摘要

防抖技术是一种普遍使用的相机辅助技术，其旨在最大程度减少因摄影中的抖动而造成的照片模糊的现象。介绍防抖技术的分类，并简单介绍镜头防抖、机身防抖和电子防抖的工作原理和发展现状。

关键词：光学防抖；机身防抖；电子防抖。

自数码相机诞生以来，人们便由传统胶卷相机时代步入了 数码摄影时代。在过去用传统相机若想要拍摄得到清晰的照片，通常方法是使用三脚架或者尽量用高ISO的胶卷并配合高速快门。而数码相机经过多年的技术发展，数码防抖技术已然 能够实施高效地应对因摄影过程中的晃动而导致的影像不清晰的现象，大大降低了渣图的机率。

主要防抖技术

目前防抖技术主要包括：

光学防抖

是指借助移动式硬件机械结构进行光学补偿的防抖技术， 又可细分为镜头防抖和影像传感器防抖。Nikon的VR（Vibra tion Reduction）减震技术，Cannon的IS（Image Stabilizer）影像稳定系统，Sigma的OS（Optical Stabilizer）光学稳定系统，Pana sonic 的O.I.S.光学防抖，Konica Minolta的AS (Anti-Shake)机身防抖等都归属此类。 

电子防抖

采用数码影像技术对拍摄图像进行锐化、降噪等处理的防抖技术。比如Sumsung的ASR防抖。 

模式防抖

通过优化调整后的相机拍摄参数来补偿抖动对成像影响的防抖技术。包括Olympus的高ISO（如12800）的高感光度模式，Nikon的BSS最佳拍摄选择器，Sanyo的后期补偿计算式防抖等。 

多重防抖

多重防抖是综合了以上多种形式的防抖技术，根据实际拍摄情况选择应用一种或多种防抖技术来确保防抖效果。
镜头防抖

镜头防抖是技术最成熟、应用最广泛的防抖技术。它由镜头内置的运动感应器（陀螺仪）侦测出镜头位移，微处理器由此信号计算出需要补偿的位移量，并驱动补偿镜片组在指定的方向进行位移补正。镜头防抖的补偿角度范围一般在10°～15°以内，适用于弥补因为摄影者的呼吸、心跳或不自觉的身体晃动 所造成的相机抖动。

镜头防抖也被应用于如手机等集成有摄像头模组的便携式移动终端中，不过此时更多时候移动的不是某个镜片而是整个成像透镜组。它通常是由电磁致动器或电机致动器来驱动，可单轴或多轴运动，包括沿光轴方向的轴向移动、垂直于光轴方向的面向移动、与光轴方向成一夹角的摆动。

以电磁致动器驱动的镜头光学防抖为例，摄像头模组的主要部件包括有成像透镜组和由电磁线圈、电磁铁和磁轭构成的电磁驱动机构。电磁线圈、电磁铁和磁轭一般是对等数量但也可以是不对等数量，它们形成的电磁驱动机构可以是一对或者多对，通常是对称布置在成像透镜组的四周或其下方。通过调 整电磁线圈中电流的大小和方向，产生大小和方向可控的电磁作用力，驱动成像透镜组沿预定方向位移。

在成像过程中，因相机“倾角”抖动对成像的影响要比相机 “平动”抖动大得多。“倾角”抖动对成像的影响及其光学防抖原理如图1所示。

图1.镜头防抖原理图示

图1(a)示意了没有抖动的成像，图1(b)示意了抖动下的成像，容易看出因为“倾角”抖动造成光轴偏转了θ角，成像在CCD上发生了d的偏移量。

其中w为光轴角速度。

为了减小偏移量ｄ，在镜头光学系统中加入补偿镜片，利用 其光学特性减小光轴偏转角度θ，从而减小偏移量ｄ，其原理图 如图１(c)所示。

光学防抖的控制模型可应用PID控制进行建模。当控制量是恒值时，利用PID算法可以使被控量迅速达到控制量的设定范围内。一般人手持相机时的手抖频率为0~10Hz，基于PID参数建模的控制模型能在极短时间内（小于1/60s）将手抖造成的光轴偏移量减小到预设的位置，从而快速有效地实现光学防抖。

不同厂家的防抖镜头基本原理大同小异，目前多数厂家的防抖镜头可以提升快门速度3~4档，大大提高了出片率。Nikon和Canon的防抖镜头是公认的防抖效果最好，Canon镜头在横向上比Nikon镜头防抖效果略差。

在过去，防抖镜头理论上可以让我们降低2挡快门速度拍摄，随着技术的发展，目前佳能和尼康的防抖镜头已经能保证低于安全快门速度4挡的拍摄，而适马、松下以及腾龙等厂家也都有着自己的镜头防抖系统。Panasonic的防抖镜头有瞬时防抖和全时防抖之分，主要差别在取景和耗电量上。此外还需注意的是，防抖镜头在使用三脚架时不能打开镜头的防抖开关，否则会影响画质。

机身防抖

防抖镜头昂贵的价格催生了机身防抖技术。机身防抖（即影像传感器防抖）最早由KonicaMinolta提出，后来Sony收购了KonicaMinolta的相机业务后将其发扬光大并应用于自家的数码单反/无反相机中。影像传感器防抖和镜头防抖在原理和结构上是近似的，只是防抖镜头中动作对象是补偿镜片而在影像传感器防抖中动作对象是影像传感器。其原理是将影像传感器安装在一个可动的运动平台上，根据机身运动感应器反馈的运动信号计算出相应的补偿量，驱动运动平台沿轴向或面向移动进而补偿抖动偏差。目前Ricoh，Pentax，Olympus也拥有了此类技术。

机身防抖比较有代表性的是Pentax开发的SR（OriginalShakeReduction）原始震动减少技术，如图2所示。安装有影像传感器的影像传感器安装板被夹在两块设有电磁驱动机构的磁力板中间，影像传感器安装板能够被电磁力快速沿垂直于光轴方向的平面内快速移动。Pentax的SR防抖效果相当于2.5～4级的快门速度差。需要提醒的是，在使用三脚架拍摄时要关闭SR功能。

图2.Pentax SR防抖系统

影像传感器防抖也属于光学防抖，它相比防抖镜头来说成本更低，而且也能提供不比镜片移动式防抖差的防抖效果。而且因为防抖机构安装在机身内部，理论上连接不带有防抖功能的镜头也能实现防抖效果，故其兼容性更佳。影像传感器防抖的缺点是在实时取景时无法预览防抖效果，另外要注意的是，如果相机机身已有防抖功能，搭载防抖镜头使用时需要匹配，否则可能会因为两套防抖系统不相协调而造成工作紊乱，反而适得其反。

电子防抖

有些便携式数码相机其机身内并无搭载硬件防抖机构，却能在一定程度上修正抖动图像，其实际应用了电子防抖技术，这种防抖技术据说可以让快门速度提高1.5~2档。电子防抖是利用数字图像处理技术对抖动图像进行后期优化从而尽可能地还原出原始清晰图像。另一种是逆向运算法，通过相机内置的运动感应器侦测出相机震动的方向，针对影像传感器的一部分面积进行分析并且通过逆向运算将模糊图像去掉。然而电子防抖在使用上有时反而会使噪点增多或者修图痕迹太过而不能起到真正的防抖作用，究其根本是因为它是对抖动图像的后期补偿，治标不治本，对原始图像的画质有较大影响，而且其防抖效果主要取决于算法的优化程度，算法复杂度较高。电子防抖因其硬件开销小不增加成本，主要应用于消费机DC中。

小结

本文对相机的主要防抖技术和工作原理进行了介绍，防抖相关的各个部份只举了少量实例，无法全面涵盖更详细的防抖技术。防抖的根本思想是在摄影中使相机尽可能地稳定，减小晃动。为了更好的拍摄画面质量，相机的防抖研究正在不断地突破着现有技术，向着更高清晰度发展。

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