隨著人們對(duì)智能手機(jī)各種功能要求的不斷提升，對(duì)手機(jī)的成像要求更是與日俱增。手機(jī)各個(gè)硬件的提升都離不開(kāi)MEMS 技術(shù)的發(fā)展，MEMS 技術(shù)是將微電子技術(shù)與機(jī)械工程融合到一起的一種工業(yè)技術(shù)，擁有這項(xiàng)技術(shù)的專家在行業(yè)內(nèi)的地位更是不可或缺。

　　擁有上海交通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)士與碩士學(xué)歷的涂仲軒，目前在知名手機(jī)品牌擔(dān)任專家算法工程師，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一起進(jìn)行穩(wěn)像技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)。在過(guò)去的20年中，涂仲軒擔(dān)任的角色主要是為各種消費(fèi)和工業(yè)領(lǐng)域推廣先進(jìn)的半導(dǎo)體及材料解決方案。在智能手機(jī)蓬勃發(fā)展之前，他就用技術(shù)加強(qiáng)與各個(gè)行業(yè)頭部公司進(jìn)行密切的合作，將無(wú)與倫比的用戶體驗(yàn)技術(shù)帶給客戶。

　　在研發(fā)穩(wěn)像技術(shù)的過(guò)程中，涂仲軒和團(tuán)隊(duì)深入研究了MEMS陀螺儀在OIS(光學(xué)穩(wěn)像)和EIS(電子穩(wěn)像)中的應(yīng)用，并創(chuàng)新提出了二者融合的觀點(diǎn)。接下來(lái)筆者將帶領(lǐng)大家逐步了解這種光學(xué)-電子穩(wěn)像技術(shù)的創(chuàng)新融合，會(huì)給我們未來(lái)的日常拍攝帶來(lái)怎樣的影響。

　　一、什么是“EIS”、“OIS”?

　　涂仲軒和團(tuán)隊(duì)發(fā)明新一代電子光學(xué)混合防抖技術(shù)并不是一時(shí)的想法，而是在經(jīng)過(guò)了詳細(xì)的技術(shù)研究后得出的結(jié)論：當(dāng)前市場(chǎng)上主要有兩種圖像穩(wěn)定解決方案：1. OIS光學(xué)圖像穩(wěn)定，帶OIS的設(shè)備往往內(nèi)置MEMS陀螺儀，該傳感器可以感知當(dāng)前抖動(dòng)的角速度。通過(guò)運(yùn)用MEMS陀螺儀傳感器感知每一時(shí)刻相機(jī)的角度，然后相應(yīng)的用機(jī)械部把影像傳感器上投影的視場(chǎng)角調(diào)整到與前幀相對(duì)一致的角度上，那么縱使是在暗光環(huán)境下進(jìn)行拍攝，在連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間曝光后的影像依然會(huì)呈現(xiàn)出清晰畫(huà)面。2. EIS電子圖像穩(wěn)定，通過(guò)運(yùn)用MEMS陀螺儀傳感器的積分，在相機(jī)搖晃時(shí)精確獲知每一幀拍攝者的實(shí)際拍攝角度，在考慮到裁剪邊框不出界的前提下，選擇每一幀的前后幀穩(wěn)定的視角進(jìn)行裁切。這樣一來(lái)，就能使觀看者在視覺(jué)暫留的客觀規(guī)律下覺(jué)察到最小的變化，觀看體驗(yàn)大大提升。

　　任何技術(shù)隨著人們需求標(biāo)準(zhǔn)的提升，都會(huì)暴露出以前未注意到的缺點(diǎn)，同時(shí)也擁有了更多的提升可能性，穩(wěn)像技術(shù)也不例外。涂仲軒作為專家算法工程師，目光長(zhǎng)遠(yuǎn)地看到了OIS和EIS的本質(zhì)缺陷，即OIS受到其機(jī)械部的設(shè)計(jì)所限，一般不會(huì)擁有超過(guò)±1.5°的角動(dòng)保護(hù)，這使得其視頻穩(wěn)像能力不足，在邊緣(如四角處)殘留著強(qiáng)烈的呼吸效應(yīng)。這兩點(diǎn)注定了OIS主要為拍攝照片服務(wù)，而針對(duì)視頻防抖無(wú)法做太多的優(yōu)化。涂仲軒經(jīng)過(guò)研究還發(fā)現(xiàn)，EIS在拍攝視頻過(guò)程中，為了保持畫(huà)面的穩(wěn)定犧牲了部分視角，也不能像OIS 一樣能夠減少運(yùn)動(dòng)模糊。至此，涂仲軒對(duì)EIS和OIS的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)都知根知底了，接下來(lái)便是研究是否有一種電子光學(xué)混合防抖技術(shù)，能夠打破之前的缺點(diǎn)，而合并兩者優(yōu)點(diǎn)。

　　二、涂仲軒和團(tuán)隊(duì)研發(fā)的融合式穩(wěn)像算法技術(shù)

　　經(jīng)過(guò)涂仲軒和團(tuán)隊(duì)的鉆研，他們發(fā)現(xiàn)雖然EIS的增穩(wěn)需要犧牲一部分視角，而這些犧牲的比例一般是預(yù)先設(shè)定的，不會(huì)因?yàn)榕臄z場(chǎng)景的運(yùn)動(dòng)劇烈強(qiáng)度而變化。但是如果一組鏡頭模組同時(shí)擁有OIS光學(xué)防抖，感知到相機(jī)的角度變化之后，做出朝著抖動(dòng)趨勢(shì)相反的方向去調(diào)整，在固定的視場(chǎng)角以外通過(guò)平移光軸提供額外的邊緣視角，那么這種額外的畫(huà)面是可以被EIS運(yùn)用的。

　　涂仲軒和團(tuán)隊(duì)提出的這種創(chuàng)新結(jié)合在視頻穩(wěn)像技術(shù)領(lǐng)域是重大突破，這本身打破了EIS的單映模型。總的來(lái)說(shuō)，這種融合技術(shù)是在OIS光學(xué)防抖基礎(chǔ)上配合EIS電子防抖，來(lái)獲得更加完美的圖像。為了配合EIS的算法，必須確切的知道OIS到底引動(dòng)了多少位移，因此涂仲軒和他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)必須嚴(yán)格的在時(shí)間軸上將OIS的位置信息(HALL)與系統(tǒng)時(shí)間同步起來(lái)。通過(guò)各種狀態(tài)寄存器、輔助生長(zhǎng)計(jì)時(shí)器等前沿算法軟件技術(shù)，再加上涂仲軒多年的經(jīng)驗(yàn)，一套融合系統(tǒng)就具備了落地的能力。

　　三、展望

　　涂仲軒和團(tuán)隊(duì)研發(fā)的融合式的EIS+OIS 已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)的一種發(fā)展方向。這一創(chuàng)新案例還會(huì)激勵(lì)同行業(yè)更多融合方向的產(chǎn)生，如MEMS陀螺儀和加速度計(jì)融合，能夠獲得5軸的穩(wěn)像技術(shù);再和TOF距離傳感器融合，又能夠獲得包括Z軸的6軸穩(wěn)像技術(shù)。在短視頻大行其道的今天，世界各地的消費(fèi)者對(duì)手機(jī)攝像功能有了更高的需求，更快、更清晰、功能更多的手機(jī)更容易受到消費(fèi)者的青睞。在需求攀升的背景下，我們更需要像涂仲軒這樣團(tuán)隊(duì)，為我們今后每個(gè)人的輕松拍攝做出不懈努力。(作者：向恒)