影像防抖技術(shù)其實(shí)早在膠片時(shí)代就已存在，但均是基于光學(xué)鏡片的防抖技術(shù)。到了數(shù)碼時(shí)代，由于電子技術(shù)不斷地發(fā)展，出現(xiàn)了復(fù)雜多樣的影像防抖技術(shù)。本期CHIP將對(duì)影像防抖技術(shù)進(jìn)行一次全面的介紹和梳理。

在膠片時(shí)代防抖技術(shù)出現(xiàn)之前，攝影者都是按照鏡頭焦距端的倒數(shù)來設(shè)置快門速度，以保證照片不會(huì)因震動(dòng)而發(fā)虛。即使用200mm焦距端拍攝，快門速度也不可低于1/200s或1/250s，這樣才能保證成像清晰。這是因?yàn)閿z影者在手持相機(jī)拍攝時(shí)，手部會(huì)產(chǎn)生輕微的抖動(dòng)，且呼吸引起的胸廓運(yùn)動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致相機(jī)抖動(dòng)，在慢速的曝光過程中將導(dǎo)致成像模糊。早年間，攝影學(xué)校在傳授攝影防抖技巧時(shí)，老師都教學(xué)生在拍攝時(shí)應(yīng)盡量尋找身體可依靠的物體（樹、墻體等），在按下快門之前，上臂夾緊胸廓且屏住呼吸，再進(jìn)行拍攝，這便是早期的“人體防抖”。但此種防抖的技巧僅有系統(tǒng)學(xué)習(xí)過攝影知識(shí)的攝影師、高端攝影發(fā)燒友才能通曉，普通大眾知之甚少。直到20世紀(jì)90年代，尼康發(fā)明了光學(xué)鏡頭防抖技術(shù)后才將真正的防抖技術(shù)帶給了更多的攝影者。緊接著，佳能將此種光學(xué)防抖技術(shù)率先加入到單反相機(jī)的鏡頭中，為廣大攝影愛好者帶來福音。而這之后，包括尼康和佳能在內(nèi)的鏡頭廠商（騰龍、適馬）也將光學(xué)防抖技術(shù)加入到更多的單反鏡頭中，防抖功能成為鏡頭銷售策略中的極為重要的宣傳點(diǎn)。

到了21世紀(jì)初，數(shù)碼相機(jī)開始大量出現(xiàn)，光學(xué)防抖技術(shù)出現(xiàn)了一個(gè)分水嶺，以美能達(dá)、賓得、奧林巴斯和理光為代表的相機(jī)廠商研發(fā)了CCD位移式防抖。由于此防抖方式與鏡頭防抖均是在成像光路中實(shí)現(xiàn)防抖，因此統(tǒng)稱為光學(xué)防抖。而很多以電子技術(shù)起家的廠商（富士、卡西歐等）則主要是依靠影像算法消除抖動(dòng)給畫面帶來的負(fù)面因素，即電子防抖和數(shù)碼防抖。其中，索尼在收購了美能達(dá)獲取了其相機(jī)技術(shù)后，在A系列數(shù)碼單反相機(jī)中加入了CCD位移式防抖技術(shù)，而三星在與賓得進(jìn)行合作后，也同樣在自家的產(chǎn)品中加入了類似的防抖功能。另外，在鏡頭的防抖傳感器等電子設(shè)備日益普及后，索尼和三星也研發(fā)了自家的鏡頭防抖技術(shù)。時(shí)至今日，防抖技術(shù)也在不斷發(fā)展和完善之中，目前最新的硬件防抖技術(shù)有尼康VR II代、奧林巴斯的五軸防抖以及索尼的一體化防抖技術(shù)，而以軟件技術(shù)著稱的微軟也研發(fā)了視頻防抖技術(shù)（軟件防抖）。

鏡頭防抖

鏡頭防抖技術(shù)通過防抖鏡片組的位移來緩解手持造成的抖動(dòng)，在帶有光學(xué)防抖功能的鏡頭當(dāng)中，通過鏡頭內(nèi)置的陀螺儀精確感應(yīng)到相機(jī)運(yùn)動(dòng)，之后再通過鏡頭內(nèi)部電磁元件驅(qū)動(dòng)鏡片進(jìn)行反向位移，從而最大程度地抵消抖動(dòng)引起的圖像模糊，加強(qiáng)了手持拍攝的穩(wěn)定性。

最早的鏡頭防抖技術(shù)（VR）是在1994由尼康發(fā)明的，首款應(yīng)用該技術(shù)的機(jī)型是尼康ZOOM 700 VR（北美型號(hào)為Zoom Touch 105 VR），這是一款便攜的“傻瓜機(jī)”，憑借這一特性它成為當(dāng)時(shí)便攜相機(jī)中的熱點(diǎn)產(chǎn)品。雖然其鏡頭品質(zhì)和防抖效果較出色，但該相機(jī)的售價(jià)偏高，所以市場反響不大，此后尼康也并未繼續(xù)生產(chǎn)帶有防抖功能的傻瓜相機(jī)。在尼康還未將此種防抖技術(shù)應(yīng)用于單反鏡頭之時(shí)，佳能公司于1995年率先在單反相機(jī)的鏡頭中加入了IS（Image Stabilizer）圖像穩(wěn)定系統(tǒng)。目前代表性的鏡頭防抖技術(shù)有尼康VR（Vibration Reduction）II代、佳能IS（Image Stabilizer）、索尼的OSS（Optical Stabilized System）、松下MEGA O.I.S.（MEGA Optical Image Stabilizer）和三星的OIS等。

這些防抖技術(shù)利用防抖鏡片組偏移來消除抖動(dòng)的影像，防抖系統(tǒng)分為檢測單元、補(bǔ)償振動(dòng)鏡片組和驅(qū)動(dòng)控制單元3個(gè)部分，可以有效防止手部震動(dòng)引起的輕微抖動(dòng)，相當(dāng)于提高了3檔左右的快門速度，尤其在使用長焦拍攝時(shí)該技術(shù)擁有更好的實(shí)用價(jià)值。其中早期的VR和IS防抖功能可實(shí)現(xiàn)降低約2～3檔快門速度的效果，而最新的尼康VR II代防抖技術(shù)將此效果提升至約降低4檔快門速度。即使用200mm端焦距拍攝，快門速度也可降至約1/30s。

目前這種鏡頭防抖技術(shù)較為成熟，事實(shí)上防抖鏡頭組中只有一塊較小可移動(dòng)的鏡片或鏡片組。其占用的空間小，耗費(fèi)的電量也較小，效果也比較出色，而且通常速度很快。但是，此種防抖技術(shù)也存在一定問題，可移動(dòng)的防抖鏡片在位移后，會(huì)導(dǎo)致影像部分位置的像差加重，一定程度上犧牲了影像的分辨率。簡而言之，就是以一定的像差代替了影像的模糊，事實(shí)上是在分辨率適當(dāng)減低與整體影像模糊二者之中擇其輕者。因此，在很多以提高成像質(zhì)量為主要訴求的定焦鏡頭中并未采用鏡頭防抖技術(shù)，而在變焦比超過2～3倍的變焦鏡頭以及高放大倍率的遠(yuǎn)攝定焦/變焦鏡頭中卻很常見。

機(jī)身防抖

與鏡頭防抖技術(shù)不同，機(jī)身防抖技術(shù)是將影像傳感器安置在可進(jìn)行上下左右平移的支架上，再由陀螺儀傳感器感應(yīng)相機(jī)位移的方向和幅度，并將數(shù)據(jù)傳輸給處理器計(jì)算出可抵消抖動(dòng)的位移量和方向，再通過電磁元件對(duì)影像傳感器進(jìn)行反向位移，以實(shí)現(xiàn)防抖的功能。因此，該防抖技術(shù)被稱為機(jī)身防抖。由于該防抖技術(shù)也是在成像光路中實(shí)現(xiàn)的，因此也被劃為光學(xué)防抖這一大類中。機(jī)身防抖技術(shù)的代表有柯尼卡美能達(dá)AS系統(tǒng)（Anti-Shake）、賓得SR（Shake Reduction）、理光CCD防抖技術(shù)、索尼Super Steady Shot（收購美能達(dá)的技術(shù)后）以及奧林巴斯五軸防抖等。與鏡頭防抖相比，機(jī)身防抖在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上避免了光學(xué)鏡片位移所產(chǎn)生的球差等像差，但是也需要對(duì)應(yīng)鏡頭能夠提供更大的成像像場，以便于傳感器實(shí)現(xiàn)較大的位移量。

機(jī)身防抖出現(xiàn)后，當(dāng)時(shí)采用此種防抖技術(shù)的廠商都如此宣傳該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：無論膠片還是數(shù)碼時(shí)代的鏡頭通過機(jī)身防抖都可實(shí)現(xiàn)防抖效果，且原廠和副廠的鏡頭都可實(shí)現(xiàn)；鏡頭中由于無防抖系統(tǒng)，因此購置的成本更低；無鏡片需要位移，因此鏡頭的成像質(zhì)量更加有保障。但是，機(jī)身防抖的效果要弱于鏡頭防抖；機(jī)身配備防抖技術(shù)后，售價(jià)較高；機(jī)身防抖部件的加工精度高，存在一定的個(gè)體差異。

在2012年2月的CP+展會(huì)上，奧林巴斯推出了具備五軸防抖功能的E-M5，在傳統(tǒng)的機(jī)身防抖技術(shù)上進(jìn)行了提升。普通機(jī)身防抖系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)，影像傳感器只能做上、下、左、右的平行移動(dòng)，后來賓得在機(jī)身防抖技術(shù)中添加了兩個(gè)對(duì)角線方向的平移，但這都只是讓影像傳感器在焦平面的固定面進(jìn)行位移。而奧林巴斯的五軸防抖功能可讓影像傳感器在水平和垂直軸上進(jìn)行俯仰和搖擺（類似大畫幅座機(jī)后組的俯仰和搖擺），還可使影像傳感器在光軸上進(jìn)行傾斜。對(duì)于實(shí)際拍攝來說，由于用戶在實(shí)際按下快門時(shí)，相機(jī)的震動(dòng)不僅是上下和左右平移，而是多種方向的混合震動(dòng)。因此，五軸防抖系統(tǒng)更加全面地顧及了實(shí)際拍攝中的抖動(dòng)情況。另外，該五軸防抖系統(tǒng)同樣可用于視頻拍攝中。與傳統(tǒng)的鏡頭防抖和機(jī)身防抖相比，五軸防抖在視頻拍攝中的防抖效果更為出色，即使在走動(dòng)和小跑時(shí)也基本可達(dá)到與斯坦尼康穩(wěn)定器（Steadicam）一般的效果，也就是說，五軸防抖猶如“內(nèi)置的斯坦尼康”。目前，五軸防抖幾乎是硬件防抖中最為先進(jìn)的防抖技術(shù)。

電子防抖

除了光學(xué)防抖技術(shù)之外，防抖技術(shù)在發(fā)展過程中還出現(xiàn)過數(shù)碼防抖和電子防抖兩種類型。這兩種防抖技術(shù)普遍存在于低端卡片數(shù)碼相機(jī)中。其中，數(shù)碼防抖技術(shù)主要通過硬性提升ISO感光度的方式來變相提高快門速度，以實(shí)現(xiàn)防抖要求，但這無疑會(huì)產(chǎn)生更多的影像噪點(diǎn)。部分廠商為解決這一問題，在設(shè)計(jì)時(shí)還加入了強(qiáng)力降噪功能，但這對(duì)影像清晰度會(huì)有一定的負(fù)面影響。因此，此種防抖方式如今已處于被淘汰的邊緣。

電子防抖則是通過在影像處理器中添加獨(dú)特的影像算法來實(shí)現(xiàn)防抖功能。采用此種防抖方式的數(shù)碼相機(jī)，在拍攝時(shí)如果影像傳感器捕捉到了模糊的影像，那么影像處理器會(huì)依據(jù)影像是否模糊以及模糊的程度，將模糊的單體像素進(jìn)行相鄰比較，對(duì)某些景物影像的邊緣、線條和色彩的像素進(jìn)行再處理，最終獲得較清晰的影像。雖然此種防抖方式對(duì)影像噪點(diǎn)的控制較好，但在實(shí)際拍攝完成后用戶需耗費(fèi)一定時(shí)間進(jìn)行影像防抖處理，而且其防抖的效果受制于景物的反差、色彩的變化等先天因素及像素算法的精確度等方面的影響，影像某些邊緣和色彩的處理會(huì)較好，但也會(huì)有某些景物的細(xì)節(jié)存在模糊的現(xiàn)象，因此實(shí)際的效果并不太理想。目前，千元以上的卡片數(shù)碼相機(jī)已摒棄了這兩種防抖方式，普遍會(huì)采用光學(xué)防抖，而某些千元以下和國產(chǎn)品牌的卡片數(shù)碼相機(jī)有的還在使用這些防抖方式。而目前大部分的手機(jī)攝像頭也都會(huì)采用電子或數(shù)碼防抖。

多張合成防抖

除了以上較成熟的硬件防抖技術(shù)和趨于淘汰邊緣的軟件防抖技術(shù)之外，數(shù)碼相機(jī)中還出現(xiàn)了專為靜態(tài)照片拍攝而設(shè)計(jì)的多張合成防抖技術(shù)。該技術(shù)是在光照強(qiáng)度較低的情況下，以較高的ISO感光度快速拍攝4～6張照片，再由相機(jī)的影像處理器進(jìn)行影像合成，以期減少照片中的噪點(diǎn)。目前，索尼、佳能和三星的多款可換鏡頭數(shù)碼相機(jī)（單反和微單數(shù)碼相機(jī)）皆具備此種防抖技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用效果上，該防抖方式可實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于降低約兩檔感光度的效果（影像噪點(diǎn)），而且影像的清晰度也有較好的保障。

視頻防抖

事實(shí)上，在視頻拍攝領(lǐng)域，早在1976年電影和電視行業(yè)里就已存在硬件防抖技術(shù)，最具代表性的當(dāng)屬斯坦尼康穩(wěn)定器（Steadicam）。按照硬件種類的劃分，斯坦尼康穩(wěn)定器不屬于攝像機(jī)等影像設(shè)備的主要部件，而是屬于影像的附件系統(tǒng)。斯坦尼康穩(wěn)定器由承重背心、彈簧減震力臂和穩(wěn)定平衡桿等部件組合而成。早期的斯坦尼康穩(wěn)定器是為電影攝影機(jī)和電視攝像機(jī)而設(shè)計(jì)的，其防抖效果極佳，即使是在跑動(dòng)跟拍的過程中，也可保持優(yōu)良的穩(wěn)定度。但是該附件也頗耗費(fèi)攝影師的體力，使用前還需精心調(diào)教重心，而且其售價(jià)高昂（約2萬元），因此目前仍被限定在特定行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。近幾年，隨著相機(jī)視頻拍攝功能的發(fā)展，很多廠商都已研發(fā)出了小型的類似斯坦尼康的穩(wěn)定器且售價(jià)便宜，被大量應(yīng)用于微電影制作中。與各種防抖技術(shù)相比，斯坦尼康穩(wěn)定器的拍攝自由度極大，更為適合拍攝視頻的長鏡頭和運(yùn)動(dòng)鏡頭。

2012年，索尼還研發(fā)了平穩(wěn)光學(xué)防抖技術(shù)，并將其用于PJ760E和CX760E兩款家用高清攝像機(jī)之中。該技術(shù)將影像傳感器和鏡頭固定在一體化的“模塊”結(jié)構(gòu)中，再通過馬達(dá)與機(jī)身框架結(jié)構(gòu)連接，鏡頭與影像傳感器組成的模塊“懸浮”于機(jī)身中。當(dāng)機(jī)身發(fā)生抖動(dòng)時(shí)，陀螺儀偵測抖動(dòng)后，防抖馬達(dá)就會(huì)驅(qū)動(dòng)“模塊”作反向運(yùn)動(dòng)，保持影像的穩(wěn)定。這與坦克采用的炮口穩(wěn)定技術(shù)類似（坦克在行進(jìn)時(shí)，雖然車身在顛簸，但炮口通過陀螺儀卻能一直瞄準(zhǔn)于既定目標(biāo)）。在實(shí)際效果上，平穩(wěn)防抖技術(shù)的效果遠(yuǎn)超普通光學(xué)防抖，即使在慢跑中進(jìn)行視頻拍攝也可保證能有出色的畫面穩(wěn)定度。而且，其在長焦距端也可保持良好的防抖效果，并能避免成像像差等不利影響。