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谈谈“防抖”

 

  9月28日,在德国科隆召开的Photokina上,一直是犹抱琵琶半遮面的柯尼卡美能达DYNAX 7D终于正式露面了,它最吸引人眼球的也许就是它的防抖功能了,DYNAX 7D的推出也让防抖功能再一次成为人们谈论的焦点。
    1994年,尼康公司推出了第一款具有减震系统(VR)技术的袖珍相机。第二年,日本佳能公司推出世界上第一支带有图像稳定器的镜头EOS 75~300mm f/4~5.6 IS,其中IS是影像稳定系统(Image Stabilizer)的缩写,这就是我们习惯上提到的“防抖系统”,其实在手持拍摄中拍摄者的手在胶片或是CCD/CMOS感光过程中的抖动是客观存在的,防是防不住的,只能是靠特殊的机构来减小由于摄影者手的抖动带来的影像模糊,这里还是暂且继续沿用我们已经习惯了的这个词蜒防抖。    一提到防抖,到目前为止,分两大类型:光学防抖和CCD防抖。

1 光学防抖
  
    光学防抖技术的代表性厂商是佳能和尼康。以佳能为例来谈谈光学防抖的原理。佳能的光学防抖技术是在镜头内的陀螺仪侦测到微小的移动,并且会将信号传至微处理器立即计算需要补偿的位移量,然后通过补偿镜片组,根据镜头的抖动方向及位移量加以补偿,从而有效的克服因相机的振动产生的影像模糊。佳能的IS系统仅需要极短的时间就可完成IS镜片组的移动,所以效果还是非常好的。通常能有效预防快门时间短于1/60s范围之内的抖动。    而佳能在第一个在镜头中加装了影像稳定系统后,尼康公司也研发了自己的单反防抖镜头系统,后来佳能公司又相继在它的其它长焦镜头也增加了影像稳定系统,加快了其EF系列镜头的防抖化进程。    松下电器产业于2003年11月上市的“DMC-FX1”和“DMC-FX5”在袖珍数字相机中首次配备了光学抖动补偿装置。对早已上市的12倍变焦“LUMIX FZ”系列产品所配备的光学抖动补偿装置“抖动补偿陀螺仪”进行了小型化设计。该公司采用的技术是由镜筒中间的抖动补偿透镜装置根据光轴偏移进行移动。使用磁力滑动悬空状态的抖动补偿透镜。不仅是照片,还能够对录像进行抖动补偿。松下防抖系统包括感知、演算、透镜校准在内的全过程仅需要1/10s的时间,甚至都无法察觉。该方式的缺点是由于必须在相机镜筒中配备抖动补偿装置,因此在过去镜筒总是很大。    另外,适马和奥林巴斯也都有他们各自的光学防抖技术的产品,从对于这种技术的趋之若鹜的现象可见,防抖今后也是各个厂商拼比技术的一个方向。

2 CCD防抖
  
    对于CCD防抖技术有人也称之为电子防抖,其代表性厂商是柯尼卡美能达公司。进入数字时代后,针对那些使用了大变焦比镜头的数字相机,柯尼卡美能达公司从2001年开始研发独门的CCD防抖技术(CCD Shift Anti-Shake),它没有把发抖装置在镜头中,而是设计在CCD上,并把此技术第一次应用到DiMAGE 7Hi上。    其CCD防抖的原理就是将CCD安置在一个可以上下左右移动的支架上,先检测出是否有抖动,由于使用陀螺传感器,抖动的检测与其他公司基本相同。然后传感器检测出抖动的方向、速度、移动量……检测的信号经过处理,计算出可以足以抵消抖动的CCD移动量。但是,相比来说水平移动的精度最重要。这样在操作中只要稍稍倾斜镜头,焦点就会马上清晰起来,CCD在移动的过程中,有时感觉水平线有些晃动。这是驱动调节器造成的,这个驱动装置的调节器是由X、Y轴两个调节器组成。驱动调节器在振动的时候,一面紧密的压住活动部件,一面来回滑动。通电后这个部位就可以有0.1微米的伸缩量,每秒钟大约有6万5千次振动周期,这样的按压就会产生摩擦,制动性能就好,想停就停。与光学防抖相比,这种结构避免了光学防抖补偿方式带来的球差问题,也同时解决了困扰单反交换镜头的诸多体积和由此带来的成像质量下降的各种问题。CCD防抖技术的应用也就意味着使用任何一款镜头也都能在不增加成本的同时享受着防抖的功能。缺点就是由于对应高精度的机构要求,那么在确保这种要求的制造技术是有一定难度的。相应的,机身的成本也就增加了。    柯尼卡美能达公司曾经宣称就在今年秋天会在全球推出它的一款新型数字单反相机DYNAX 7D,除了此款相机是该公司在数字时代推出的第一款数字单反相机这一个身份外,还第一次在数字单反上首先应用CCD防抖技术。关于这款具有传奇色彩的相机,摄影各界对它的推测也颇多,其中推测中其CCD防抖技术是最多的。据柯尼卡美能达公司内部的设计人员透露,DYNAX 7D和DiMAGE A1、A2上用的2/3英寸CCD防抖装置的驱动装置调节器的性能和强度的要求是不一样的。每秒6万5千次的振动频率对于装配的要求是很高的,否则的话,会因为自身的周波数特性低下造成自振。DYNAX 7D的传感器组件和和A1、A2相比重了4倍,仅仅传感器上的基板和散热器基板就大了很多。CCD防抖方式和光学防抖方式相比,可移动部位的重量、尺寸受相机内部空间限制的程度更高,受限制的同时还要保证移动部位的高精度,这也是开发过程中困扰开发人员的最大难题。另外,由于必须是快速移动,焦距在300mm~600mm的时侯,移动量和速度的比例增加了,相同的时间内必须做更多的工作。那样实际上要比A1、A2多出几十倍的工作量,这对电力供应是一个考验。应用在DYNAX 7D上的陀螺传感器是目前为止最新的部件,也是精度最高的部件。据称将来可能会用旋转光轴中心来实现抖动补偿。那样快门时间的时滞会增加1/4,但现在讨论旋转光轴带来的影响还为时尚早。

3 防抖测试
   
    此时笔者正好有两台分别具有光学防抖和CCD防抖功能的数字相机,佳能PowerShot S1 IS和柯尼卡美能达Z3,并且单独针对它们的防抖技术做了一下简单的测试。
        佳能 PowerShot S1 IS的135等效焦距为38~380mm,柯尼卡美能达Z3的135等效焦距为35~420mm,本次测试都采用了两款相机的最长焦距端拍摄,感光度值全部设定在ISO 50,都采用快门优先的曝光方式,在防抖功能开启和不开启状态下各拍摄几组(为了尽可能的减少偶然因素的影响,多次拍摄取画面清晰程度相对接近的图像)。拍摄中感觉佳能PowerShot S1 IS的防抖功能的切换比较方便,按键就在镜头的一侧,而柯尼卡美能达Z3的防抖功能切换只能在菜单中设定,稍显不便,但是如果不考虑电力的问题可以长时间开启防抖功能。两款相机的防抖功能都有很明显的作用。柯尼卡美能达Z3基本能达到比正常长3挡的曝光时间,而佳能本次测试能达到比正常长4挡的曝光时间。
        相机的防抖功能从无到有,从目前看,防抖技术存在和发展的意义已经很明显了,各个厂商也都在尽可能的发展此项技术,随着Photokina的到来,我们也企盼着柯尼卡美能达公司能在DYNAX 7D的防抖技术上能给人一个惊喜。
来自:中国摄影资料网

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