工业防抖镜头 关于相机防抖你了解吗?

小编 2024-10-07 机器视觉 23 0

关于相机防抖你了解吗?

用了这么多相机,或许,你有想过这些问题吗……

5轴防抖到底是哪5轴?

上三脚架/稳定器时是否需要关闭防抖呢?

各品牌相机的防抖是统一标准吗?

什么是协同防抖?

防抖相机到底哪家强呢?

2024年,相机的机身防抖基本已经是标配了,相机爱好者们(各家粉丝)也常常因为不同机身的防抖性能争论不休。我们今天就来尝试为大家解答以上五个问题。

防抖的基础知识

让我们说得简单一些,暂且略过函数和基础原理,直接从结论和效用的角度说明。

► 防抖的工作原理

奥林巴斯的机身防抖是公认的好,所以我们引用一下奥巴机身的防抖图来配合说明。实际上,机身防抖的基本方法就是——依靠传感器CMOS 反向位移,以抵消人手持相机时的轻微晃动。

CMOS的位移主要是靠周围的磁力组件控制强磁铁进行各个方向的移动。而这个方向是由相机里的加速度传感器、陀螺仪、角速度传感器等接受到的数据,通过处理器匹配镜头焦段进行计算而输出的。

► 视频防抖 vs 拍照防抖

一台相机的防抖功能可以用于拍摄照片,也可以用于拍摄视频,但其实拍照和视频的防抖模式有非常大的差别!

对于拍摄照片来说,「精度」是重中之重。

「精度」意味着相机需要针对检测到的抖动,并且需要极其精确地对CMOS传感器的位移进行控制。在快门开启的时间内,尽可能的完全抵消相机的运动带来的视角变化,以防止画面糊掉。

对于拍摄视频来说,是否能够「平滑地修正相机的抖动」才是关键。

要想实现“平滑”的防抖效果,相机就需要结合当前运动的实时状态,不是完全抵消抖动,而是让这个画面的移动趋于合理化,这是一个非常复杂的控制过程。所以经常会发现在视频和图片的拍摄中,同一款相机表现出的防抖效果可能截然不同。

通过以下传感器防抖示意图,大家可以观察出五轴防抖的5个轴。传感器的横向X轴左右移动、竖向Y轴上下移动、延X轴的上下俯仰翻转,延Y轴的左右倾斜翻转,以及传感器向光轴方向的Z轴的传感器平面旋转。

图中X、Y、pitch、yaw、Roll就是对应上文的五个轴

进阶知识:

有小伙伴可能会好奇:为什么现在的传感器没有Z轴前后防抖来凑齐6轴防抖呢?

那是因为:人手持相机时,抖动频率其实较低,一般也就是1-3Hz,然后这种程度的抖动幅度也很小,对于这五个方向的抖动都解决了以后,至少能保证画面没那么糊。而光轴方向的前后推移由于人手这方面本来控制就较好,而出现的一定情况可以利用镜头的对焦模组进行一定程度的预修正,这个仅会在特别微距的摄影等对于细节极为敏感或极浅景深的拍摄中体现出问题。

但也许以后的相机会在这方面也进行改进,做到更好的6轴防抖吧~

防抖的适用场景

首先需要说明的是,对于相机防抖的开发主要是基于手持场景下的稳定,更极端点说,主要是在站定时的情况使用的。所以在步行等较大幅度的晃动下,并不能很好的保持稳定,毕竟这个超出了防抖的工作范围。不过我们前文也提到,其实视频下是有相应的解决方案的,毕竟不是追求绝对的稳定,而是追求更加顺滑的视角移动,在这个前提上各家也都有自己的方法让画面看起来更"符合需求"。

然后是开头的一个问题,在三脚架上是否需要关闭防抖?

先说结论:如果你的相机不支持自动检测"相机是否处在三脚架或稳定状态下",那么关掉防抖也许是更好的选择,如果你使用的是类似富士、松下等支持自动检测的相机,绝大多数情况下都不需要关闭防抖。

在上一段话里狗崽加了很多定语,大家看起来可能会觉得比较拗口,不过这样才是一个比较严谨的答案。实际上在三脚架本身足够稳定的情况下,无论开关防抖与否都问题不大;但是例如在马路上的天桥、轨道交通站等地方,还是不免有一些震动——而且这个震动属于较为高频的震动。这种震动与相机设定内手持时的震动频率相差较大,甚至超过10Hz,此时相机的防抖系统在这里往往起不到什么大的作用,如果没有专门的优化甚至可能会有反效果。

就比如我们在拍摄固定场景的延时照片序列时,通常情况下需要主动关闭防抖,不然在其他外力作用下(风、地面震动之类),开启防抖可能会导致图片产生形变。

所以如果说你不确定你的相机是否在这方面有优化,而又非常担心当前出图质量,那么关闭防抖是最保险的做法。不过一定记得拍完以后再打开~ 狗崽就有没打开的时候,导致出片不顺利。因此狗崽自己平时一般时让它一直开着的。

那么在稳定器 上面是否同理呢?答案是否定的,反而在稳定器上的振动频率与三脚架上完全不同,毕竟是人举着的,所以其实更接近人体的情况。并且,在稳定器上更多的是视频拍摄,这个时候也是"顺滑"大于"精准稳定",所以其实在稳定器上是完全不需要关闭防抖的。

防抖的分级方法

目前,防抖等级都是由「日本相机影像器材工业协会(CIPA)标准」来认证和制定的。为了弄清楚整个防抖分级的情况,狗崽特意学习了CIPA防抖测试标准。

测试的一些基础条件(简单翻译:抖动测试专用的标版、专用的摇动台和专用的测定软件)

以上内容,大家只需要知道这是一个只针对「拍照稳定性」的测试标准,且与测试时用的焦段强相关,一旦偏离焦段,结果就很可能与测试评级完全不同。

另外,即使是在测试焦段下,不同的环境对于防抖等级也会有不同程度的影响,比如,这个评级就不太适用于长曝光拍摄。举例说明:假如一台相机在不带防抖的情况下使用1/8s也可以做到画面清晰,如果加上8级防抖,理论上就可以拍摄稳定的32秒长曝光画面(8级代表8档进光量,1/8s、1/4s、1/2s、1s、2s、4s、8s、16s、32s共8档),但狗崽认为这个显然是无论如何都不合理的,这个测试方法或许已经有点过时了。

综上,结论就是

① CIPA防抖评级参考参考就行

② 一定要看清测试焦段

③ 视频防抖的等级与该测试无关

什么是协同防抖

正如狗崽刚刚提到的,现在的相机的防抖主要都是针对手持状态下的拍摄,只需要给相机输入对应的镜头焦段,相机即可以对应的参数来计算,并控制防抖组件,达到稳定画面的目的。而镜头防抖是在镜头中有相应的传感器,控制镜头组件的平移改变光路,来进行防抖的控制。如果机身和镜头的防抖无法同步数据,则可能起反效果。

一般来说,平移机身内图像感应器的防抖机构对广角或近似焦段具有较好的抖动补偿效果,而镜头内光学式防抖机构对长焦具有更好的补偿效果,像松下或者佳能等厂商结合了机身防抖与镜头光学防抖,进行协同防抖,能够在不同焦距下均发挥出很好的抖动补偿效果。

图为镜头防抖带来的演示

这里也做一点小小的补充,首先是协同防抖并不见得就能让防抖等级的最高标称数字增加,但是这个协作的确是发挥效果的——因为如果不协同防抖就一定达不到那个最高的数字。

举例说佳能的EOS R5、R3等机型在搭配特定不带防抖的定焦时能达到8级防抖,搭配其他焦段的镜头可能就需要协同防抖才能达到8级,而在有些焦段下即使协同防抖可能也达不到8级。

比如说,在搭配RF85mm F1.2 L USM等部分不具备光学防抖的镜头时,机身防抖直接就可实现最高8级的抖动补偿效果,而在使用RF24-105mm F4 L IS USM等镜头时,如果只有机身防抖或者镜头防抖,都将在105mm端仅有5级防抖,而在高性能DIGIC X数字影像处理器通过新算法对陀螺仪感应器的信号处理下机身防抖可与镜头光学防抖联动进行协同防抖,提供最高8级的抖动补偿效果。

相机防抖哪家强?

这个问题其实没有一个绝对的答案,但我们需要确认几个大前提——

① 画幅越小,防抖效果越好

② 像素密度越低,防抖效果越好

③ 机身镜头硬件软件越先进,防抖效果越好

► 画幅

相机的画幅小,在防抖组件补偿距离相同的情况下,就能带来更大比例的位移,抵消更多抖动带来的影响,所以小画幅的机械防抖是更好做的,这也是为什么4/3画幅相机普遍都有着优异的防抖性能。

► 像素密度

相机像素密度越高,各方面的要求也同步提升。可能在2400万像素下,轻微抖动不到1个像素点的距离,在6100万像素下则已经超过1个像素点,结果就是同样放大到100%的时候,2400万像素下看起来照片很清晰,在6100万像素下就没那么清楚了。当然,也可以理解为抖动造成的模糊一直存在,只是用2400万像素拍不出这个模糊的效果。

► 软硬件先进程度

现在各品牌都增加了自家的新防抖技术,起码从数字上,把旗下的相机防抖级别“刷”到了CIPA 8级或7级防抖。

比如说松下的4/3画幅相机开始的防抖性能就很不错了,现在这种表现也延续到了全画幅相机上面,尤其是在视频防抖上做得非常突出,相信松下用户们都会有深刻感受。

索尼在α7R V开始也有更新新的防抖系统,同样增加到8级防抖,效果相比以前的来说进步也是十分显著的,到如今也是足够优秀的水平了。

富士的X系统机身也普遍搭载了防抖系统,并且和许多变焦镜头搭配起来也可以进行协同防抖;而在GFX系统上,尺寸更大的中画幅传感器也拥有不错的的防抖效果。

其他品牌狗崽就不一一列举了,实际上已经没有哪个做的比较差了,唯一需要期待的可能就是以后谁能做到6轴机内防抖、国产相机出来以后防抖如何等等问题了~

那大家觉得哪家防抖好呢?大家可以在评论区分享一下自己“端得最稳”的经历,来看看谁更好~

是否真材实料?松下LUMIX S 70-200mm F4 OIS镜头拆解

#头条创作挑战赛#

松下 LUMIX S 70-200mm F4 OIS的重量约为985克,长度为179mm,内变焦设计。它由 17 组 23 片组成,其中包含一个非球面镜片和一个超高折射镜片。对焦方面则为一个主线性对焦马达+一个辅助步进电机,此外官方还宣称它拥有5档光学防抖。

先从卡口部分开始拆解,自然先要拧下卡口部分的螺丝。

将卡口部分拆下,先不拆下排线部分。

这是一款具有天气防护性能的镜头,因此卡口部分都配置有防水橡胶圈。

再卸下几颗螺丝,镜筒后部便可以拆下来了,里侧除开防抖开关的机械组件之外没有其他部件。

来看看镜头的内部:镊子指着的部件就是防抖开关。

另外在电路板上还可以看到一根黑色的飞线,在镜头中使用飞线倒也并不是多么稀奇。

另外一侧也能看到一根黑色的飞线,飞线左侧的位置应该是控制防抖部件的传感器。再左侧棕色部分连接着下方的什么设备,疑似是传感器,目前尚不清楚它的作用。

在断开排线和飞线后,镜头PCB板便可以分离开来。看起来和其它的镜头PCB板区别不大。

镊子指示处为防抖装置中的弹簧。

接着拆下变焦环的外壳,看看里面还有些什么。

变焦环里侧有密封胶带,果不其然,下方藏着螺丝。

除了螺丝之外,还有一个用于感应变焦位置的磁性电刷。

接下来我们再来看看前镜组的情况。松下镜头的前装饰环都很坚固,因此最好是使用酒精以及加热的方式,另外还需要足够的力气,将其拆卸下来。

在装饰环下方有扳手环。

将扳手环拆下之后,可见固定前镜组的六颗螺丝,确实足够稳定了。前镜组的边缘有一些密封泡沫,和扳手环的边缘都有一些密封泡沫,这应该也是防尘防潮的密封措施。

拧下螺丝,将前镜组取出。

对焦离合器由几个环结构构成,前部仍配备了橡胶圈。镜头整个前部的各个零部件都有橡胶圈防护,这一点很不错。

手动对焦环部分有一些摩擦弹簧片。

接下来,取下对焦环橡胶并取下另一个扳手环。

在拆出对焦环时,里面的轴承滚珠飞了出来,需要注意不要丢失。

使用的时候,如果用户从自动对焦变为手动对焦,滚珠轴承就滑到槽中并充当滚轮的作用。

还有一些扁平的张紧弹簧需要取出。然后是一个固定第二个位置感应电刷的环。

再次回到镜头后部,将所有的排线从对应的凹槽中取出后,即可分离下后镜组部分。

一体式的后镜组,有几个调节镜片的螺丝,最好不要轻易地动它们,否则可能会影响成像效果。

这时我们再来看看刚刚发现的未知作用的零部件。发现它的下端位于一个环形半透明结构的顶部,这结构似乎由另外六个螺丝固定在后组上。

拧下螺丝,我们就可以从后组上取下该组件。可以看到这里有一组排线,但它又通过焊接的方式连接了飞线,这样的处理方式比较少见。

可以看到它与其它的零部件固定在一起,将其取下。

起初以为这是一个电机之类的零件,但是拆下来之后发现这似乎是一个弹簧。

顶部是很像一个传感器的部件,也可能是一个马达电机,但是它看起来却又不能移动,或许是磁场传感器?我们也无法确认它的作用,希望有人能在评论中告诉我们!

接下来是防抖组件,它的固定方式比较少见:厚尼龙偏心钉由金属支架固定。这些螺丝钉能够调整光学防抖的位置,既使其具有了光学调节能力,又带来了一定的减震能力。

移除多余的部件后,防抖模块就可以整个分离开来。

光学防抖部件中的电磁体零部件和光学部分组件。

在拆下光学防抖零部件后,我们就可以看到对焦组件。对焦组件的安装座是方形的,可以看到较大的主滑动杆(红线)和副滑动杆的顶盖(绿线)。对焦组的另外两个角也覆盖了塑件件(黄线),以防止对焦部件在移动时发生倾斜,两个角都有软橡胶缓冲器,以减少对焦组移动结束时的产生的震动。

从这个角度可以看到对焦组能移动的距离。可以看到上挡板和两个角部分的保险杠。移除所有这些部件和辅助杆后,就可以将电机滑出。

把所有这些部件从后部拆下来后,我们就可以拆卸前镜筒下面的一些之前无法拆卸的螺丝了。

变焦环相关的部件都可以顺利地分离下来了。

现在我们来到镜头的内部核心。分离开前、后镜组和 OIS 单元后,这里还有包括镜片在内的很多零部件。很多70-200mm 镜头一样,这支镜头由两个部分组成,中间由一个金属连接环连接,这个金属环非常之厚。

把两半分开后,可以看到镜头内部组件的前半部分实际上是整个“插”到金属环连接环中的。这样会使得镜头结构更加牢固。而有些 70-200mm 镜头只是将两半部分拧在较薄的金属材料上,镜头在受到冲击时可能更容易断成两截。

都拆到这一步了,不如更进一步,把前半部分里面的固定件也取出来看看。

拆开能看到光圈组件。不过我们并没有把它全部拆散。

继续拆卸,看看对焦组件。

取出辅助滑动杆,以及上止动板和角保险杠。

之后,整个对焦组件就可以直接滑出。对焦组件位于中间,两侧紫色的是电磁线圈。再往两侧是永磁铁;深色的金属件是外壳。磁铁的磁力很强,需要相当用力才能拉开。

最后来一张零部件合影~

图文来源:https://www.lensrentals.com/blog/2022/03/disassembling-the-lumix-s-pro-r70-200mm-f-4-ois/

原作者:Roger Cicala

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