光学防抖靠边站!vivo X50首发的微云台是个什么鬼?

CFan 电脑爱好者 2020-05-22 11:21产品 标签:手机 拍照 防抖

继自拍美颜、超级夜景之后,如今智能手机领域又开始流行起视频防抖功能,而加速这一趋势的原因有很多,比如抖音类APP的兴起,以及5G网络的超高速加持。

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想获得视频防抖功能,可以从软硬两个层面着手。

EIS电子防抖

其中,软件层面就是在相机APP取景和成像算法上费心思,所以很多童鞋习惯将其称为“代码派”,即利用几行代码搞定拍视频手抖的问题。

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加速度和陀螺仪传感器可以计算出手机抖动位移的参数

实际上,哪怕是软件层面的防抖功能,依旧需要借用一部分硬件单元,比如手机内置的加速度传感器和陀螺仪传感器,以及SoC内集成的ISP单元——ISP可以利用加速度传感器和陀螺仪模块侦测手机抖动的幅度来动态调节整ISO、快门和成像算法来做模糊修正,ISP性能越强,最终的成像和防抖效果就越出色。

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手持超级夜景其实就是EIS的一种表现形式

以上,就是“EIS”电子防抖技术的原理,而它也是几乎所有智能手机全都支持的功能,毕竟ISP、加速度传感器和陀螺仪属于标配,不用白不用。在EIS的基础上还衍生出了“AIS”智能防抖,就是利用NPU,以AI人工智能进行辅助计算,在防抖算法上有加成效果。

OIS光学防抖

EIS电子防抖可以根据加速度传感器和陀螺仪传来的数据,通过算法进行画面的偏移补偿,但算法不是万能的,当抖动幅度较大时就兜不住了,而且还存在边缘部分画面会被裁切的问题。

OIS光学防抖功能属于EIS的升级版,它在镜头内部加装了一个可以向多个方向移动的微型马达,系统可以将陀螺仪和加速感应器监测出的实时抖动信息转化为电信号。

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OIS控制驱动器会根据这些数据预测出倾斜导致的图像偏移量,再将结果反馈给马达,让其以预测图像偏移量大小相同但方向相反的位移量推动传感器移动,从而将手抖造成的图像偏移抵消掉。

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单反相机的光学防抖靠马达

智能手机的身板太小,在镜头内塞进马达并不现实,所以手机圈的OIS几乎都是通过电磁力实现的。

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手机镜头的光学防抖靠磁力

其基本原理就是让镜头悬浮,防抖组件的移动全靠镜头周围一圈电磁铁吸来吸过去,而在这背后还存在滚珠防抖、 弹簧防抖、悬丝防抖等不同的流派,在手机晃起来拍视频时镜头内会传出不同的快板声。

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不同光学防抖结构流派的反馈声音不同

EIS和OIS一个靠“算”,一个靠“动”,显然还是更卖力的OIS效果更好一些。

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双OIS光学防抖

需要注意的是,很多手机主打双OIS光学防抖,指的不是在一个镜头内放了2套OIS,而是指主摄和长焦两颗镜头都支持OIS。

HIS混合防抖

既然EIS和OIS的初衷都是一样的,所以自然也可以联手作战。当这两种防抖技术携手后,就可以被称为“HIS”混合防抖,OPPO Reno系列主打的Ultra Steady视频超级防抖就是这种思路的代表,兼顾软件算法和硬件的位移,实际防抖效果有了进一步的提升。

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新兴的微云台

昨天vivo举行X50系列微云台技术线上沟通会,介绍了另一种有别于EIS和OIS的防抖方案。

从本质上来看,微云台技术和OIS光学防抖比较像,只是OIS光学防抖是镜头的悬浮,而微云台则是将整套相机模组给悬浮起来了。

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从vivo给出的资料来看,微云台镜头模组包括限位机构、双滚珠悬架、镜头、音圈马达、双S型FPC排线、T-FPC、磁动力框架以及保护盖构成。

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由于其结构更加复杂,所以整体面积约为普通主摄平均占版面积的5倍、潜望式摄像头的3.2倍,是云台实现小型化的难点,也是业内面对的主要挑战。为了解决这个问题,vivo采用异形结构磁动框架堆叠方式,最终实现了微云台镜头的小型化。

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经过不断的尝试,最终vivo采用异形结构磁动框架堆叠方式,解决了这一难题。经过工程师团队的努力,最终实现了363mm²占板面积,厚度仅有4.5mm。而且它采用双S型FPC排线,经过上百次制具调整,厚度仅有0.07mm。

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相对于传统光学防抖技术,微云台具备先天的结构优势——无损防抖效果。在技术层面上,微云台在防抖运动中模组内部不存在相对位移,而是100%模组的整体防抖,可实现多个方向的防抖校正,从而获得比普通OIS更大的防抖角度(可防抖范围面积也达到了OIS光学防抖手机的3.2倍),更大程度保留画面完整性。

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其次,微云台还能有效延长曝光时间,具备更强大的夜拍能力。根据vivo实验室提供的数据,微云台的防抖暗光成片能力是无光学防抖的12.5倍,普通光学防抖暗光成片能力的2倍。

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除了vivo,华为也在去年开始就联合大疆研究微型云台的手机解决方案,如果不出意外该技术会被年底的Mate 40系列首发,至于vivo和华为的微云台方案谁更给力?让我们拭目以待吧。