主题:ABC基础知识———纸上谈兵说防振（下篇）

我们知道，无论是IS，VR之类的镜头防振还是AS机身防振，其基本原理都是一样的，只是补偿的方法不同而已。必须指出，相机的防振系统主要是补偿由于相机转动而引起的图像模糊。无论相机如何转动，我们都可能分解为绕X，Y，Z三个方向轴的转动。而在相机的防振系统中，只是考虑了左右（下图左）和上下（下图中）两个方向的转动，而完全忽略第三方向（下图右）的转动的。

以责人之心责己，则寡过；以恕己之心恕人，则全交。
文集：article.pchome.net/2003/12/22/15353.htm

检测到了手振引起的转动，再由计算单元来算出所需要的补偿量。镜头防振和机身防振的补偿机理不一样，因此计算也不一样。以机身防振为例，考虑到
1，实际转动的角度很小，在角度很小时，tan a=sin a = a；
2，一般摄影时物距比像距大得多，可以认为像距近似等于焦距。
因此，由手振引起的图像移动距离就是偏转角乘以镜头焦距（弧度），就可以很简单地计算出CCD应该进行补偿移动距离（下图）。镜头防振是通过镜头中的悬浮镜片的运动来进行补偿的，计算会更复杂一些。但是，对目前的MPU技术来说，这样的计算量也只是小菜一碟而已了。

以责人之心责己，则寡过；以恕己之心恕人，则全交。
文集：article.pchome.net/2003/12/22/15353.htm

对于一个伺服系统来说，效果好不好，主要有三方面，即灵敏度，精度和响应时间。
首先，让我们来看看灵敏度。在本文的上篇中，有Raynube网友提问：“柯美的 AS 能对反光板带来的机震进行有效的补偿么？其实就是想了解一下AS的灵敏度。”我在回帖中贴了这张图，从图中看出，AS的灵敏度并没有达到对反光板引起的机振进行补偿的要求。





EXIF版本：0221  相机品牌：KONICA MINOLTA   相机型号：ALPHA-7 DIGITAL  光圈：F8  快门：1/13  感光度ISO：400

以责人之心责己，则寡过；以恕己之心恕人，则全交。
文集：article.pchome.net/2003/12/22/15353.htm

先在平台静止的情况下拍一张照片，从右下角的原图局部中可以看出，后面的文汇报是很清晰的。




EXIF版本：0221  相机品牌：KONICA MINOLTA   相机型号：ALPHA-7 DIGITAL  光圈：F8  快门：4/10  感光度ISO：200

以责人之心责己，则寡过；以恕己之心恕人，则全交。
文集：article.pchome.net/2003/12/22/15353.htm

现在把AS打开，同样的条件下再拍一张照片。从原图局部中可以看出，模糊并没有丝毫的改善。也就是说，在单纯平动的情况下，AS根本就不起作用。




EXIF版本：0221  相机品牌：KONICA MINOLTA   相机型号：ALPHA-7 DIGITAL  光圈：F8  快门：4/10  感光度ISO：200

以责人之心责己，则寡过；以恕己之心恕人，则全交。
文集：article.pchome.net/2003/12/22/15353.htm

接下来我们再来讨论防振系统的精度问题。精度实际上取决于补偿量的计算。如果计算出来的补偿量与图像的位移量一致，补偿就能起到很好的作用，补偿精度就很高，反之，补偿精度就不高。那末，我们能不能做到对补偿量计算很精确呢？答案是否定的。也就是说，防振系统的精度是不可能做得很高的。
防振系统是根据转动角速度来计算补偿量的，计算时有一个基本假设，即转动的迥转中心是镜头的光心。以AS系统为例，转动引起图像的偏移就是焦距与转动角度之乘积（见3楼图）。但是，实际上的迥转中心是无从确定的，这与每个具体的人的手持习惯有关。我们可以把这样的转动分解为以光心为中心的转动和整个系统的平动两部分。又回到了上面所说的平动无法检测的问题上来了。真是“都是平动惹的祸”啊！

以责人之心责己，则寡过；以恕己之心恕人，则全交。
文集：article.pchome.net/2003/12/22/15353.htm

最后来说一说响应时间的问题。也就是说，防振系统检测到了手振，也计算了补偿量，系统就应该在尽量短的时间内作出响应，进行补偿。由于防振系统是闭环的，是不断地在进行检测，计算和执行的。响应时间越短，反应就越快，效果也就越好。决定响应时间的关键是执行机构，而被移动单元的质量是一个决定性的因素。在镜头防振系统中移动单元是悬浮镜片，镜头是由许多不同大小的镜片组成的，而那片悬浮镜片一般都是较小，较轻的，很可能是塑料镜片（在CD-ROM的光头里，就是用单片非球面塑料镜片的）。而在机身防振系统中移动单元是CCD，要做到较小，较轻就很困难了。特别是CCD的大小与成像质量有关，决不能为了防振而放弃使用大尺寸CCD。从这一点上来说，机身防振与镜头防振相比，实现难度更高。虽然柯美早在A1，A2相机上实现了AS机身防振，要把AS技术用到DSLR相机ALPHA 7D上来，由于CCD的尺寸大了许多，要克服的技术难题比一般想象的要多得多。可以设想，要把AS用到全幅面的DSLR（传说中的ALPHA 9D）上去，决非一日之功。

以责人之心责己，则寡过；以恕己之心恕人，则全交。
文集：article.pchome.net/2003/12/22/15353.htm

对比机身防振与镜头防振，还有一个不同之处。用防振镜头的DSLR（如佳能DSLR+IS镜头）拍摄时，我们从观景窗中可以直接看到防振效果，即图像是不是稳定的。而采用机身防振AS技术的DSLR（柯美ALPHA 7D）拍摄时，观景窗中看不到直接的防振效果，只是在右边用五个LED来表示手振的程度。在某个网站上就有一位“专业摄影师”对此就颇有意见，断言“这里面无形就有一个猜测和运气的成分了。”并不愿意对AS系统作进一步的考察和测试就以此作出结论“测试基本上是失败的。”
首先要指出，观景窗中看不到直接的防振效果的原因并不是机身防振本身，而是DSLR的取景方式。柯美的A1，A2相机也采用了AS机身防振，由于采用CCD取景，我们还是可能直接看到防振效果的。而DSLR则不同，观景窗中看到的图像是经反光板-五棱镜系统的，为了要看到直接效果而对反光板-五棱镜系统也进行补偿伺服显然是不可行的。当然，一定要直接看到防振效果，也可以把反光板抬起，象A1、A2一样采用CCD取景，也确实有DSLR（如富士S3 PRO）提供了这样的取景模式，不过，仅为了看到防振效果而这样做似乎是没有必要的。
更进一步的考虑，实际上柯美用LED来表示手振程度可能还有一个好处——省电。我们知道，目前对便携电子产品来说，低功耗是设计时必须重点注意的因素。用防振镜头的系统中，虽然在对焦过程中可以直观地看到防振效果，同时也说明了在整个对焦过程中，防振系统的执行单元是一直在工作的，而执行单元正是整个系统中最耗电的部分。从拍摄的最后效果来看，对焦时执行单元的补偿运动是不必要的。而用LED来显示手振的程度，就可能不必让执行单元在对焦时作补偿运动，既能让拍摄者对目前手振情况做到心中有数，又不浪费宝贵的电池能量，这不是两全其美吗？

以责人之心责己，则寡过；以恕己之心恕人，则全交。
文集：article.pchome.net/2003/12/22/15353.htm

因为是纸上谈兵，我们就可能把思路放得更开一些。防振的目的不是要使拍摄的图像清晰一些吗？那末，我们直接对图像进行检测，不是更好吗？这种基于图像的防振设想是不是可行呢？
我们来做一个试验，按提高快门三档来计算。如果按测光得到的快门速度是1/10秒，我们就用1/80（即快三档）的速度来拍摄，我们就会得到如下的八张曝光严重不足的照片。

以责人之心责己，则寡过；以恕己之心恕人，则全交。
文集：article.pchome.net/2003/12/22/15353.htm

接下来，我把八张照片进行移动，纠正了错位，再叠加合成，就得到了如下的一张照片。哈哈！这张照片是清晰的！如果这个过程能在相机里自动完成，即以提高三档的快门速度连拍八张，再计算出每张照片之间的错位量（用图像相关处理的算法是不难做到的），再进行移位、叠加合成，这不就是一种基于图像的“防振技术”吗？不过，这种“防振技术”至少在目前是无法实现的。就按500万像素的相机来作估计，如果对200mm长焦镜头手持拍摄进行防振，此时的安全快门速度是1/200秒，放慢三档就是1/25秒。要在1/25秒的时间内连续记录八次拍摄的500万像素数据进行处理，恐怕目前的数据转输速率和处理能力还做不到。但是，随着技术的不断发展，也许将来是能做到的，谁知道呢？

以责人之心责己，则寡过；以恕己之心恕人，则全交。
文集：article.pchome.net/2003/12/22/15353.htm

如果以运动物体为基准进行移动对准的话，我们就可以得到一张类似跟拍效果的照片。如果照片迭加时的算法更好一些，照片的像质应该比现在的好些。我就无法再作进一步的试验了。




EXIF版本：0221  相机品牌：KONICA MINOLTA   相机型号：ALPHA-7 DIGITAL  光圈：F8  快门：1/25  感光度ISO：1600

以责人之心责己，则寡过；以恕己之心恕人，则全交。
文集：article.pchome.net/2003/12/22/15353.htm

fujifilmS3pro F75
ED18-35/D AFS24-120/GVR 80-200/2.8 28-80/G
X700 50/1.7 135/2.8 28/2.8 70-210