷的抖动场景。
OIS光学抖动补偿是手机影像系统升级的重要环节,在购买手机时,也可以关注手机支持的抖动补偿类型和抖动补偿效果,尤其是喜欢用手机拍摄视频的用户较多。