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[经验共享] 从华为P20浅谈 光学防抖

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发表于 2018-6-6 11:43:59 | 显示全部楼层 |阅读模式

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转自 程程

前两天华为发布P20,40MP三摄实在是太厉害了。突发奇想,想从技术的角度和大家分享P20上的技术。原本打算从“Quad Bayer”这个四像素合一技术开始说,不过结合不少人吐槽Sirocco缺少光学防抖(OIS)一点,所以今天先从OIS角度去分享。

由于官网没有提供详细的Data Sheet,所以从目前收到的资料(包括华为员工以及DxOMark)来看看P20的后置硬件参数:
广角:40MP,1/1.7,Quad Bayer结构,27mm,像素尺寸大约是0.9um
黑白:20MP,1/2.8,27mm,1.0um
长焦:8MP,1/4.4,80mm,已经确认此摄像头带有OIS
因此,P20三摄中,广角确定是没有OIS的,黑白未知,长焦确定有OIS 。

官网数据:3X光变,5X三摄变焦,10X数字变焦
结合以上数据,我猜测:27-80使用广角+黑白,80-135使用长焦+黑白。

那么,是不是长焦端缺少了OIS,拍照就差,夜间就不行了呢?别着急。
我们可以从G家发布的一篇关于Pixel 2防抖的白皮书来看。

谷家文章表明,尽管很多手机都有OIS,但是OIS仍然无法解决视频拍摄中的抖动问题(受限于体积比较小等因素),还可能因为OIS带来果冻效应。因此才需要电子防抖EIS去消除更多的抖动效果。

因此,谷家介绍到,EIS其实可以实现更多的功能,包括了消除更大的抖动啊,消除各种抖动带来的果冻效果等。文章很有趣,谷家还引入了真正的Ai,根据人的视觉习惯,去优化算法。所以呈现了Pixel 2惊人的防抖效果。

看到这里,可能很多人就会问,是不是有EIS就不需要OIS 了,EIS 那么厉害那么就不需要OIS 了。
  其实不是,  注意到两个点: 1.谷家这篇文章介绍的是视频防抖,局限于拍摄视频阶段2.即使好谷家的Pixel,也从一代无OIS 升级到二代OIS 结构。
  注意,谷家并没有否认OIS 的作用,仅仅说明,在视频拍摄时,  OIS+EIS 能带来很好的效果。  那么OIS 的最大作用会是什么呢?

结合常用的拍照调节参数来看,照片一般会涉及:快门速度,光圈(手机上一般是固定的),ISO,白平衡,焦距等。玩过Nokia的吧友也知道,通过延长快门时间,降低IOS可以获得更纯净的夜景。
所以,我觉得(因为不能完全肯定),在CMOS相同,光圈等参数一致的条件下。自动档情况下,得益于OIS的产品,夜间最慢快门(安全快门)可以达到1/4s,而缺少OIS的一般只有1/17s。(以iPhone为例)
别小看1/4和1/17,自己计算一下,有OIS的产品在相同条件下,夜间自动快门可以获得比没有OIS产品多4倍的曝光。

因此,有OIS的产品。能获得更长时间的曝光时间,以获得更多的曝光量。夜景能带来更多细节,亮度。这个是EIS完全做不到的。
同时注意一点,即使是华为P20这种1/1.7超大CMOS,比Sirocco的1/2.6尺寸大1.5倍。意味着,相同曝光时间,ISO等条件下,P20可以获得1.5倍的曝光。但是如果Sirocco有光学防抖,那么Sirocco可以轻松获得多4倍的曝光。

都说底大压死人,可是手机那么小的尺寸里面,基本上很难做到CMOS面积大一倍。诸如1/2.3和1/2.8,其实能获得的曝光也没有一倍。
然鹅,如果有OIS,加上正常的(!!!)调教,那么就可以轻松获得4倍以上的曝光。夜间更加清晰,画质更加好。

看我之前一个测试。尽管Pixel相比950有更大的像素尺寸,CMOS面积也远大于iPhone7。但是缺少OIS,意味着夜间快门时间更短,获得的画面就更差。在其它条件都差不多的时候,没有OIS,夜间确实不如有OIS产品。

Lumia920是第一款把OIS进入大众视野的产品,但是它并不是全球首款OIS手机。(当年Nokia表达这是首款OIS智能手机)
Lumia92X,使用索尼订制的CMOS,8.7MP,1/3.06,F2.0。但是真正厉害的地方在于,它首创了长快门的算法。如果你有认真观察,920上市初期,自动模式下,夜景的曝光时间长达1s,后期版本是1/3s。这个意味着,相比同时代的iPhone5s,即使5s换了2.0光圈,夜景也只有920的1/17亮度。920夜景是5s的17倍!
可见,OIS在拍照部分的作用是巨大的,EIS在摄影部分的作用是巨大的。
下面引入两个问题:
1.是不是有OIS,夜景就一定好?
2.没有OIS夜景就一定差?
1.不是。小米就是最杯具的例子,以小米6为例子,虽然有OIS,但是夜间安全快门是1/12s,基本上可以说是不起作用的。OIS仍然需要合理的调教,如果夜间无法延长快门时间,那么还不如没有。
2.也不一定。以P20为例,P20的Mono黑白镜头,能获得的细节要比普通彩色镜头多数倍。通过Fusion合成的方式,把彩色+黑白结合,也能实现更好的效果(具体效果得等真机上手才知道)

在没有OIS情况下,为了提升夜间拍照效果,仍然有各种各样不同的做法,当然他们肯定是不如OIS能带来数倍的提升。
比如,iPhone5开始的夜间自动多帧合成,得益于强大的处理器在瞬间完成多帧拍摄,然后算法合成更好的照片。
HMD目前也做了多帧合成,比如你的7P在比较暗的地方拍照,成像会比取景的时候亮一点。
当然,还是强调,算法远不如调教合理的OIS来得实在。


也有很多人会问,是不是没有光学防抖了,拍照就容易糊了?我们以Nokia7为例。
我用了接近四个月Nokia7,Nokia7初期版本拍照很容易糊,特别是稍微手抖就拍不好。很多人将此归结为缺少OIS,其实还是不全面的。
静态照片中,OIS对快门速度影响相对大。但是Nokia7之所以白天拍照都容易糊,那是因为EIS没做好以及HDR合成算法做得不好。EIS无法及时识别手机的抖动通过算法还原真实画面,同时HDR算法合成太慢,多张图片存在差异等原因影响的。
通过后期算法优化,即可以解决这个问题。其实你们也很少会看到别人说,iPhone6/6s拍照容易糊,其实他俩也没有OIS,但是可靠算法保障了绝大部分拍摄的稳定性。

所以最后总结:
1.OIS存在的价值很高,能带来数倍的夜景亮度。仅仅手机的CMOS,尺寸很难有优势。优秀调教的OIS,能带来更明亮的夜景效果。
2. 华为P20可能是为了兼顾小巧机身所以没有做OIS,缺少OIS不是绝对意味着拍照差,夜景跪。通过双摄乃至三摄合成,也能实现不错的效果。(能否和牛X的S9+比夜景,得看上手了)
3.即使有OIS,也需要合理的调教才能有真正的效果。小米6的OIS基本是不工作的,一加3T的OIS在录像时也是不工作的,据说S8/9录像时OIS也不工作(未得到证实)
4.Sirocco确实没有OIS,有点遗憾。不过这也不意味着拍照容易抖动等问题。Sirocco和S8等其他参数的旗舰机来比,最大的差距就是夜景会不如S8亮。(必须是低于1/17s的时候)




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学习了。
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物理化学学不好,你就看不懂了!
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用相机的路过~
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手机ois就是搞笑,华为就更搞笑。
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