在我們日常的手機拍照中，在你完成取景，對焦後，結果按拍照鍵時手稍微的抖動了一下，照片糊掉了。作為其中一個越來越普及的解決方案，所以今天我們就來講講四軸防抖是一項什麼樣的黑科技。

其實呢四軸防抖可能並不是什麼新奇的東西，他只是從相機上面轉移嫁接到了手機上面，讓手機的拍照功能更加的強大。手機採用的防抖技術一般分為兩軸防抖和四軸防抖兩種，一般手機使用的均是兩軸防抖（二軸防抖可以實現鏡片的“上下”和“左右”兩個補償方向的位移），例如公認拍照效果較好的iPhone 6s Plus就使用的就是兩軸防抖，而榮耀V30使用的是更高階的四軸防抖技術，相比於iPhone 6s Plus的兩軸防抖，V30增加了還可以“前後傾斜”或者“左右傾斜”，也就是具有四軸效果，可以更全面的檢測抖動方向，修正近景時的位移，拍攝更清晰的照片。

四軸光學防抖技術透過手機內陀螺儀與加速度感測器，高速檢測8個方向的抖動，將訊號傳至微處理器立即計算需要補償的位移量，然後將資料實時傳輸給微型驅動馬達或記憶金屬（華為手機使用的不是傳統的馬達驅動，而是更加先進的記憶金屬驅動）快速調整相機模組的姿態，從而有效的克服因手機的抖動產生的影像模糊。當然，手機的拍攝防抖在抖動過大的時候還是沒法完全去除畫面抖動。

現在來說說5軸防抖

五軸防抖也屬於光學防抖的一種，由奧林巴斯最先研發的，而後來的索尼透過專利交換也擁有了這項技術。跟普通的防抖不同，五軸防抖多出來的變化是感測器和鏡頭一樣具有兩個方向的傾斜。相機的五軸防抖指的是水平、垂直、旋轉、水平偏轉、垂直偏轉防抖。比四軸防抖多了一個維度的調節，跟普通的光學防抖相比，五軸防抖自然要更加出色一點。也自然更穩一些。

注：這裡說的是光學防抖而非電子防抖，電子防抖是通過後期犧牲畫面質量來獲得防抖效果。光學防抖比電子防抖更高階。

圖一為iPhone xsm攝像頭，圖二為華為P30攝像頭，圖三為華為mate 30攝像頭，圖四為華為mate 30 pro攝像頭

現在手機拍照功能中，有一個很重要的技術就是相機防抖，主要目的在於消除手機使用者在使用影像拍攝時由於抖動造成的畫面不穩定。四軸防抖或五軸防抖都是指光學防抖，意思是在4個或5個維度上進行防抖。那麼防抖技術有哪些？又是如何實現防抖的？雙軸、四軸、五軸又有什麼區別呢？我來為大家詳細解釋。

防抖的原因和意義

在講解防抖之前，先來普及兩個概念：CCD和快門速度。

▶ CCD是什麼意思

CCD是感光元件，上面有很多的感光元件，負責將光訊號轉換為電訊號。我們可以把它理解為一個小晶片，現在的相機有單CCD和3CCD的不同配置。

單CCD相機是指只使用單片CCD進行進行亮度訊號以及彩色訊號的光電轉換，而3CCD相機則是內建了一個稜鏡用來將光線分解為紅、綠、藍三基色，分別用一片CCD接受每一種顏色並轉換為電訊號，然後經過電路處理後產生影象訊號，這樣就需要3片CCD。

3CCD拍攝出來的影象從彩色還原上、亮度以及清晰度都要優於單CCD。

▶ 快門速度

快門是相機中用來控制感光片有效曝光時間的機構，快門速度就是與此相關的一個引數，單位用秒計，比如1/2、1/4、1/8、1/15、1/30、1/60、1/125、1/250、1/500、和1/1000秒等。

我們拍攝不同的場景要用到不同的快門速度，比如拍運動中的物體，就適合用快速的快門；而拍夜晚車水馬龍就需要用慢速的快門。那我們在防抖設計上是需要高速的快門速度，這樣運動的物體才能被清晰地記錄在照片上。

▶ 防抖的意義

我們手持任何物體都不可避免會發生抖動，即使你自己覺得很穩了也會有輕微的抖動，沒法做到完全靜止，這是影響拍照質量的關鍵因素之一。由於相機CCD感光過程中的抖動是客觀存在的，拍攝出來的畫面輕則模糊，重則完全不能使用。

鑑於此，我們在實際拍攝的操作過程中，往往要選擇三腳架等工具來固定，但是這又跟我們的使用習慣背道而馳，我們需要的是隨手一拍就是“大片”，在某些場景下還要迅速的進行搶拍。再說了就日常是來講，隨身攜帶三腳架也是不現實的。

感謝科技的進步，隨著手機內建相機的功能越來越強大，現在配置中上水平的手機也都實現了防抖功能，使得手機成為專業相機成為可能。

防抖技術分類及原理

目前相機主要有電子防抖和光學防抖兩種，光學防抖又根據補償器件分為鏡頭移動式光學防抖和CCD移動式光學防抖。手機端大部分採用的都是光學防抖，有少部分採用的光學防抖+電子防抖的組合形式，而採用純電子防抖的相機一般沒有。為什麼呢？這兩種防抖又有什麼區別呢？

▶ 什麼是電子防抖EIS

電子防抖EIS實際上並不是直接面對“抖動”的問題，它是在採集到資料後，進行一種後處理的方式來改善畫面模糊的問題。簡單的說，就是對照片進行加工。電子防抖的策略是並不直接呈現全部拍攝畫面，而是用數字處理的方式對CCD感光元件採集到的影象進行分析，將影象分成主有效區和邊緣緩衝區，透過疊加、裁剪、移動等處理方法來進行抖動補償。

如何補償的呢？這裡面的原理跟數碼變焦類似，我們知道數碼變焦實際上並沒有改變鏡頭的焦距，而是將影象的畫素進行放大，再用插值演算法來補全至整個畫面。電子防抖是先預估影象抖動的模糊方向，再用插值演算法來用周邊影象來補償抖動，所以如果有較大的晃動，會使畫面出現拉伸變形等失真現象。

由此可見，電子防抖是針對CCD上的影象進行分析處理的技術，實際上是一種透過降低畫質來實現補償抖動的技術。也就意味著使用任何一款鏡頭也都能在不增加成本的同時享受著防抖的功能，所以它的成本低，但是效果也比較差，應用上已經大不如光學防抖技術。

▶ 什麼是光學防抖OIS

與電子防抖技術不需要任何部件輔助不同，光學防抖技術主要是在鏡頭和CCD上面做文章。

光學防抖的原理

光學防抖OIS技術需要內建一個陀螺儀，配合可移動的鏡頭組或CCD感測器，工作原理是當陀螺儀偵測到機身輕微的抖動時，會將訊號傳至微處理器，處理器會立即計算出需要補償的位移量，然後控制鏡頭組或感測器移動來進行這部分位移補償，從而避免了光路發生抖動，實現畫質的穩定表現。見下圖。

由此可見，光學防抖技術實際上是一種光軸補償技術，它透過可移動的部件來抵消抖動造成的影響。

光學防抖的分類

光學防抖技術按控制可移動部件分為兩大類：鏡片移動式光學防抖和CCD移動式光學防抖。

鏡片移動式光學防抖：這是在相機內建依靠電磁浮力懸浮的鏡頭組，根據鏡頭的抖動方向及位移量加以補償，補償鏡組相應調整位置和角度，使光路保持穩定。

CCD移動式光學防抖：原理上類似，相機內的CCD被固定在一個靠電磁力移動的支架上，透過自身的浮動量來抵消計算出來的補償量。

光學防抖的效果

光學防抖的效果怎麼判斷呢？以下圖為例，假設目標是一個圓點，我們關閉和開啟光學防抖會得到兩個值，一是無補償的抖動值，一個是經過防抖補償的抖動值，這兩個抖動值的比值叫做壓制比，壓制比就是用來定量化光學防抖效果的值。

一般來說，開啟光學防抖的效果就相當於快門速度提了三級，也就是說可以提升是8-10倍左右。比如我們可以用1/15秒的快門速度機型曝光，在開啟光學矯正後就相當於1/125秒的快門速度，這兩個影象基本上是可以認為是等效的。

▶ 兩者孰優孰劣

透過以上對電子防抖和光學防抖的講解，我們能明顯判斷出兩者的區別：電子防抖成本低，不需要額外的部件，會降低畫質；光學防抖使用了特殊的鏡頭和CCD結構，不會降低畫質，比電子防抖複雜和高階，當然成本也較高。

多軸防抖技術

有了上面的知識，我們就能夠順利的講解當前手機裡的多軸防抖功能了。

由於光學防抖已經日漸成熟，目前已經廣泛應用在手機上了，但也有高低之分。我們經常見到手機的宣傳語，比如小米手機的四軸防抖，華為榮耀V30的五軸防抖，那什麼是軸呢？不同的軸有什麼意思呢？

▶ 相機防抖的軸

我們前面說到，光學防抖是透過鏡頭移動來補償抖動產生的位移，那麼就有位移、旋轉、傾斜等多個方向，我們把它叫作補償向量。那麼防抖元件的某一個補償向量就叫做防抖的軸。要注意，這個軸並不是我們數學座標系裡的XYZ自由度。見下圖。

我們能發現機身防抖的軸一共有5個軸，包括：

X：用來表示相機在水平方向的左右抖動補償；

Y：用來表示相機在垂直方向的上下抖動補償；

Pitch：用來表示相機在垂直方向的前後傾斜補償；

Yaw：用來表示相機在水平方向的左右傾斜補償；

Roll：用來表示相機沿Z軸方向的旋轉補償，Z軸是指垂直於XY平面的軸。

▶ 光學防抖鏡頭的組成

上圖為分解的光學防抖鏡頭，光學感測器和鏡頭組都可以移動和傾斜，得以實現5個軸向的補償。

▶ 雙軸光學防抖

理解了上面的軸，我們再來看多軸防抖技術。

早期的相機由於光學防抖技術不成熟的限制，很多采用的是電子防抖，或雙軸光學防抖。雙軸光學防抖是指實現X、Y兩軸的防抖補償，矯正方式主要是上下和左右校正，這種方式其實是更加適合近距離拍攝時的補償，對於長焦鏡頭產生的整體搖擺效果並不好。為什麼？

我們知道，長焦鏡頭之所以能夠清晰拍攝到遠處的畫面，是因為長焦鏡頭的焦距“足夠”長。但隨著焦距變長，鏡頭抖動的幅度也會被數倍大放大。

▶ 四軸光學防抖

四軸光學防抖的四軸是指X、Y、Pitch、Yaw，即可以實現上下、左右、鏡頭俯仰、搖晃等抖動的補償。四軸防抖和五軸防抖都要依靠鏡頭組和CCD感測器的配合移動來實現。

比如小米手機宣傳自己有雙OIS四軸光學防抖是什麼意思呢？就是指用兩顆帶有OIS光學防抖技術的鏡頭，來實現4個方向的防抖補償。通常將防抖系統分別置於4000萬左右畫素的主攝像頭和800萬左右畫素的長焦鏡頭中。

▶ 五軸光學防抖

五軸光學防抖的五軸包括前面說的X、Y、Pitch、Yaw及Roll，也就是說可以實現上下、左右、鏡頭俯仰、搖晃、旋轉等全抖動的補償。

五軸光學防抖是目前能做到的最高軸的防抖技術了，那有沒有六軸防抖呢？目前是沒法實現六軸光學防抖的，一些手機廠商宣稱的六軸防抖，實際上只是玩了個文字遊戲而已。為什麼這麼說呢？

因為從前面的講解可以看到，第六軸就是Z軸了，而Z軸是我們拍攝物體的方向，也就是相機的焦點。我們拍照的前提就是要對焦，讓相機知道要拍攝的景物的距離才行，如果不聚焦就談不上補償，所以Z軸的補償是沒有實際意義的。