深度剖析微云臺(tái)：嚇人的技術(shù)還是沒啥用？

黃陽(yáng) 2020-06-06 12:51:06 來(lái)源：量子位

中奇 萬(wàn)鐸 黃陽(yáng) 發(fā)自 凹非寺

鵝板凳 | 公眾號(hào) ebandeng

最近概念大師vivo又在自己的新旗艦里給大家普及了一個(gè)新概念：微云臺(tái)。

這項(xiàng)技術(shù)最早在vivo自家的APEX 2020概念機(jī)上面出現(xiàn)，現(xiàn)在又下放到了自家新旗艦vivo X50上，看起來(lái)特別唬人。所以，這個(gè)微云臺(tái)相機(jī)是啥？有啥用？它是不是噱頭？今天大鵝就跟大家聊聊手機(jī)鏡頭防抖的那些事。

景色是怎么變成照片的

在開始談拍照之前，要先搞懂手機(jī)相機(jī)是怎么把你眼前的景色變成手機(jī)里的照片的。

一個(gè)基本的原理是，從人眼到手機(jī)鏡頭，之所以能看到物體，都是因?yàn)榻邮盏轿矬w表面發(fā)射或反射出來(lái)的光。眼睛我們就不談了，大鵝先跟大家說(shuō)說(shuō)光在手機(jī)鏡頭里面的藝術(shù)之旅是怎么樣的——

1. 光線透過鏡片照在感光元件上；
2. 感光元件把光轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；
3. 數(shù)字信號(hào)傳輸給ISP整理成數(shù)字底片（學(xué)名RAW）
4. 算法P一下圖，最終變成你看到的圖片

在這個(gè)基礎(chǔ)之上，我們還要再談兩個(gè)概念，一個(gè)是ISO，中文名叫做感光度，指的是感光元件可以識(shí)別的光線強(qiáng)度。拍攝同一張照片，在其他條件不變的情況下，相比ISO100，ISO1000拍出來(lái)的照片會(huì)更亮些。

還有一個(gè)概念是“快門時(shí)間”，它指的是感光元件接收光線的時(shí)間，快門時(shí)間越長(zhǎng)，就會(huì)有越多的光線進(jìn)入到鏡頭里，反之亦然。

手抖是怎么讓你的照片變糊的

書接上文，剛說(shuō)到快門時(shí)間越長(zhǎng)就會(huì)有越多的光線進(jìn)入到鏡頭里，光給夠了，畫面自然就好看了不是？道理是這個(gè)道理，但現(xiàn)實(shí)沒有這么簡(jiǎn)單。

如果快門時(shí)間相對(duì)比較長(zhǎng)，在這個(gè)期間又恰好趕上你手抖了，之前在感光元件上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的位置就會(huì)發(fā)生飄移，從原本的一個(gè)點(diǎn)——

變成了一條線——

最終的結(jié)果就是：照片“糊”了。

搞清楚問題是怎么出現(xiàn)的，那要怎么解決呢？

比如，把感光度調(diào)高，不就不需要那么長(zhǎng)的快門時(shí)間了么？

聽起來(lái)不錯(cuò)，但感光度越高，畫面躁點(diǎn)也越多。這樣導(dǎo)致的結(jié)果就是在光線不是很充足的地方，照片雖然不糊了，但多了一大堆雜色同樣讓人受不了。

工程師們琢磨半天，最終的結(jié)論是與其在感光度快門時(shí)間上面兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，還不如直接減少鏡頭抖動(dòng)，來(lái)一個(gè)釜底抽薪，從根子上就把這個(gè)問題給解決了。

微云臺(tái)之前，都有哪些鏡頭防抖措施

考慮到鏡頭防抖這件事的重要性，所以現(xiàn)在市面上的手機(jī)，無(wú)論貧富貴賤，多少都會(huì)用上一些鏡頭防抖技術(shù)，這些技術(shù)大體可以分成兩類：電子防抖和光學(xué)防抖。

電子防抖

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，電子防抖就是在手機(jī)連續(xù)獲取的畫面中，找到距離相近，看著是類似的點(diǎn)，用軟件算法把它們定位在一起。

這種方法的好處在于不對(duì)鏡頭硬件結(jié)構(gòu)本身進(jìn)行大改動(dòng)，是純靠算法實(shí)現(xiàn)的，成本低。但因?yàn)楦鶕?jù)關(guān)鍵點(diǎn)找畫面，為了標(biāo)記關(guān)鍵點(diǎn)適配不同畫面就必然會(huì)造成畫幅的裁切，說(shuō)人話就是手機(jī)的取景范圍變小了。

在軟件算法上面折騰終究是權(quán)宜之計(jì)，鏡頭抖動(dòng)的根源是鏡頭，直接對(duì)鏡頭進(jìn)行防抖處理才是根本方法，于是就有了另一條技術(shù)路線。

光學(xué)防抖

光學(xué)防抖技術(shù)最早來(lái)源于單反相機(jī)，上世紀(jì)末就被尼康和佳能應(yīng)用在自己的相機(jī)上了。它最早出現(xiàn)在手機(jī)上，是2012年的諾基亞Lumia920。

光學(xué)防抖原理并不復(fù)雜，具體實(shí)現(xiàn)方法就是——

1. 當(dāng)手機(jī)發(fā)生抖動(dòng)時(shí)，手機(jī)上的陀螺儀和加速器會(huì)捕捉到這些輕微移動(dòng)；
2. 元器件將這個(gè)信號(hào)告訴給鏡頭上的馬達(dá)；
3. 馬達(dá)會(huì)帶著鏡頭往反方向移動(dòng)，一來(lái)一回，抖動(dòng)就基本上抵消了。

這方法好不好？好。妙不妙？妙。但還是存在兩個(gè)問題。

一是鏡片活動(dòng)范圍有限，大概就一度左右，小幅振動(dòng)還能扛扛，劇烈運(yùn)動(dòng)可能就消受不起了。

二是畫質(zhì)容易受影響，鏡片運(yùn)動(dòng)感光元件不動(dòng)，抖動(dòng)幅度是小了，但是光路和不抖的時(shí)候不能完全一樣，偏移之后的成像點(diǎn)聚焦在感光元件中央還好，這要是聚焦在邊緣，畫質(zhì)多多少少還是會(huì)受影響。

那么，微云臺(tái)又是怎么做防抖

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是兩對(duì)滾珠。

聽不懂沒關(guān)系，你可以大概把他理解成磁懸浮的狀態(tài)。

和光學(xué)防抖最大的區(qū)別是，光學(xué)防抖僅僅靠透鏡運(yùn)動(dòng)來(lái)補(bǔ)償光路，而微云臺(tái)是把透鏡和感光元件相對(duì)固定在一起，讓整個(gè)鏡頭“磁懸浮”起來(lái)，從而抵消抖動(dòng)的影響。

相比光學(xué)防抖，微云臺(tái)的防抖角度更大，能夠達(dá)到正負(fù)3度以上，是普通光學(xué)防抖的三倍。防抖的同時(shí)，畫面和畫質(zhì)也不會(huì)受到損失。

花那么大力氣做的微云臺(tái)，有什么意義

微云臺(tái)最直觀的好處當(dāng)然是視頻拍攝，但不僅僅只是利好視頻拍攝。它更大的意義其實(shí)是提升手持狀態(tài)下超級(jí)夜景的表現(xiàn)。

現(xiàn)在手機(jī)拍照，越來(lái)越多都是采用的計(jì)算攝影。無(wú)論超級(jí)夜景還是HDR，都是鏡頭短時(shí)間內(nèi)連續(xù)拍攝多張照片，再用軟件算法實(shí)現(xiàn)合成。但算法畢竟是機(jī)器代碼，以現(xiàn)在的技術(shù)仍然無(wú)法完全剔除誤差的存在。

但在硬件層面支持鏡頭防抖，拍照時(shí)就可以使用更長(zhǎng)的快門時(shí)間、更低的ISO，直接從硬件層面就可以獲得相對(duì)更優(yōu)質(zhì)的照片，減少了算法的壓力，從而提升最后的畫面效果。

最后……

微云臺(tái)從防抖效果來(lái)看，肯定是比沒有光學(xué)防抖的手機(jī)強(qiáng)，但和超廣角取經(jīng)+電子防抖的算法相比，沒有啥特大的優(yōu)勢(shì)。更別提普通手機(jī)+純?cè)婆_(tái)的組合了。

在畫質(zhì)方面，無(wú)論是視頻畫質(zhì)還是超級(jí)夜景畫質(zhì)，手持拍攝時(shí)的提升不是沒有，但影響畫質(zhì)的因素也有很多，比如像素?cái)?shù)、感光元件尺寸等等，單純提高防抖效果，對(duì)整體成像的影響還要放到整個(gè)成像系統(tǒng)里面考量。

綜上所述，這個(gè)技術(shù)有用，但在X50 Pro上可能體現(xiàn)不是那么明顯。

相比之下，大鵝反倒是更期待今年下半年的vivo NEX了。

-完-