“快板聲”帶來的科普 手機(jī)鏡頭防抖原理是什么？

近期智能手機(jī)攝像頭 “打快板”在微博上火了起來。手機(jī)能不能“打快板”和手機(jī)質(zhì)量沒有關(guān)聯(lián)。“快板聲”是光學(xué)防抖結(jié)構(gòu)留有空隙晃動發(fā)聲，而大多數(shù)設(shè)置光學(xué)防抖的手機(jī)均能聽到“快板聲”，但手機(jī)“快板聲”小和聽不到“快板聲”并不意味著手機(jī)沒有光學(xué)防抖，如果能聽到“快板聲”則意味著光學(xué)防抖實(shí)實(shí)在在存在手機(jī)內(nèi)部。

事情的緣由是某旗艦手機(jī)晃動手機(jī)后會出現(xiàn)“噠噠噠”的聲音，而這種聲音被同行戲稱為“快板聲”，這里的“快板聲”實(shí)際是鏡頭防抖模組的晃動聲，那么鏡頭防抖為什么會出現(xiàn)聲音?鏡頭防抖有哪些類型?今天我們就探究這個問題。

01 手機(jī)拍照為什么需要防抖?

眾所周知，我們使用手機(jī)拍照的過程中都會讓手機(jī)產(chǎn)生位移，為了防止拍出的照片“糊”掉，影像系統(tǒng)中的防抖機(jī)制會在拍攝的過程中介入。目前手機(jī)中的防抖機(jī)制主要為光學(xué)防抖和(OIS)電子防抖(EIS)兩大類。

光學(xué)防抖(OIS)

光學(xué)防抖的簡寫OIS為Optical image stabilization的縮寫。這種防抖的實(shí)現(xiàn)原理是通過鏡頭的浮動實(shí)現(xiàn)糾正畫面的效果，實(shí)現(xiàn)原理為利用手機(jī)內(nèi)部的陀螺儀檢測移動，通過處理器的識別及時補(bǔ)償鏡頭移動，從而有效克服外力導(dǎo)致的拍攝畫面模糊。

光學(xué)防抖原理

實(shí)際使用中，手機(jī)光學(xué)防抖在弱光環(huán)境、變焦和運(yùn)動中拍攝的過程中有較好的防抖體驗(yàn)。但對于手機(jī)來說，單純擁有光學(xué)防抖不完全能夠拍出好照片，電子防抖在拍攝中的作用也很重要。

電子防抖(EIS)

電子防抖準(zhǔn)確來說是一種軟件性的防抖技術(shù)，主要是通過軟件層面的設(shè)計實(shí)現(xiàn)對于拍攝過程中的補(bǔ)償。當(dāng)拍攝畫面“糊”了后，電子防抖算法會對模糊部分進(jìn)行補(bǔ)償。

從光學(xué)防抖和電子防抖的實(shí)際工作原理來看，光學(xué)防抖起的作用會更大一些，另外從實(shí)際的拆機(jī)來看，手機(jī)的傳感器集成度越來越高，光學(xué)防抖從鏡頭防抖+傳感器防抖發(fā)展為一體式防抖，防抖機(jī)制直接融合為鏡頭+傳感器一體式防抖，提升防抖性能的同時也降低了大批量生產(chǎn)的難度。而手機(jī)晃動產(chǎn)生的聲音主要來自光學(xué)防抖。

02 目前主流的光學(xué)防抖方案

目前市面上主流的 OIS 光學(xué)防抖方案有三種：分別是懸絲結(jié)構(gòu)防抖、滾珠結(jié)構(gòu)防抖和記憶金屬式光學(xué)防抖。

懸絲結(jié)構(gòu)防抖

懸絲結(jié)構(gòu)防抖是手機(jī)中最廣泛采用的光學(xué)防抖技術(shù)。具體原理是鏡頭組件通過4根等長的懸絲固定在用電磁場懸掛起來的平面穩(wěn)定架上，從正面看上去傳感器就像是被懸絲掛起來一樣，懸絲通電后在磁場作用力下可以沿任意方向移動(移動方向、距離一般由手機(jī)芯片、陀螺儀等運(yùn)算得出)，懸絲結(jié)構(gòu)的位移一般控制在正負(fù)100微米以內(nèi)。

懸絲結(jié)構(gòu)原理與單反相機(jī)光學(xué)防抖原理一致，但手機(jī)攝像頭體積要比相機(jī)小很多，懸絲的長度短，懸絲結(jié)構(gòu)很容易實(shí)現(xiàn)X軸、Y軸移動，但Z軸移動(鏡頭前后移動)時需要AF對焦馬達(dá)作相應(yīng)運(yùn)動來進(jìn)行補(bǔ)償。整體靈活性不足，體積也難以被控制。另外，磁性配件也可能會對懸絲式防抖造成影響。

滾珠結(jié)構(gòu)防抖

滾珠結(jié)構(gòu)防抖可以說是針對懸絲防抖結(jié)構(gòu)的不足而開發(fā)的，滾珠結(jié)構(gòu)防抖去掉了懸絲結(jié)構(gòu)，將其替換為X軸、Y軸上的兩層滾珠滑軌結(jié)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)懸絲結(jié)構(gòu)防抖進(jìn)行Z軸防抖是需要對焦馬達(dá)參與的問題。滾珠結(jié)構(gòu)防抖的工作原理是由滾珠帶動整個鏡頭模組進(jìn)行防抖，工作過程中Z軸方向與圖像傳感器的距離不變。

相較于懸絲結(jié)構(gòu)防抖，滾珠結(jié)構(gòu)防抖的技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在：可以做出更大幅度的補(bǔ)償角度;位移控制更精準(zhǔn)、靈敏度更高、穩(wěn)定性更強(qiáng);功耗更低;可靠性更強(qiáng)：滑軌結(jié)構(gòu)可控性強(qiáng)、磨損小、元件強(qiáng)度更大、故障率更低;同時攝像頭的厚度更容易控制。目前中高端手機(jī)多采用這種防抖結(jié)構(gòu)。

記憶金屬式光學(xué)防抖

記憶金屬式光學(xué)防抖結(jié)構(gòu)圖

記憶金屬式光學(xué)防抖，顧名思義，這是通通過調(diào)節(jié)記憶金屬的溫度來控制鏡頭移動的光學(xué)防抖方式。這項技術(shù)首發(fā)搭載于P30 Pro，P30 Pro超大主攝傳感器如果用傳統(tǒng)光學(xué)防抖技術(shù)，那么傳感器的體積無法得到控制，傳感器對于光學(xué)防抖的反饋的靈敏度也會降低，同時記憶金屬式防抖防抖帶來的另一好處是傳感器整體重量得到有效控制。

傳統(tǒng)懸絲防抖運(yùn)動(圖左、圖中)和記憶金屬式防抖運(yùn)動(圖右)

記憶金屬式光學(xué)防抖的防抖過程中轉(zhuǎn)動整個鏡頭模組而不是僅轉(zhuǎn)動鏡頭，當(dāng)整個模組在防抖運(yùn)動時，鏡頭和感光芯片的位置保持相對一致的位置，這樣帶來的優(yōu)勢是在防抖過程中畫質(zhì)沒有太多變化，且圖片邊緣畫質(zhì)沒有明顯降低。

記憶金屬式防抖能夠快速實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)防抖的原因在于記憶金屬形變力量是超越普通懸絲式防抖百倍甚至千倍的存在。值得注意的是，記憶金屬式防抖的驅(qū)動馬達(dá)為直徑極小的金屬絲，在手機(jī)傳感器越來越大的今天，記憶金屬式防抖越來越適應(yīng)智能手機(jī)的發(fā)展潮流。