從抖成一片到穩如泰山 一文看懂防抖的前世今生
9月10日，OPPO Reno2發布，作為OPPO Reno標準版的迭代，OPPO Reno2將初代廣受好評的影像功能再次升級。全新的四攝全焦段影像系統為4800萬主攝+800萬廣角+1300萬長焦+200萬黑白風格四顆鏡頭，與影像系統共同升級的還有視頻超級防抖功能。
日常中，影像拍攝中的抖動不可避免：相機端不穩，成像模糊。人眼本身帶有極為“精密”的防抖系統，抖動對人眼來說并沒有什么影響，然而對于拍照這種精細活來說，抖動影響很大。
了解防抖，我們首先需要手機拍攝過程中需要防止哪些“抖動”。
01日常影響手機拍照的“抖動”有哪些？
日常手機拍照中，常見的“抖動”可以大體分為三種：分別是相機抖動（Handheld Camera Shake）、動態模糊（Motion Blur）和卷簾門效應（Rolling Shutter）。
相機抖動
相機抖動難以避免
相機抖動（Handheld Camera Shake）主要是指輕微生理肌肉、手的震動，常見于拍照及錄制視頻。造成相機抖動的主因是人手的抖動。如果再喝點濃茶咖啡啤酒之類的東西，心跳加快會讓手抖比平時更加嚴重。
攝影絕學“鐵手功”
手抖是抖動中最容易克服的，最有效的手段是“鐵手功”：通過一定的鍛煉或者一些穩定性較好的姿勢，是可以一定程度上提高防抖的效果；此外還可以在拍攝的時候為身體找個支撐，或者干脆依靠外部設施固定手機或相機，也就是三腳架之所以存在的部分原因了。但剩下的兩個，就很難通過操作技巧解決了。
動態模糊
運動模糊（Motion Blur）指的是畫面快速移動造成明顯的模糊拖動痕跡。如果還不清楚的話，下方圖片就很好的詮釋了什么是“動態模糊”。
運動模糊用的好，偶爾也會成為藝術
造成運動模糊的原因主要有二：1、運動速度快過了曝光時間。曝光時間越長，運動模糊的“抖動”就越大。2、連續的運動使得鏡頭沒能細致捕捉每一幀的畫面，進而造成動態模糊。
卷簾門效應
卷簾門效應（Rolling Shutter）又稱果凍效應。這種效應的形成是CMOS傳感器特性決定的，由于CMOS傳感器的相機多數使用卷簾快門，它是通過逐行曝光的方式實現成像的，圖像傳感器逐行掃描逐行進行曝光，直至所有像素點都被曝光。所有的動作在極短的時間內完成，所以一般情況下不會對拍攝造成影響。
正常成像（圖左）和卷簾門效應成像（圖右），圖片來自百度百科
如果被拍攝物體相對于相機高速運動或快速振動時。用卷簾快門方式拍攝，逐行掃描速度不夠，拍攝結果就可能出現“傾斜”、“搖擺不定”或“部分曝光”等情況。這種卷簾快門方式拍攝出現的現象，就定義為果凍效應或卷簾門效應。
現在，我們已經了解了抖動的類型和抖動對手機拍照產生的影響，接下來我們探究如何防抖這一拍攝難題。
02如何在手機的方寸之間解決“防抖”難題
“防抖”最早應用于相機，一般標準焦距或者廣角的鏡頭由于焦距較短，重量不大，手持就已經足夠應付大多數場景；而在長焦/微距的拍攝過程中，光圈不變的情況下，就需要足夠的曝光時間，如果這時候再手持拍攝的話，很容易成像抖動。
手機本身光圈有限，進光量堪憂，想要獲得足夠清晰地圖片就需要足夠長的曝光時間，就必須學習單方相機“光學防抖”這一技術的趨勢。
就像變焦分數碼與光學一樣，“防抖”在智能手機的攝像頭上也主要有光學防抖（OIS）以及電子防抖（EIS）、和機身傳感器防抖；如果按照復雜程度來分，還可以分為兩軸、三軸（iPhone6sPlus）、四軸（小米6）、五軸（OPPO Reno2）。
光學防抖（OIS）
光學防抖，簡寫OIS為Optical image stabilization的縮寫。通過鏡頭的浮動透鏡來糾正“光軸偏移”。其原理是通過鏡頭內的陀螺儀偵測到微小的移動，然后將信號傳至微處理器，處理器立即計算需要補償的位移量，然后通過補償鏡片組，根據鏡頭的抖動方向及位移量加以補償；從而有效地克服因相機的振動產生的影像模糊。
光學防抖原理
手持智能手機拍照時，手的抖動會造成相機的輕微傾斜（一般在+/-0.5度以內），該傾斜引起了鏡頭觀察角度的變化，以鏡頭為參照物來說，相當于被拍攝的物體移動了，因此所成的像也會在圖像傳感器上相對于原位置發生偏移，結果造成圖像始終隨著手的抖動而處于不穩定狀態。
需注意的是，目前手機模組上的OIS技術只補正相機傾斜引起的圖像偏移，而不處理相機上下左右平移抖動引起的圖像問題（這一點跟大眾的認知有所不同，因此有必要說明）。在拍攝遠處景物時，相機平移抖動所產生的圖像偏移可以認為不存在，無需OIS系統補償。圖像不穩定完全來自于相機的傾斜抖動。但在拍微距時，相機平移抖動的影響會漸漸顯露出來。當前的手機OIS攝像模組為了避免過于復雜的系統架構，選擇忽略平移抖動產生的微距拍攝問題。
HTC最早將“光學防抖”引入手機
光學防抖在以下使用場景中有出色表現：
1、弱光環境。弱光下相機為了獲得可接受的成像質量，會自動延長曝光時間。因此，曝光時間內手抖造成的圖像移動會變得顯著得多。OIS技術可以有效解決弱光環境下圖像漂移問題。
2、變焦時。數碼或光學變焦在將遠處景物放大、視角縮小的同時，也會將手抖的影響放大。這時候OIS的優勢就表現出來了。
3、手持拍視頻。手持拍攝的視頻時，畫面處于不穩定抖動。OIS技術可以非常有效的解決此問題。
4、運動中拍攝，或是處于顛簸中拍攝。以上三種情況討論的都是自然手抖，通常其抖動幅度不大，如在顛簸環境中，外界引起的手抖往往大大超過自然手抖的幅度，而且抖動幅度很難預測。OIS雖很難完全補正顛簸抖動，但能在很大程度上減小顛簸感。
看不懂也沒關系，你只要知道光學防抖是這樣動的就可以了。
傳感器防抖
傳感器防抖技術原理和鏡頭防抖差不多，其主要將傳感器安裝在一個可自由浮動的支架上，同樣配合需要陀螺儀感應相機的抖動方向和幅度，進而控制傳感器進行對應的位移補償。為何要涉及如此多的修正方向，主要原因是減少拍照時手的不規則抖動。
五軸防抖技術與五軸的各自作用
目前最為復雜的傳感器防抖為五軸傳感器防抖，通過鏡組+CMOS的移動，涵蓋了所有能夠補償的方向，分別是鏡組前后翻轉、左右翻轉，CMOS垂直移動、水平移動以及旋轉，于是稱之為“五軸防抖”。除了專業相機之外，OPPO Reno2上也搭載了該技術。
除了光學防抖和傳感器防抖的硬件防抖外，軟件防抖電子防抖（EIS）也是必不可少。
電子防抖（EIS）
電子防抖是市面上的手機中使用得最多的防抖技術，無需任何元器件輔助也可實現，主要通過程序對傳感器上的圖像進行分析和采集。當照片被拍糊時，利用邊緣圖像對模糊部分進行補償，從而實現“防抖”，其防抖原理更像是對照片進行“后期處理”。
開啟電子防抖后，取景畫面會有非常明顯的裁切，然而被裁切的部分并非傳感器停止了工作，而是電子防抖系統會將這一部分的數據用于抖動補償。也就是說照片被裁切成兩部分，最外面的部分用于補償里面的一部分。在沒有防抖機械結構的前提下依然能帶來一定的防抖效果。
在OPPO R9s Plus就實現了光學防抖+電子防抖
這樣，我們也就發現電子防抖的缺陷：畫面會被裁切。但是在手機上加入超廣角鏡頭后，這一缺陷被巧妙解決了。我們可以在得到電子防抖效果的同時依舊可以使用正常廣角焦段進行拍攝。就實現效果而言，借助超廣角鏡頭進行裁切的電子防抖已經有了非常高的可用性。因此，目前不少旗艦機都采用了光學防抖與電子防抖結合的方案，從而得到更好的拍攝畫面。
以上就是普通廠商對于手機拍攝防抖的“三板斧”，到此為止的話，我們用手機能夠拍攝出比較優質的畫面了。但是，作為對于拍照有極致追求的廠家來說，“優質”是不足以滿足OPPO的野心的，在光學防抖（OIS）+傳感器防抖+電子防抖（EIS）的基礎上，OPPO Reno2上祭出自家“防抖”殺招。
03OPPO的“防抖”有獨家秘笈
直接通過專業術語解釋Ultra Steady視頻超級防抖技術是挺無聊的一件事，一件還原人眼觀感的視覺技術，應該讓眼睛說話，我們先通過對比動圖來看一下混合視頻防抖技術在OPPO Reno2上的表現。
畫面中右側是OPPO Reno2拍攝所得，沒有借助額外的穩定器類設備。從動圖中我們可以很明顯的看出，OPPO Reno2拍攝的畫面穩定程度要遠超左側的機型。即使在劇烈運動中也沒有出現搖晃的感覺，可以看出OPPO Reno 2的防抖穩定。
OPPO Reno2之所以能獲得更優質的視頻錄制畫面，主要是由于Ultra Steady視頻超級防抖技術的加持。Ultra Steady視頻超級防抖技術是在HIS混合防抖技術的基礎上優化而成。其利用OIS光學防抖和EIS電子防抖雙重防抖技術，讓OPPO Reno2的鏡頭在拍攝視頻時實現隨時隨地無限制防抖。我們再來看一組對比動圖。
Ultra Steady視頻超級防抖技術，除了光學防抖、電子防抖和傳感器防抖外，陀螺儀的升級為Ultra Steady視頻超級防抖技術保駕護航。
陀螺儀原理
說到這里，相信很多人就會好奇了：為什么Ultra Steady視頻超級防抖技術的核心是陀螺儀呢？簡言之。陀螺儀是一個檢測裝置，在外力作用下，內置的ISP模塊結合OPPO獨家算法根據陀螺儀反饋數據主導一系列的防抖工作，這樣使得整個防抖工作有序進行。你想過沒有，防抖工作突然有了聰明的“總指揮”，OPPO又一次用想象力打破常規。
我們評價一款處理器核心是否強悍的標準是看處理器的頻率，同樣，我們也可以簡單粗暴看看OPPO Reno2的陀螺儀頻率提升200%-300%，是普通傳統手機陀螺儀的2倍。從OPPO Reno2開始，陀螺儀是不是手機防抖核心、陀螺儀頻率的高低將成為衡量手機拍照的另一標準。而我們拿著OPPO Reno2，隱隱感受到陀螺儀的頻率和OPPO超越極限的決心。
所有轟炸性技術都不是一蹴而就的，我們看到的只是收獲，而關于技術的播種，很早就已經開始了，不妨讓時間回到2016年MWC，OPPO推出SmartSensor。
04防抖技術是OPPO拍攝實力的結晶
OPPO Reno2出色的影像能力和逆天的防抖表現，不僅讓用戶對短視頻有了更多想象和創作的空間；還讓世界對OPPO的強大技術積淀刮目相看。實際上，這真的不是OPPO第一次站在聚光燈下成為主角。
SmartSensor
作為最早研究拍照防抖的手機廠商，早在2016年MWC展會期間，OPPO就推出了SmartSensor圖像芯片防抖技術，實現Pitch軸、Yaw軸及旋轉中心軸Roll軸三個維度的抖動補償。突破了大眾對手機拍攝防抖的認知，而作為手機巨頭中，只有OPPO主動潛心研究手機防抖的諸多可能性。
OPPOR9s Plus的滾珠式滑軌防抖結構
2016年12月，OPPO R9s Plus發布，其搭載了全新結構的OIS+光學防抖技術， 全新的滾珠式滑軌防抖結構，使得R9s Plus實現微米級的防抖精度，保證運動狀態或暗光環境下拍照時，有效克服因抖動而產生的畫面模糊，成像更穩定更清晰。
在手機攝影中呈現在過山車都不抖的畫面，是一項前所未有的挑戰，但是OPPO達芬奇實驗室最終還是立項了Ultra Steady視頻超級防抖技術的最初創想。
OPPO召集了上下游供應商坐在一起，專門討論防抖技術的研發。防抖技術需要非常的精密復雜的設計，對鏡片、對焦系統、CMOS等要求更為苛刻，而且對陀螺儀傳感器、鏡頭玻璃材質、軟件算法等要求更高，現有產品和解決方案根本無法滿足。
面對一項全新的技術，需要拿出真金白銀來進行研發和各種測試，各家供應商也都拿出了足夠的誠意。面對風險，OPPO與供應鏈企業抱團戰斗，也促使了新技術的迅速出爐。
OPPOHIS混合視頻防抖技術
2019年，隨OPPO Reno系列發布的還有全新的HIS混合視頻防抖技術（Hybrid Image Stabilization）。在采用主攝像頭、長焦攝像頭進行錄制的過程中從物理層面提供了防抖功能，再利用一系列算法和過濾器來校正清晰度不穩定等問題。HIS混合視頻防抖技術有效地結合了OIS（光學防抖）技術和EIS（視頻防抖）技術，軟硬件結合的方式以實現拍攝視頻時畫面更加平穩。
隨著技術的積累和孵化，2019年9月10日，和OPPO Reno2同時發布的還有Ultra Steady視頻超級防抖技術。Ultra Steady視頻超級防抖技術不僅給用戶帶了極致的影像體驗，還是OPPO研發實力的智慧結晶，對于技術為王的OPPO 來說，防抖只是一個全新的開始。
