隨著(zhù)人們對智能手機各種功能要求的不斷提升，對手機的成像要求更是與日俱增。手機各個(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)與機械工程融合到一起的一種工業(yè)技術(shù)，擁有這項技術(shù)的專(zhuān)家在行業(yè)內的地位更是不可或缺。

　　擁有上海交通大學(xué)計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)士與碩士學(xué)歷的涂仲軒，目前在知名手機品牌擔任專(zhuān)家算法工程師，帶領(lǐng)團隊一起進(jìn)行穩像技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)。在過(guò)去的20年中，涂仲軒擔任的角色主要是為各種消費和工業(yè)領(lǐng)域推廣先進(jìn)的半導體及材料解決方案。在智能手機蓬勃發(fā)展之前，他就用技術(shù)加強與各個(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(hù)體驗技術(shù)帶給客戶(hù)。

　　在研發(fā)穩像技術(shù)的過(guò)程中，涂仲軒和團隊深入研究了MEMS陀螺儀在OIS(光學(xué)穩像)和EIS(電子穩像)中的應用，并創(chuàng )新提出了二者融合的觀(guān)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”?

　　涂仲軒和團隊發(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)了詳細的技術(shù)研究后得出的結論：當前市場(chǎng)上主要有兩種圖像穩定解決方案：1. OIS光學(xué)圖像穩定，帶OIS的設備往往內置MEMS陀螺儀，該傳感器可以感知當前抖動(dòng)的角速度。通過(guò)運用MEMS陀螺儀傳感器感知每一時(shí)刻相機的角度，然后相應的用機械部把影像傳感器上投影的視場(chǎng)角調整到與前幀相對一致的角度上，那么縱使是在暗光環(huán)境下進(jìn)行拍攝，在連續長(cháng)時(shí)間曝光后的影像依然會(huì )呈現出清晰畫(huà)面。2. EIS電子圖像穩定，通過(guò)運用MEMS陀螺儀傳感器的積分，在相機搖晃時(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定的視角進(jìn)行裁切。這樣一來(lái)，就能使觀(guān)看者在視覺(jué)暫留的客觀(guān)規律下覺(jué)察到最小的變化，觀(guān)看體驗大大提升。

　　任何技術(shù)隨著(zhù)人們需求標準的提升，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，穩像技術(shù)也不例外。涂仲軒作為專(zhuān)家算法工程師，目光長(cháng)遠地看到了OIS和EIS的本質(zhì)缺陷，即OIS受到其機械部的設計所限，一般不會(huì )擁有超過(guò)±1.5°的角動(dòng)保護，這使得其視頻穩像能力不足，在邊緣(如四角處)殘留著(zhù)強烈的呼吸效應。這兩點(diǎn)注定了OIS主要為拍攝照片服務(wù)，而針對視頻防抖無(wú)法做太多的優(yōu)化。涂仲軒經(jīng)過(guò)研究還發(fā)現，EIS在拍攝視頻過(guò)程中，為了保持畫(huà)面的穩定犧牲了部分視角，也不能像OIS 一樣能夠減少運動(dòng)模糊。至此，涂仲軒對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、涂仲軒和團隊研發(fā)的融合式穩像算法技術(shù)

　　經(jīng)過(guò)涂仲軒和團隊的鉆研，他們發(fā)現雖然EIS的增穩需要犧牲一部分視角，而這些犧牲的比例一般是預先設定的，不會(huì )因為拍攝場(chǎng)景的運動(dòng)劇烈強度而變化。但是如果一組鏡頭模組同時(shí)擁有OIS光學(xué)防抖，感知到相機的角度變化之后，做出朝著(zhù)抖動(dòng)趨勢相反的方向去調整，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運用的。

　　涂仲軒和團隊提出的這種創(chuàng )新結合在視頻穩像技術(shù)領(lǐng)域是重大突破，這本身打破了EIS的單映模型?？偟膩?lái)說(shuō)，這種融合技術(shù)是在OIS光學(xué)防抖基礎上配合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)的團隊必須嚴格的在時(shí)間軸上將OIS的位置信息(HALL)與系統時(shí)間同步起來(lái)。通過(guò)各種狀態(tài)寄存器、輔助生長(cháng)計時(shí)器等前沿算法軟件技術(shù)，再加上涂仲軒多年的經(jīng)驗，一套融合系統就具備了落地的能力。

　　三、展望

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