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科普 | 相機(jī)防抖技術(shù) (200308)

 到老我都愛學(xué)習(xí) 2020-04-30

★防抖方式★

拍照設(shè)備上的防抖方式可以分成光學(xué)防抖與數(shù)字防抖兩大類。而在光學(xué)防抖中,又包括了依靠鏡組位移的鏡頭防抖與依靠感光元件位移的機(jī)身防抖  —— 因?yàn)橛辛悴考?/span>位移,所以搖晃時(shí)會(huì)發(fā)出一些聲音,這是正常的。

此外,我們還可以使用各類穩(wěn)定器、穩(wěn)定云臺(tái)來為整個(gè)拍照系統(tǒng)提供抖動(dòng)補(bǔ)償;或利用一些編輯軟件,對(duì)存在抖動(dòng)的視頻進(jìn)行補(bǔ)償和校正。

★防抖軸向★

我們經(jīng)??吹降?軸防抖,具體包括:

俯仰(pitch)、搖擺(yaw):最常見的抖動(dòng),在使用長焦時(shí)尤其明顯。

水平平移(x)、垂直平移(y):這種抖動(dòng)在近攝、微距時(shí)尤其明顯。

旋轉(zhuǎn)(roll):在手持長時(shí)間曝光、移動(dòng)狀態(tài)下的視頻拍攝中尤其明顯。

絕大多數(shù)鏡頭只能提供2軸防抖(俯仰和搖擺),少數(shù)產(chǎn)品為4軸防抖(增加水平/垂直平移補(bǔ)償) 。如果想要對(duì)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行補(bǔ)償,就需要借助機(jī)身防抖、數(shù)字防抖或穩(wěn)定器了。

* 目前,可以提供“4軸防抖”的鏡頭有佳能EF 100/2.8L 微距 IS USM、EF 24-70/4L IS USM等具有“雙重IS”技術(shù)的產(chǎn)品,以及騰龍SP 90/2.8 Di VC USD(F017)。

最后,如果你經(jīng)常逛淘寶或穩(wěn)定器論壇的話,還會(huì)看到一種“Z軸增穩(wěn)器”,它可以抵消走路時(shí)整個(gè)身體的上下晃動(dòng)。

 

(動(dòng)圖來自DJI大疆創(chuàng)新公眾號(hào))

★各種防抖的優(yōu)缺點(diǎn)★

鏡頭防抖

優(yōu)點(diǎn):可以為單反相機(jī)的光學(xué)取景提供抖動(dòng)補(bǔ)償。在俯仰、搖擺軸向上具有較好的防抖效果,簡單來說就是長焦鏡頭更需要鏡頭防抖。

不足:提高鏡頭的設(shè)計(jì)難度與成本。

機(jī)身防抖:

優(yōu)點(diǎn):可以為所有鏡頭提供抖動(dòng)補(bǔ)償,可以提供旋轉(zhuǎn)軸的抖動(dòng)補(bǔ)償。

不足:在使用超廣角鏡頭拍攝視頻時(shí),畫面可能會(huì)有不自然的扭曲。因?yàn)楦淖兞薈MOS的固定結(jié)構(gòu)、會(huì)對(duì)散熱帶來不利影響,直接影響長時(shí)間曝光時(shí)的信噪比 —— 并且這是關(guān)閉防抖功能也無法改善的。

數(shù)字防抖:

優(yōu)點(diǎn):不存在防抖維度、防抖角度上的死角。不影響便攜性和可靠性。補(bǔ)償范圍非常大,可以為劇烈運(yùn)動(dòng)提供抖動(dòng)補(bǔ)償。

不足:抖動(dòng)補(bǔ)償?shù)男Ч胶?,畫面裁切就越大,畫質(zhì)損失越大。無法保證地平線水平。

★防抖效果的描述與局限性★

我們通常用幾擋或幾級(jí)快門來描述防抖效果,即通過使用防抖功能后,可以將安全快門速度降低幾倍。

舉個(gè)栗子:如果安全快門是1/500秒,那么5擋防抖理論上可以將安全快門降低至1/15秒(1/500 → 1/250 → 1/125 → 1/60 → 1/30 → 1/15)。

事實(shí)上,我們實(shí)際拍攝中可能無法感知到那么強(qiáng)烈的防抖效果。這里有幾方面的因素:

①對(duì)于“安全快門速度”的定義。傳統(tǒng)觀念中,安全快門速度 = 1/(等效)焦距。但對(duì)于高像素相機(jī)來說,實(shí)際上建議使用2倍焦距甚至3倍焦距來計(jì)算安全快門速度。

② “安全快門速度”存在極限。比如當(dāng)1/10秒是安全快門時(shí)(搭配超廣角鏡頭),降低5擋快門后就是約3秒,這肯定是無法手持拍攝的 —— 此時(shí),你更需要三腳架或者補(bǔ)光設(shè)備。

③ 測(cè)算方式不一致。盡管各個(gè)廠商都宣稱以CIPA標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量防抖效果,但實(shí)際用戶感知是并不一樣的。事實(shí)上,奧林巴斯就曾在E-M5II發(fā)布會(huì)上評(píng)價(jià)索尼的5軸防抖(α7II)無法達(dá)到與其標(biāo)稱能力相當(dāng)?shù)难a(bǔ)償效果。

最后,也是防抖功能的最大局限性:防抖能補(bǔ)償拍攝系統(tǒng)的抖動(dòng),無法影響拍攝對(duì)象。在拍攝快速運(yùn)動(dòng)對(duì)象時(shí),提高畫面清晰度的關(guān)鍵就變成了對(duì)焦與快門速度。

★混合防抖★

因?yàn)椴淮嬖谕昝赖姆蓝斗绞剑詫?shí)際應(yīng)用中往往需要將它們混合使用,例如:

- 機(jī)身防抖與鏡頭防抖同時(shí)啟用,由鏡頭提供俯仰/搖擺補(bǔ)償,機(jī)身提供平移/旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償。松下、奧林巴斯等廠商的技術(shù)要進(jìn)一步,在俯仰/搖擺軸向上,機(jī)身防抖和鏡頭防抖可以實(shí)現(xiàn)協(xié)力,從而達(dá)到更好的防抖效果。

- 光學(xué)防抖與數(shù)字防抖相疊加,可以為視頻提供更平穩(wěn)的抖動(dòng)效果。畢竟,有些場(chǎng)景下不方便使用穩(wěn)定器。

盡管各個(gè)廠商都宣傳新一代防抖鏡頭、防抖機(jī)身可以自動(dòng)檢測(cè)是否處于三腳架上。但從經(jīng)驗(yàn)來說,還是建議大家在使用三腳架時(shí)關(guān)閉防抖功能。

* 佳能“雙重檢測(cè)IS”技術(shù)依然是由鏡頭提供抖動(dòng)補(bǔ)償,只是機(jī)身可以通過圖像傳感器采集的信息來檢測(cè)抖動(dòng)量,提高抖動(dòng)補(bǔ)償?shù)木取?/span>

★針對(duì)運(yùn)動(dòng)拍攝的防抖模式★

一些中高端防抖鏡頭會(huì)提供多種防抖模式,為不同題材的運(yùn)動(dòng)拍攝提供更好的拍攝體驗(yàn):

模式1半按快門啟動(dòng)防抖,針對(duì)所有方向提供抖動(dòng)補(bǔ)償,適用于大多數(shù)拍攝題材。

模式2:半按快門啟動(dòng)防抖,水平移動(dòng)時(shí)校正垂直抖動(dòng),垂直移動(dòng)時(shí)校正水平抖動(dòng),適合搖攝。尼康鏡頭上沒有“模式2,而是在NORMAL(標(biāo)準(zhǔn))模式下提供搖攝檢測(cè)。佳能EF 24-105/4L IS II USM、EF 70-200/4L IS II USM等部分新鏡頭雖然沒有“模式2”,但在搭配支持搖攝輔助的機(jī)身時(shí),也可以實(shí)現(xiàn)搖攝防抖。

模式3在按下快門時(shí)進(jìn)行防抖,取景時(shí)不會(huì)有防抖帶來的粘滯感,更適合拍攝無規(guī)律運(yùn)動(dòng)對(duì)象。在尼康鏡頭上,這個(gè)模式被稱為“SPORTS”。

—— 正文完 ——

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