从华为P20浅谈 光学防抖

转自 程程

前两天华为发布P20，40MP三摄实在是太厉害了。突发奇想，想从技术的角度和大家分享P20上的技术。原本打算从“Quad Bayer”这个四像素合一技术开始说，不过结合不少人吐槽Sirocco缺少光学防抖（OIS）一点，所以今天先从OIS角度去分享。

由于官网没有提供详细的Data Sheet，所以从目前收到的资料（包括华为员工以及DxOMark）来看看P20的后置硬件参数：
广角：40MP，1/1.7，Quad Bayer结构，27mm，像素尺寸大约是0.9um
黑白：20MP，1/2.8，27mm，1.0um
长焦：8MP，1/4.4，80mm，已经确认此摄像头带有OIS
因此，P20三摄中，广角确定是没有OIS的，黑白未知，长焦确定有OIS 。

官网数据：3X光变，5X三摄变焦，10X数字变焦
结合以上数据，我猜测：27-80使用广角+黑白，80-135使用长焦+黑白。

那么，是不是长焦端缺少了OIS，拍照就差，夜间就不行了呢？别着急。
我们可以从G家发布的一篇关于Pixel 2防抖的白皮书来看。

谷家文章表明，尽管很多手机都有OIS，但是OIS仍然无法解决视频拍摄中的抖动问题（受限于体积比较小等因素），还可能因为OIS带来果冻效应。因此才需要电子防抖EIS去消除更多的抖动效果。

因此，谷家介绍到，EIS其实可以实现更多的功能，包括了消除更大的抖动啊，消除各种抖动带来的果冻效果等。文章很有趣，谷家还引入了真正的Ai，根据人的视觉习惯，去优化算法。所以呈现了Pixel 2惊人的防抖效果。

看到这里，可能很多人就会问，是不是有EIS就不需要OIS 了，EIS 那么厉害那么就不需要OIS 了。
  其实不是，  注意到两个点: 1.谷家这篇文章介绍的是视频防抖，局限于拍摄视频阶段2.即使好谷家的Pixel,也从一代无OIS 升级到二代OIS 结构。
  注意，谷家并没有否认OIS 的作用，仅仅说明，在视频拍摄时，  OIS+EIS 能带来很好的效果。  那么OIS 的最大作用会是什么呢?

结合常用的拍照调节参数来看，照片一般会涉及：快门速度，光圈（手机上一般是固定的），ISO，白平衡，焦距等。玩过Nokia的吧友也知道，通过延长快门时间，降低IOS可以获得更纯净的夜景。
所以，我觉得（因为不能完全肯定），在CMOS相同，光圈等参数一致的条件下。自动档情况下，得益于OIS的产品，夜间最慢快门（安全快门）可以达到1/4s，而缺少OIS的一般只有1/17s。（以iPhone为例）
别小看1/4和1/17，自己计算一下，有OIS的产品在相同条件下，夜间自动快门可以获得比没有OIS产品多4倍的曝光。

因此，有OIS的产品。能获得更长时间的曝光时间，以获得更多的曝光量。夜景能带来更多细节，亮度。这个是EIS完全做不到的。
同时注意一点，即使是华为P20这种1/1.7超大CMOS，比Sirocco的1/2.6尺寸大1.5倍。意味着，相同曝光时间，ISO等条件下，P20可以获得1.5倍的曝光。但是如果Sirocco有光学防抖，那么Sirocco可以轻松获得多4倍的曝光。

都说底大压死人，可是手机那么小的尺寸里面，基本上很难做到CMOS面积大一倍。诸如1/2.3和1/2.8，其实能获得的曝光也没有一倍。
然鹅，如果有OIS，加上正常的（！！！）调教，那么就可以轻松获得4倍以上的曝光。夜间更加清晰，画质更加好。

看我之前一个测试。尽管Pixel相比950有更大的像素尺寸，CMOS面积也远大于iPhone7。但是缺少OIS，意味着夜间快门时间更短，获得的画面就更差。在其它条件都差不多的时候，没有OIS，夜间确实不如有OIS产品。

Lumia920是第一款把OIS进入大众视野的产品，但是它并不是全球首款OIS手机。（当年Nokia表达这是首款OIS智能手机）
Lumia92X，使用索尼订制的CMOS，8.7MP，1/3.06，F2.0。但是真正厉害的地方在于，它首创了长快门的算法。如果你有认真观察，920上市初期，自动模式下，夜景的曝光时间长达1s，后期版本是1/3s。这个意味着，相比同时代的iPhone5s，即使5s换了2.0光圈，夜景也只有920的1/17亮度。920夜景是5s的17倍！
可见，OIS在拍照部分的作用是巨大的，EIS在摄影部分的作用是巨大的。
下面引入两个问题：
1.是不是有OIS，夜景就一定好？
2.没有OIS夜景就一定差？
1.不是。小米就是最杯具的例子，以小米6为例子，虽然有OIS，但是夜间安全快门是1/12s，基本上可以说是不起作用的。OIS仍然需要合理的调教，如果夜间无法延长快门时间，那么还不如没有。
2.也不一定。以P20为例，P20的Mono黑白镜头，能获得的细节要比普通彩色镜头多数倍。通过Fusion合成的方式，把彩色+黑白结合，也能实现更好的效果（具体效果得等真机上手才知道）

在没有OIS情况下，为了提升夜间拍照效果，仍然有各种各样不同的做法，当然他们肯定是不如OIS能带来数倍的提升。
比如，iPhone5开始的夜间自动多帧合成，得益于强大的处理器在瞬间完成多帧拍摄，然后算法合成更好的照片。
HMD目前也做了多帧合成，比如你的7P在比较暗的地方拍照，成像会比取景的时候亮一点。
当然，还是强调，算法远不如调教合理的OIS来得实在。


也有很多人会问，是不是没有光学防抖了，拍照就容易糊了？我们以Nokia7为例。
我用了接近四个月Nokia7，Nokia7初期版本拍照很容易糊，特别是稍微手抖就拍不好。很多人将此归结为缺少OIS，其实还是不全面的。
静态照片中，OIS对快门速度影响相对大。但是Nokia7之所以白天拍照都容易糊，那是因为EIS没做好以及HDR合成算法做得不好。EIS无法及时识别手机的抖动通过算法还原真实画面，同时HDR算法合成太慢，多张图片存在差异等原因影响的。
通过后期算法优化，即可以解决这个问题。其实你们也很少会看到别人说，iPhone6/6s拍照容易糊，其实他俩也没有OIS，但是可靠算法保障了绝大部分拍摄的稳定性。

所以最后总结：
1.OIS存在的价值很高，能带来数倍的夜景亮度。仅仅手机的CMOS，尺寸很难有优势。优秀调教的OIS，能带来更明亮的夜景效果。
2. 华为P20可能是为了兼顾小巧机身所以没有做OIS，缺少OIS不是绝对意味着拍照差，夜景跪。通过双摄乃至三摄合成，也能实现不错的效果。（能否和牛X的S9+比夜景，得看上手了）
3.即使有OIS，也需要合理的调教才能有真正的效果。小米6的OIS基本是不工作的，一加3T的OIS在录像时也是不工作的，据说S8/9录像时OIS也不工作（未得到证实）
4.Sirocco确实没有OIS，有点遗憾。不过这也不意味着拍照容易抖动等问题。Sirocco和S8等其他参数的旗舰机来比，最大的差距就是夜景会不如S8亮。（必须是低于1/17s的时候）

学习了。

物理化学学不好，你就看不懂了！

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用相机的路过～

手机ois就是搞笑，华为就更搞笑。