会比镜头防抖更先进?机身防抖技术详解

2015-07-27 00:15 出处:PConline原创 作者:ETPHOTOS 责任编辑:liangjiaxian

  【PConline 技巧】镜片位移防抖(镜头防抖)和感光元件位移防抖(机身防抖)同属于光学防抖范畴。前者是自胶片摄影时代传承下来的技术,后者则是数码摄影时代的原生技术。

名词:机身防抖

全称:感光元件位移防抖

英文:Sensor Shift Anti-Shake(或Image Stabilization)

会比镜头防抖更先进?机身防抖技术详解

关于影像防抖功能,我们可以根据防抖原理和执行部件做如下划分:

光学防抖:通过调整从镜头到感光元件的光路,补偿抖动影响。

  -镜头防抖:在防抖工作时,相应镜组会发生移动;

  -机身防抖:在防抖工作时,感光元件会发生移动。

电子防抖通过提高感光度、缩小有效成像区域,或连续拍摄多张照片后进行自动筛选,获取清晰影像。

  下面,我们主要讨论光学防抖中的机身防抖。

 

工作原理

相机通过内部陀螺仪检测移动角和移动速度,结合镜头焦距、对焦距离等数据,经处理器计算后,驱动感光元件基座进行移动。

会比镜头防抖更先进?机身防抖技术详解
▲感光元件基座做X轴、Y轴移动(来源:美能达宣传资料)

 

防抖性能

  我们通常将安全快门速度定义为等效焦距的倒数。例如,使用等效焦距为200mm的镜头时,安全快门速度为1/200秒。现在,高像素数码相机往往需要2-3倍安全快门才能确保清晰度(等效焦距200mm,使用1/400秒或1/640秒快门速度)。

  防抖性能通常使用几挡快门速度来描述。例如,一款相机的防抖性能为4挡快门,表示可以将1/200秒安全快门降低至1/13秒(1/100→1/50→1/25→1/13)。

  在过去很长时间里,机身防抖都被认为无法在取景、短片和微距中提供有效防抖,而这些都是镜头防抖的优势。现在,随着奥林巴斯、索尼推出新一代3轴、5轴防抖产品,这些问题都得到了解决。和镜头防抖相比,机身防抖的最大优势是适用范围广,所有镜头都可以实现防抖功能。

 

防抖轴向

  厂商宣传的5轴防抖,具体指:俯仰摇摆(Pitch)、左右摇摆(Yaw)、水平平移(X)、垂直平移(Y)和旋转(Roll)。

会比镜头防抖更先进?机身防抖技术详解
▲索尼A7II、A7R II的5轴机身防抖

  其中,Pitch和Yaw是最常见的抖动类型,主要出现在使用中长焦镜头拍摄时,机身防抖和镜头防抖都能提供抖动补偿。X和Y主要出现在微距、特写拍摄中,目前只有具备5轴机身防抖相机和少部分镜头能够提供抖动补偿。Roll主要出现在手持低速快门拍摄、单手自拍和短片拍摄中,目前只有机身防抖可以提供补偿。

  在ET看来,5个轴向中Pitch和Yaw是最重要的,其次是Roll,最后是X和Y。X、Y轴(平移防抖)的出现场景少,并且实际补偿效果也颇为有限。

 

实际产品

  目前,索尼、奥林巴斯都有具备5轴机身防抖的产品。

机身防抖产品
产品防抖轴向其他特性
索尼A7RII、A7II5可实现机身、镜头混合防抖
索尼A99、A77系列、A58等2仅Pitch、Yaw补偿
奥林巴斯E-M1、E-M5系列、E-P5、SH-2、SH-15E-M5II支持高精细照片模式
E-M5II在短片拍摄时依然是机身5轴防抖
奥林巴斯E-M10、E-PL73提供Pitch、Yaw、Roll补偿
PENTAX K-3系列、K-5系列、K-S系列、K50、K302K-3II支持像素偏移分辨率技术
部分产品支持低通滤镜模拟器
全部产品支持水平补正
全部产品支持O-GPStiant天体追踪
松下GX72仅Pitch、Yaw补偿

  索尼A7II、A7R II使用E卡口带防抖镜头时(除SELP1650、SEL1855、SEL55210、SEL18200LE外),镜头提供Pitch和Yaw抖动补偿,机身提供其他3轴补偿。使用E卡口无防抖镜头或转接其他镜头时,机身至少提供Pitch、Yaw和Roll补偿;如果能获取对焦距离信息,则有可能提供X和Y轴补偿。

  奥林巴斯和松下GX7都会优先使用镜头防抖,仅在镜头不具备防抖功能或关闭防抖功能时,可以使用机身防抖。

  索尼A卡口单反/单电相机、PENTAX单反相机使用适马带防抖功能镜头时(如APO 70-200mm F2.8 EX DG OS HSM),需要关闭机身防抖才能使用镜头防抖。

 

扩展功能

高精细照片和像素偏移分辨率系统

  奥林巴斯E-M5II和PENTAX K-3II都通过移动感光元件、多次拍摄合成提升成像质量,区别在于:

- E-M5 II利用8次拍摄,拼合4000万(JPEG直出)或6300万(RAW,电脑处理)高像素照片。

- K-3 II利用4次拍摄,实现单1位置的G、R、G、B全色彩捕捉。因为无需马赛克算法,所以也不需要低通滤镜或其他降低摩尔纹、伪色处理。

  当然,以上两种拍摄功能都需要在使用三脚架保持稳定的前提下使用。

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▲PENTAX K-3 II的像素偏移分辨率系统工作原理

 

低通滤镜模拟器

  利用感光元件可以移动的特性,在曝光过程中做次像素级移动。模拟低通滤镜效果,适用于PENTAX K-3以后的数码单反

 

自动水平补正和构图微调

  利用感光元件可以移动的特性,微调水平、构图,适用于PENTAX K-7以后的数码单反。

  自动水平补正:开启防抖时调整1度,关闭防抖时调整2度;构图微调为上下左右±1.5mm,旋转±1度。

 

O-GPS天体追踪

  利用感光元件可以移动的特性配合GPS定位,实现赤道仪功能,适用于PENTAX K-5、K-r以后的数码单反。

  最长追星时间约5分钟;镜头焦距越长,追星时间越短。

 

防抖的局限

  随着机身防抖技术的不断发展,取景、微距、摄像都以获得抖动补偿。但对记录清晰影响来说,防抖是有局限性的,具体包括:

- 在快门速度低于1/4秒时,大多数防抖系统都无法继续保持稳定,需要借助三脚架等附件;

- 防抖技术无法克服因为被摄对象运动而造成的模糊;

- 防抖技术无法克服因为对焦不准确而造成的模糊。

 

重要时间点

2003年8月7日,柯尼卡·美能达推出首款机身防抖数码相机DiMAGE A1。

2004年9月15日,柯尼卡·美能达推出首款机身防抖技术数码单反A7D(又名Maxxum 7D、Dynax 7D)。

2006年5月23日,宾得推出机身防抖数码单反K100D

2007年3月5日,奥林巴斯推出机身防抖数码单反E-510。

2012年2月8日,奥林巴斯推出5轴机身防抖无反相机E-M5。

2014年11月20日,索尼推出5轴机身防抖无反相机A7II,采用35mm全画幅CMOS,支持机身、镜头混合防抖。

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