照相机摄影家机或机翼导入HDR控制技术已经是很平时的事情了,在智能机图像控制系统逐步增强的同时,单反让智能智能机的摄制能力越来越接近数码照相机了。为的是不断提高智能机摄制的效果,供应商们为智能机照相机导入了HDR控制技术。
那么难题来了,智能机都有什么样HDR控制技术呢?今天我们就展开来聊聊聊吧。
EIS电子零件HDR
EIS电子零件HDR主要应用在音频领域,该控制技术通过计算照相机面目的转动变化,对音频摄影家机进行静态的上色,从而让音频摄影家机看上去更平衡。比如摄制者自身在边走边录时,由于关注点的时不时互换,会引致演唱的音频摄影家机频密颤动,这样音频在观赏起来新体验极差。
值得一提,GooglePixel智能机的电子零件HDR控制技术比较特殊,其相互配合感测器工作,当照相时利用感测器检验机翼的冲击波,从而控制快门和ISOISO100,以来减低变形对摄制的负面影响。
OIS成像HDR
OIS是成像图像平衡控制系统的简称。它包括一个可感测手抖的感测器,该感测器将手抖引致的照相机下压视角测到,控制系统再根据该视角推断出倾斜引致的图像偏转量,然后控制监视系统摄影家机相对于图像感应器移位而造成相同大小但方向恰好相反的图像偏转,继而将手抖造成的图像偏转抵销掉,保证照相机在手抖环境中依然可保持成像平衡。
需要注意的是,目前智能机组件上的OIS控制技术只更正照相机下压引发的图像偏转,而不处理照相机前后左右移位变形引发的图像难题。
实际上,在摄制高处景致时,照相机移位变形所造成的图像偏转可以认为不存在,无须OIS控制系统补偿金。图像不平衡完全来自于照相机的下压抖动。但在拍hondayz时,照相机移位变形的负面影响会慢慢显现出来。当前的智能机OIS照相组件为的是防止过分复杂的控制系统构架,选择忽视移位变形造成的hondayz摄制难题。
OIS成像HDR控制技术适用于以下场景。在弱光环境下,智能机照相机为的是获得可接受的成像质量,会自动延长曝光时间。因此,曝光时间内手抖造成的图像移动会变得很明显,最常见的是夜照相片中出现高处的灯光被拉成了一条不规则的曲线。
数码或成像变焦在将高处景致放大、视角缩小的同时,也会将手抖的负面影响放大。比如,0.4度的下压变形对于80度的广角摄影家机来说,造成的图像变形量只有整个画幅的1/200,但对于视角只有20度的长焦来说,图像变形可达画幅的1/50。
手持照相机摄制的音频在回放时,摄影家机处于持续不平衡的变形中,非常负面影响观感。
以上三种情况讨论的都是自然手抖,通常其幅度会在0.5度以内。然而在颠簸环境中,外界引发的手抖往往大大超过自然手抖的幅度,而且很难预测。依靠现有的智能机照相OIS控制技术很难完全弥补上述大视角变形,只能一定程度上减小颠簸感。因此目前智能机OIS控制技术主要针对于自然手抖带来的图像平衡难题。
诺基亚Lumia 920的OIS的浮动摄影家机控制技术则非常特别,整个成像部件都能完美地与照相头运动进行同步。
双OIS成像HDR
双OIS成像HDR就是两个照相头都支持OIS成像HDR,但不是简单的叠加,OIS基本常用的有两种控制技术,一种是SHIFT(移位式),另一种是TITLE(移轴式)。
不论是平移式还是移轴式,其基本原理都是一样的,即控制摄影家机相对于图像感应器移位而将手抖造成的图像偏转抵销补偿金掉。但是两者的具体实现方式有所差异。
移位式OIS是将一个独立的AF自动对焦马达固定在一个移位悬挂控制系统上,该悬挂控制系统允许此AF马达在平行于图像感应器的平面上沿任意方向做微小移位。OIS马达的自动对焦功能由那个独立的AF马达来实现,而OIS功能则由AF马达连同摄影家机组成的摄影家机悬浮体相对于图像感应器移位而实现。
移轴式OIS的结构类似于普通AF马达,不同之处在于普通AF马达的弹簧悬挂控制系统只允许摄影家机沿对焦方向移动,而移轴式OIS马达的弹簧悬挂控制系统不但允许摄影家机沿对焦方向移动,还允许摄影家机相对于一个转轴支点做任意方向的微小侧倾。由于转轴位于靠近摄影家机底部的位置,因此当摄影家机左右下压时,摄影家机顶部实际上在相对于图像感应器左右移位。利用这个移位,便可补偿金手抖带来的图像变形。
双OIS成像HDR就是将这两种控制技术融合在一起。由于传统的照相头组件的抗磁干扰能力十分薄弱,且两个摄影家机组件的堆叠要保持一定的距离,才可以达到良好的防磁效果。三星Galaxy Note8是首个支持双OIS成像HDR的智能机。
另外,CCDHDR(又称为四/五轴防抖)、双OIS四轴成像HDR、HIS混合音频HDR、AIS智能HDR的原理与OIS成像HDR差不多。
由于结构原理等原因,OIS成像HDR大部分仅支持横向和纵向的变形补偿金(两轴HDR),因此HDR能力有一定的局限性。而四轴HDR控制技术由于不用考虑成像的折射因素,因此灵活性比摄影家机HDR高很多,目前其最多可以让设备实现5个自由度的变形补偿金(5轴HDR)。
需要注意的是,小米5的4轴HDR控制技术与这种CCDHDR控制技术原理相似,但小米5并没有利用摄影家机HDR也不是CCDHDR,而是直接将整个摄影家机组件“悬浮”起来,再相互配合感测器检验机翼冲击波,从而控制摄影家机组件进行位移补偿金,其可实现4个自由度的变形补偿金,分别为横向、纵向、前倾、侧倾,因此HDR适应能力更强
双OIS四轴成像HDR增加了转动HDR和下压HDR,通过智能机内感测器与加速度感应器,高速检验8个方向的变形,将信号传至微处理器立即计算需要补偿金的位移量,然后将数据实时传输给微型驱动马达,快速调整照相机组件的面目,从而有效地克服因智能机变形造成的图像模糊。而荣耀20 Pro上的双OIS四轴成像HDR控制技术就是这个原理。
HIS混合音频HDR控制技术其实就是由硬件层面的OIS成像HDR和软件层面的EI两部分组成,采用软硬结合的HDR方式使智能机在快速移动状态下,还能拍出平衡清晰摄影家机。该控制技术由OPPO首创,OPPO Reno 10倍变焦版是首款搭载该控制技术的智能机。
AIS智能HDR就是加入了AI,它集成了OIS以及EIS的优点,然后通过人工智能算法来实现图像HDR的功能,在CMOS数据读写速度保证的条件下,效果更为明显。华为从P20系列开始,便导入了这项控制技术,之后的P30系列也有搭载。
总结
总的来说,目前智能机HDR控制技术可以归为两类,分别是EIS电子零件HDR和OIS成像HDR。供应商们宣传的一些HDR控制技术专业名词,其实原理都是基于OIS成像HDR,在此基础上进行一些改进。
在我们日常智能机照相中,常见的“变形”可以大体分为三种:分别是照相机抖动、运动模糊造成的视觉效果、卷帘门效应。
照相机变形主要指轻微生理肌肉、手的冲击波;运动模糊通常指如果照相机或摄制对象在曝光期间移动,则生成的照片或音频将显得模糊; 卷帘门效应也称果冻效应,由于智能机的CMOS图像感应器是逐行扫描逐行进行曝光,直至所有像素点都被曝光。 因此,在此期间移动的任何摄影家机里的元素都可能会出现扭曲。所以,智能机加入HDR控制技术还是很有必要的,可以防止照相时因为手部变形等因素造成摄影家机模糊,提高成像的清晰度。另外由于其能对手部变形进行一定的补偿金,因此可以一定程度延长曝光时间来提高进光量,从而拍出更加明亮纯净度更高的照片,该效果在弱光环境下表现更加明显。
此外,随着5G商用时代的快速到来,智能机音频应用场景和需求将持续增长。智能机音频功能中加入HDR控制技术,还可以大幅降低短音频vlog摄制的门槛,无须花费大价钱购买专业的HDR设备,只需1部智能机便可摄制一段不错的音频。