查看完整版本: 论数码相机的防抖技术

论数码相机的防抖技术

防抖技术分类

1. 通过镜头内部特殊结构进行防抖，包括尼康VR(Vibration Reduction)防抖，佳能IS(Image Stabilizer)防抖、松下OIS防抖、适马OS防抖、以及索尼Super Steady Shot等。

2. 机身防抖技术(Anti-Shake)，由柯尼卡美能达(以下简称“柯美”)发明，目前为索尼数码单反所应用。

3. 提高ISO的“自然防抖”技术，该技术的代表厂商为富士，而其他厂商主要配合降噪技术和物理防抖方式使用。

4. 后期防抖处理，对图片进行锐化等处理，比如三星的ASR防抖就是采用这种方式。

5. 具有抖动感应装置，但不进行物理补偿的防抖方式。这是一项新的技术，由三洋首选应用在新推的CG6数码相机上，该机内置2轴角速度传感器，但不采用机械结构对抖动进行补偿，而是根据传感器记录的信息对拍摄数据进行逆运算，从而得到防抖效果。

首先介绍一下佳能：

佳能是最早在单反相机的可更换镜头中引入防抖技术的厂商，其第一只防抖镜头是在1995年推出的DF75-300mm f4-5.6 IS USM。而佳能的IS防抖技术也是目前最为先进的光学防抖技术之一，IS全称移相型光学影像稳定技术，它是依靠陀螺仪的角速度计在水平和垂直两个方向进行感应和探测，然后微处理器控制磁性材料和线圈动作促使防抖镜组位移实现光路的偏转来修正抖动，使得光轴能位于感光元件的中心附近。据称需0.002秒就可以完成镜片组的移动。完成整个防抖动作。佳能的IS防抖技术也是在不断发展的，最早的IS防抖不能在连续跟踪对焦中使用，而现在的IS镜头都有专门的模式针对连续跟踪对焦的模式进行防抖控制。而最新的DF75-200mm f/4L IS USM镜头采用了新一代的IS防抖技术，可以获得相当于最多延长4档快门时间的防抖动效果。

松下的OIS防抖技术：

松下的OIS防抖在基本原理上和佳能的IS防抖是完全相同的，只不过由于内部结构上的一些差距，据称松下的OIS防抖完成防抖动作需0.1秒。相对于佳能的IS防抖来说稍慢一些。不过松下很早就实现了镜头结构的小型化，并把防抖结构装备到紧凑型的数码相机上。目前这种OIS光学防抖技术在松下的消费级数码相机上使用得非常广泛。

尼康：

尼康很早就掌握了VR防抖技术，早在1994年就推出过使用VR防抖技术的袖珍胶片相机。不过尼康却比佳能整整迟了五年，一直到2000年才推出了尼康历史上第一只VR镜头——70-200mm 1:4.5-5.6 ED。不过后来尼康还是推出了为数不少的VR防抖产品，比如著名的“小竹炮”——70-200mm F2.8 VR镜头，以及近期推出的18-200mm F3.5-5.6G和105mm F2.8G镜头。在消费级数码相机方面，尼康以前仅在COOLPIX 8800数码相机上加入了防抖功能。而现在P系列以及低端的L系列机型上我们都可以看到VR防抖技术的身影。然而，尼康在VR防抖功能上一直持保守态度，尼康认为，可移动的防抖镜组合会影响最终的成像素质，相对于没有防抖可移动镜组的同焦段镜头而言，防抖镜头在成像素质方面略处于劣势。而专业的摄影用户对于影像品质的追求远远高于对于镜头功能的追求，这也就是为什么很多专业摄影师并不采用防抖功能，或者在拍摄时手动关闭防抖功能的原因。

适马的OS防抖技术：

适马的OS防抖技术同样是采用上述原理，不过适马在防抖技术的使用上也相对谨慎。尽管适马很早就拥有了OS防抖技术，却只是今年在少数新款镜头上加入了OS防抖技术。可以说，OS防抖技术一直未被适马大范围采用。究其原因，可能主要是由于成本问题。尼康和佳能具有防抖功能的镜头相对于普通镜头来说要贵很多，而适马作为副厂镜头制造商，产品性价比是重要的目标，所以适马并不希望因防抖技术而增加镜头的生产成本

小结：镜头防抖技术是现今所有防抖技术中最终成像质量最好的一种，但成本较高。

索尼：

目前采用机身防抖技术的主要是索尼数码单反相机，这项技术来自于被索尼收购，并已不再生产数码相机的柯美。机身防抖是将感光元件安置在一个能平面移动的支架上，根据动作传感器所探测出的位移量而进行相应的移动，实补偿相机在抖动中所造成的偏差，能适应的振幅和频率范围较宽。在感知振动以及传输给处理器并发出指令这部分，机身防抖和镜头防抖是完全相同的，只是镜头防抖发出指令控制的是镜头中的移动镜组，而机身防抖控制的是可以滑动的感光元件，为了让感光元件能够平稳的滑动，在AS(Anti-Shake)机身防抖系统中，采用了特殊的马达来控制感光元件的滑动。

第一台使用机身防抖的相机是柯尼卡美能达的A-1这是一款在2003年推出的高档消费级数码相机。2004年，柯美推出了第一款使用机身防抖结构的数码单反相机α-7D。而索尼目前在市场上销售的α-100数码单反同样是采用了此项技术。机身防抖的主要优点在于有效降低了用户的使用成本，因为用户不需要去购买价格昂贵的防抖镜头，使用普通的镜头都可以实现防抖的使用效果。这种防抖方式同样可以获得延长4档快门时间的防抖动效果。

为什么尼康等厂商没有选择这种成本相对低廉的防抖技术呢？尼康官方的解释：机身防抖一般无法通过取景器看到防抖的实际效果，为了给摄影者更好的摄影体验，所以采用了镜头防抖方式，尤其是使用某些超长焦距的望远镜头，如果看不到防抖效果，对于使用取景器捕捉被摄物体是比较困难的。而使用具有VR防抖结构的镜头，用户在取景时就可以直接看到防抖修正后的效果。

富士：

富士在2005年推出了“自然防抖”的理念，和其他一些厂家在镜头或者机身加入组件来防抖的做法不同，富士的“自然防抖”并没有依靠外部的修正来进行防抖，而是采用提高相机本身基础性能的做法来提高影像的清晰度。而富士之所以能那么做，是因为富士掌握了先进的SUPER CCD感光元件制造技术，而SUPER CCD感光元件的特色就是在高ISO下能够有较好的图像噪声表现，相对于一般的感光元件，SUPER CCD在高ISO情况下成像的图像噪声更小。配合富士的自然影像处理器，对拍摄的图片文件进行进一步的后期处理，在一个十分短暂的过程当中，就得到了一张清晰的图片。因为提高ISO，在光圈不变的情况下，可以直接让快门时间得以缩短，而快门时间的缩短可以在很大程度上决定最终图片的清晰度。所以这种“自然防抖”的概念是一种比较科学的方法。

富士目前已经实现了ISO 3200的感光度，拍摄图片可用度较高，对于民用数码相机来说，这种依靠提高ISO、降低图像噪点、缩短快门时间来增强影像清晰度的方法还是大有前途的。相对于被动的纠正式防抖，这种防抖方式更为主动。不过，这需要良好的图像处理引擎来配合，而对于实际拍摄来说，快门的时间缩短对于很多拍摄者来说更容易捕捉到您所需要的精彩一瞬。

小结：以当前的噪技术来说，在降噪过程中始终会损失图像的部分细节。所以提高ISO的“自然防抖”技术是具有争议的。一方面，这种“防抖技术”在实现成本上远低于镜头防抖和机身防抖；另一方面，提高ISO会造成图像出现更多噪点，而降噪过程中又会引起图像细节一定的损失。这种降噪技术在防抖功能的实现成本和最终成像质量上获得相对平衡，但对于一些对成像质量要求较高的用户来说，这其实是一种中庸的做法。

三星：

现在不少便携数码相机都号称具有防抖功能，但这些机型并没有装载专门的防抖结构，它们又是如何防抖的呢？一方面，一些机型采用类似富士的做法，一旦用户把相机调整到防抖模式，相机就会自动提高感光度设置，从而让快门时间得以一定延长。但很多机型没有专门进行降噪的优化，所以在使用防抖模式之后，成像品质的下降是不可避免的。

而另外一种防抖方式则是采用对拍摄图片进行后期加工，比如三星的ASR防抖，就是对拍摄图片进行后期的锐化和曝光调整来“防抖”。根据一些测试，这种防抖方式的效果很不明显，其实这也是变相的在玩弄概念。

最新的后期补偿计算式防抖：

最新的后期补偿计算式防抖。这是目前最新的防抖技术，这种防抖技术采用了全新的思路。和光学防抖以及机身防抖一样，采用这种防抖方式的相机中了安装了可以检测到抖动的角速度感应器，但这种相机却没有安装相应的光学或者感光元件防抖补偿装置。而是把感应器传递过来的抖动信息存储起来，当用户发出抖动补偿的指令后，相机会把记录的角速度信息进行时间积分的逆运算，得出图像复原滤波器。最后将这一滤波器用于图像数据，就可以得到较小抖动的清晰图像。

如果能够连续记录角速度数据的话，从理论上就可以把出现抖动的图像变换成完全清晰的图像。和光学防抖以及感光元件移动的抖动补偿技术相比，这种方法不需要机械部件、可以有效减小相机的体积和部件。并且不需在要相机镜头内部安装活动镜头，这样镜头的成像素质可以得到保证，也不需要让感光元件移动。其实也降低了相机的整体生产成本。这种后期计算式的防抖方式据称可以让快门时间延长1.5-2档。

这项技术是由三洋首选推出的，使用在三洋2006年9月底推出的数码相机DMX-CG6上。目前这种防抖方式的真实效果我们还没有感受到，如果效果明显，这应当是相对来说最为经济，并且成像品质也是相对较好的一防抖方式。

总结：为什么防抖技术很早就诞生，但主要的数码单反厂商一直对于防抖技术的应用比较谨慎呢？其实对于很多数码单反用户来说，追求的是最终成像素质，他们对于图像的要求是最为原始的信息。比如很多商业摄影用户，他们经常采用RAW这种板式来拍摄，就是为了得到最为原始的图像讯息。他们不太可能接受在镜头中间加入活动的镜片，或者感光元件可以移动。尽管这些都是根据传感器的信息由微处理控制的，但是一些误差的产生其实也是不避免的。

不认是哪种补偿式防抖，或者后期计算式防抖，以及类似富士的提高感光度的自然防抖，对于原始图像的品质其实都是有所影响的。所以防抖功能对于数码单反来说只是一个可选功能，并非所有用户都需要这个功能。而使用三角架、降低ISO进行稳定的拍摄，才是取得高品质图像的最终“解决”之道。须知，所有的防抖方式其实都是在被动的“补偿”，而并非能够完美的解决。