深度剖析微云台：吓人的技术还是没啥用？
黄阳
2020-06-06
12:51:06
来源：量子位
中奇 万铎 黄阳 发自 凹非寺
鹅板凳 | 公众号 ebandeng
最近概念大师vivo又在自己的新旗舰里给大家普及了一个新概念：微云台。
这项技术最早在vivo自家的APEX 2020概念机上面出现，现在又下放到了自家新旗舰vivo X50上，看起来特别唬人。所以，这个微云台相机是啥？有啥用？它是不是噱头？今天大鹅就跟大家聊聊手机镜头防抖的那些事。
景色是怎么变成照片的
在开始谈拍照之前，要先搞懂手机相机是怎么把你眼前的景色变成手机里的照片的。
一个基本的原理是，从人眼到手机镜头，之所以能看到物体，都是因为接收到物体表面发射或反射出来的光。眼睛我们就不谈了，大鹅先跟大家说说光在手机镜头里面的艺术之旅是怎么样的——
- 光线透过镜片照在感光元件上；
- 感光元件把光转换成数字信号；
- 数字信号传输给ISP整理成数字底片（学名RAW）
- 算法P一下图，最终变成你看到的图片
在这个基础之上，我们还要再谈两个概念，一个是ISO，中文名叫做感光度，指的是感光元件可以识别的光线强度。拍摄同一张照片，在其他条件不变的情况下，相比ISO100，ISO1000拍出来的照片会更亮些。
还有一个概念是“快门时间”，它指的是感光元件接收光线的时间，快门时间越长，就会有越多的光线进入到镜头里，反之亦然。
手抖是怎么让你的照片变糊的
书接上文，刚说到快门时间越长就会有越多的光线进入到镜头里，光给够了，画面自然就好看了不是？道理是这个道理，但现实没有这么简单。
如果快门时间相对比较长，在这个期间又恰好赶上你手抖了，之前在感光元件上对应的点的位置就会发生飘移，从原本的一个点——
变成了一条线——
最终的结果就是：照片“糊”了。
搞清楚问题是怎么出现的，那要怎么解决呢？
比如，把感光度调高，不就不需要那么长的快门时间了么？
听起来不错，但感光度越高，画面躁点也越多。这样导致的结果就是在光线不是很充足的地方，照片虽然不糊了，但多了一大堆杂色同样让人受不了。
工程师们琢磨半天，最终的结论是与其在感光度快门时间上面兜兜转转，还不如直接减少镜头抖动，来一个釜底抽薪，从根子上就把这个问题给解决了。
微云台之前，都有哪些镜头防抖措施
考虑到镜头防抖这件事的重要性，所以现在市面上的手机，无论贫富贵贱，多少都会用上一些镜头防抖技术，这些技术大体可以分成两类：电子防抖和光学防抖。
电子防抖
简单来说，电子防抖就是在手机连续获取的画面中，找到距离相近，看着是类似的点，用软件算法把它们定位在一起。
这种方法的好处在于不对镜头硬件结构本身进行大改动，是纯靠算法实现的，成本低。但因为根据关键点找画面，为了标记关键点适配不同画面就必然会造成画幅的裁切，说人话就是手机的取景范围变小了。
在软件算法上面折腾终究是权宜之计，镜头抖动的根源是镜头，直接对镜头进行防抖处理才是根本方法，于是就有了另一条技术路线。
光学防抖
光学防抖技术最早来源于单反相机，上世纪末就被尼康和佳能应用在自己的相机上了。它最早出现在手机上，是2012年的诺基亚Lumia920。
光学防抖原理并不复杂，具体实现方法就是——
- 当手机发生抖动时，手机上的陀螺仪和加速器会捕捉到这些轻微移动；
- 元器件将这个信号告诉给镜头上的马达；
- 马达会带着镜头往反方向移动，一来一回，抖动就基本上抵消了。
这方法好不好？好。妙不妙？妙。但还是存在两个问题。
一是镜片活动范围有限，大概就一度左右，小幅振动还能扛扛，剧烈运动可能就消受不起了。
二是画质容易受影响，镜片运动感光元件不动，抖动幅度是小了，但是光路和不抖的时候不能完全一样，偏移之后的成像点聚焦在感光元件中央还好，这要是聚焦在边缘，画质多多少少还是会受影响。
那么，微云台又是怎么做防抖
简单来说，就是两对滚珠。
听不懂没关系，你可以大概把他理解成磁悬浮的状态。
和光学防抖最大的区别是，光学防抖仅仅靠透镜运动来补偿光路，而微云台是把透镜和感光元件相对固定在一起，让整个镜头“磁悬浮”起来，从而抵消抖动的影响。
相比光学防抖，微云台的防抖角度更大，能够达到正负3度以上，是普通光学防抖的三倍。防抖的同时，画面和画质也不会受到损失。
花那么大力气做的微云台，有什么意义
微云台最直观的好处当然是视频拍摄，但不仅仅只是利好视频拍摄。它更大的意义其实是提升手持状态下超级夜景的表现。
现在手机拍照，越来越多都是采用的计算摄影。无论超级夜景还是HDR，都是镜头短时间内连续拍摄多张照片，再用软件算法实现合成。但算法毕竟是机器代码，以现在的技术仍然无法完全剔除误差的存在。
但在硬件层面支持镜头防抖，拍照时就可以使用更长的快门时间、更低的ISO，直接从硬件层面就可以获得相对更优质的照片，减少了算法的压力，从而提升最后的画面效果。
最后……
微云台从防抖效果来看，肯定是比没有光学防抖的手机强，但和超广角取经+电子防抖的算法相比，没有啥特大的优势。更别提普通手机+纯云台的组合了。
在画质方面，无论是视频画质还是超级夜景画质，手持拍摄时的提升不是没有，但影响画质的因素也有很多，比如像素数、感光元件尺寸等等，单纯提高防抖效果，对整体成像的影响还要放到整个成像系统里面考量。
综上所述，这个技术有用，但在X50 Pro上可能体现不是那么明显。
相比之下，大鹅反倒是更期待今年下半年的vivo NEX了。
-完-
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