【技术帖】OIS光学防抖哪家强？请看这篇！

2000年，世界上第一台内置摄像头的手机诞生——夏普J-SH04。当时拍照功能只能被看作是手机厂商的小小尝试；2006年，三星发布全球首款千万像素摄像头的手机三星B600；2012年，诺基亚发布了Pure View，其采用4100万像素传感器和卡尔蔡司镜头，开启智能手机的新纪元；2019年，小米发布了业内首款一亿像素拍照手机CC9 Pro，展现了前所未有的手机拍摄水平。

随着手机摄像技术的不断升级及用户对拍照体验诉求不断提高，各大终端不断推出光学变焦、相位对焦、光学防抖、TOF等方案，为手机拍摄的环境和性能提升提供强大的支持。

今天，小为将当下科技圈火热的“防抖技术”作为本篇文章的主角，为大家细致介绍一下拍照防抖的相关原理。

•音圈马达（VCM），摄像头自动对焦(AF)及光学防抖(OIS)功能都通过马达实现；

•CMOS Sensor，即图像传感器，是实现将光信号转换为电信号的模数转换器；

•镜头，搜集被拍摄物体的反射光并将其聚焦于图像传感器之上；

•柔性印刷电路板，负责将摄像头的其他组件与主处理器连接起来。

摄像头模组的工作原理是景物通过镜头生成光学图像，投射到感光器上由此生成电信号，再经过A/D转换后送到DSP处理，然后通过I/O口传到中央处理器中进行处理，最后通过显示屏，就是最后我们看到的图片了。

为什么要防抖？

专业摄像设备一般都采用摄像机稳定系统来使画面成像精准，但手机拍摄时很难做到完全固定，因为手持可能会引发手抖、颠簸等因素都会导致摄像抖动。而CMOS Sensor成像需要先进行曝光，曝光时间一般从几十毫秒到几百毫秒甚至在夜景拍摄时会到几秒钟时间，如果在曝光过程中手机发生了抖动，就会导致拍摄画面模糊，曝光时间越长，成像受抖动的影响就越大，这就是我们用不带光学防抖功能的摄像机拍摄夜景的时候很难拍出清晰的照片的原因。

另外，在拍摄远处物体时有没有防抖区别也很明显，同样的抖动，对于远处物体成像上偏移也就越大，失之毫厘，谬以千里，实是如此。所以实现高质量清晰的拍摄画面，手机防抖技术的应用，不可或缺。

如何实现防抖？

为实现更稳定的成像效果，衍生出了一系列防抖的办法，比如增加曝光速度，只要快门足够快，受抖动影响就越小；增大像素尺寸也可以在一定程度上减少抖动影响；此外，手机应用要实现更好的防抖，就不得不引出今天内容的重点——电子防抖（EIS）和光学防抖（OIS）。

EIS电子防抖主要通过算法，对图像进行裁剪，获得画面清晰度与纯净度的平衡，来实现对于拍摄过程中的补偿。这种防抖方式可以在视频拍摄时实现不错的拍摄效果，但也有其局限性，因为其原理是对已经拍摄好的照片进行裁剪、拼凑，所以在拍摄单张照片的时候，就会显得“心有余而力不足”了。

OIS光学防抖则是在源头上抑制成像模糊。这种防抖方式需要配合其独特的机械结构，通过马达带动镜头在平行于图像传感器的平面上移动（该结构是常见的平移式OIS，在防抖技术的不断演变中发展出了Tilt形式、云台、Sensor shift等多种形式），搭配可感测相机抖动角度的陀螺仪，系统算法根据偏移量来控制镜头向相反地方移动，由此来抵消曝光点的偏移，这样拍摄出原始的照片就是清晰的。

OIS光学防抖适用范围广泛，在拍夜景、远景时尤为突出，是最有前景和实际效果的技术。

一般手机摄像头应用最多的OIS马达方案都采用线圈+磁铁+支撑的结构。常见的支撑结构通常有弹片式结构和滚珠式结构。

弹片式结构的马达，弹片提供的弹力可以有效地支撑马达动子，并能够与驱动力相互平衡，通过改变驱动力的大小，也就是驱动电流的大小，从而推动马达在平面内移动，来实现抖动的补偿。弹片式马达依靠弹片支撑，动子本身不与定子有直接接触。

滚珠式结构则没有弹片结构，而是采用滑轨+滚珠的结构，相比弹片更加稳定耐用。

除此以外还有很多种马达类型，比如压电陶瓷制成的超声波马达，其利用高频的电压驱动使陶瓷片发生形变，接触摩擦力带动马达移动；形状记忆合金制成的SMA马达，通过电压驱动改变其本身的温度来控制形变等。

另外，OIS应用的马达一般都内置了定位装置，可以实现马达位置的闭环控制，可以使补偿更加准确。一般马达内采用磁铁+霍尔传感器的方案。在霍尔传感器方面，艾为也有相应的解决方案（戳此回顾→【技术帖】（连载一）Hello，磁传感器！）。

艾为OIS光学防抖系统解决方案

针对摄像防抖应用，艾为电子率先推出了OIS 光学防抖软硬件系统解决方案——AW86006CSR及艾为OIS光学防抖算法。

AW86006CSR

AW86006CSR是一款已成熟量产的OIS Driver，其内置ARM星辰处理器，支持硬件DSP指令、32位浮点运算指令，拥有充足的片上存储空间（48K SRAM和64K flash）。与此同时，该产品支持X、Y轴闭环控制，Z轴AF对焦，支持多OIS协同设计。

☆CPU ARM STAR

• 硬件DSP 、FPU

• 算力84M DMIPS

☆内存

• 48KB SRAM +4KB ROM

• 64KB FLASH

☆HALL控制器

• 低噪声

• 12Bit ADC，500KSPS

• 10Bit DAC

• Gain: X10~100; X5 /Step

☆集成Z轴AF ±130mA

☆支持X、Y 轴OIS防抖闭环控制

☆支持多OIS通信

对于复杂的手机OIS 学防抖系统，强大的硬件系统支持是必要环节，灵活高效的算法则进一步赋予其防抖的灵魂。艾为AW86006CSR搭载着艾为团队全自主研发的OIS光学防抖算法，真正实现了 稳、 准 、快、防抖对焦应用。

 软硬件一体化解决方案

艾为OIS光学防抖算法通过实时监控陀螺仪数据测量手机的角速度和加速度，精准地将手机发生抖动的角度计算出来，并实时进行自适应调控，使马达的补偿动作更快速、更平稳。而与之搭配的马达控制算法，完成基于霍尔传感器的闭环控制系统，二者珠联璧合、相辅相成、缺一不可，最终呈现给用户的是稳定、顺畅的拍照体验，甚至让人感受不到他的存在。所谓真正的付出都是默默无闻的，而艾为OIS光学防抖算法也正是悄然之间让用户获得更好的体验。

 防抖对比效果（动态）

 防抖对比效果（静态）

看到这里，相信大家应该已经对防抖的相关原理有了大致的了解了吧！AW86006CSR搭配艾为OIS光学防抖算法，专为防抖而生，防抖“润物无声”！