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稳住 别抖了

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纵观当今数码相机市场,单反相机由于结构成熟、配套镜头和附件规模庞大,因此目前厂商推出的新品往往仅按部就班地提升像素数。而在智能手机的冲击下卡片数码相机开始变得少人问津,因此大部分厂商都把目光集中在了微单数码相机这一产品类别上。微单数码相机自诞生之初就以超过专业卡片以及赶上APS-C画幅单反相机为己任。松下、奥林巴斯、索尼、三星、尼康、佳能、理光和宾得等主流数码相机厂商先后进入这一市场,在它们的努力推动下微单数码相机已成为市场上的最热门的品类。尽管微单数码相机目前存在多种画幅标准,但是其最大画幅不过APS-C,它们在昏暗环境下的降噪能力依然无法与全画幅单反相机相比。为了弥补这一缺陷,最简单的方法当属在弱光条件下降低快门速度、延长曝光时间,而这样做带来的直接负面影响就是因抖动出现画面虚影。因此,厂商纷纷将自己最先进的防抖技术都加之于微单数码相机之上,这使得这类产品所采用的防抖技术最纷繁,防抖效果差异也最大。本期CHIP特别以市场上主流微单数码相机为例,对它们的防抖能力进行实际测试,看看防抖技术到底能给我们的影像生活带来哪些改变。

参与本次防抖横向评测的机型有:奥林巴斯E-P5、宾得K-01、富士X-M1、佳能EOS M、尼康1 J3、索尼NEX-5R、松下DMC-G5和三星NX300这8款产品。

防抖的由来

其实,防抖技术或防抖功能对于早期采用镜间快门的胶片相机来说并不重要。在20世纪30~40年代,胶片相机(双镜头反光和旁轴取景式相机)大多采用镜间快门(leaf shutter),而且很多机型都以使用广角和标准焦距的镜头为主。这些相机的快门像金属光圈叶片那般小巧轻薄,在曝光时,镜间快门的开启与闭合所造成的震动极小,基本没有安全快门速度的说法。一般地,在被摄体能保持静止时,用50mm焦距镜头,采用1/15s或1/8s的快门速度进行拍摄,就可以保证影像的清晰度。因此,摄影者只需保证让相机的快门速度不至于太慢即可。例如,使用1s的快门速度,此时摄影者因自身的呼吸和胸廓的扩张和收缩,可能造成影像模糊。

之后,由于旁轴取景式相机制约了长焦镜头的发展(旁轴相机在使用焦距超过135mm的镜头时较困难),于是在40年代末与50年代初出现了单镜头反光式照相机(俗称“单反”)。单反相机的反光镜和五棱镜所组成的结构让取景和拍摄使用同一光路,为长焦距镜头的发展提供了基础,单反相机开始了它的蓬勃发展之路。但是,单反相机的反光镜需在曝光时进行上下翻动,由此产生的震动较大。例如,当年宾得的K1000入门级单反相机由于未在反光镜的机构上加入防震设计,太大的震动经常导致该机出现反光镜震碎或整体脱落的情形。也正是由于有这样的震动,经常会导致单反相机拍摄的影像出现虚化。于是,专业用户通过长时间的实际使用,总结出了“安全快门”这一规律。即能保证影像不出现虚化的快门速度,通常是镜头焦距的倒数,例如50mm焦距镜头,应采用1/50s或1/60s及以上的快门速度。

光学防抖技术

安全快门速度的限制大大制约了拍摄的自由性,为解决这一问题,在1994年尼康率先发明了镜片位移式防抖技术并将其应用在尼康ZOOM 700 VR“傻瓜机”之中,而佳能则在次年将该技术加入到单反相机的镜头中。之后,此种镜头内置可位移式镜片的防抖技术便大行其道。目前代表性的镜头防抖技术有尼康VR(Vibration Reduction)II代、佳能IS(Image Stabilizer)、索尼的OSS(Optical Stabilized System)、松下MEGA O.I.S.(MEGA Optical Image Stabilizer)和三星的OIS等。这些防抖技术利用防抖镜片组偏移来消除影像的抖动,防抖系统分为检测单元、补偿振动镜片组和驱动控制单元3个部分,可以有效防止手部震动引起的轻微抖动,相当于提高了3档左右的快门速度。在使用长焦拍摄时该技术的实用价值尤其突出。其中早期的VR和IS防抖功能可实现降低约2~3档快门速度的效果,而最新的尼康的VR II代防抖技术将此效果提升至约降低4档左右的快门速度。

与镜头防抖技术不同,美能达于2001年研发出了机身防抖技术。该技术将影像传感器安置在可进行上下左右平移的支架上,再由陀螺仪传感器感应相机位移的方向和幅度,并将数据传输给处理器计算出可抵消抖动的位移量和方向,再通过电磁元件对影像传感器进行反向位移,以实现防抖的效果。机身防抖技术的代表有柯尼卡美能达AS系统(Anti-Shake)、宾得SR(Shake Reduction)技术、理光CCD防抖技术、索尼Super Steady Shot(收购美能达技术后的演进版)以及奥林巴斯五轴防抖等。与镜头防抖相比,机身防抖在结构设计上避免了光学镜片位移所产生的球差等像差问题,但是需要对应的镜头能够提供更大的成像像场,以便传感器能实现较大的位移量。机身防抖的好处在于,无论胶片还是数码时代的镜头通过该技术都可以获得防抖效果,且原厂和副厂的镜头都可防抖。而且镜头中由于没有防抖系统,因此价格更便宜。镜片无需位移,因此镜头的成像质量更加有保障。

除了光学防抖之外,早期的卡片数码相机也加入了所谓的防抖特性,但它们采用的多是电子防抖和数码防抖技术,但这两种防抖方式皆是依靠提升ISO感光度或使用影像锐化算法而达到减少影像虚化的目的,与真正的光学防抖无法相比,影像素质较差。目前这两种防抖方式已基本退出历史舞台。

微单与防抖

如今,微单数码相机正在蓬勃发展,它们大多由原先以生产单反相机为主的厂商推出。因此,之前单反相机中所集成的防抖技术也一并被移植了过来。而且,某些厂商还在防抖技术方面进行了技术提升和改良,它们不仅提升了静态图片的防抖性能,也提高了视频拍摄的防抖能力。在2012年2月的CP+展会上,奥林巴斯推出了具备五轴防抖功能的E-M5,在传统的机身防抖技术上再次进行了升级。普通机身防抖系统在运作时,影像传感器只能做上下左右的平行移动,后来宾得在机身防抖技术中添加了两个对角线方向的平移,但这都只是让影像传感器在焦平面的固定面上进行位移。而奥林巴斯的五轴防抖功能可以让影像传感器在水平和垂直轴上进行俯仰和摇摆(类似大画幅座机后组的俯仰和摇摆),还可使影像传感器在光轴上实现倾斜。对于实际拍摄来说,由于用户在按下快门时,相机的震动不仅是上下和左右平移,而且也会是多种方向的混合震动。因此,五轴防抖系统更加全面地顾及了实际拍摄中的抖动情况。另外,与传统的镜头防抖和机身防抖相比,五轴防抖在视频拍摄中的防抖效果更为出色,即使在走动和小跑时也基本可达到与斯坦尼康稳定器(Steadicam)一般的效果。目前,此种技术几乎是硬件防抖中最为先进的技术。本期横向评测中,有几款产品的防抖特性十分突出,下面我们就对它们进行一一介绍。

奥林巴斯E-P5

从E-M5继承了五轴防抖技术的E-P5,是最新机身防抖技术的代表机型。在CHIP的测试中,该机的表现值得称赞。CHIP使用M.ZUIKO DIGITAL 14mm~42mm F3.5-5.6 II镜头进行测试。测试结果表明,在1/8s的快门速度下,无论是小幅晃动还是中等幅度的晃动,其照片的最大位移量均仅为1mm,而且其连续拍摄30张照片时清晰的张数亦可达25张;而在使用1/15s的快门速度进行测试时,有一组照片在小幅晃动下皆十分清晰,其余3组测得的位移量也仅为1mm,清晰照片的数量也升至27张。当然,E-P5在1/30s和1/60s快门速度下的测试成绩更佳,所有照片皆清晰,成功率为100%。另外,该机在晃动的情况下,可直接观察到画面不同的俯仰和摇摆的运动状态。

三星NX300

作为三星旗下的最新款产品,NX300采用了镜头防抖技术。CHIP采用了18mm~55mm F3.5-5.6 OIS III套机镜头进行测试。测试时,需先开启OIS防抖功能,并采用连续自动对焦模式,使用35mm端(等效焦距为50mm)进行拍摄。通过使用1/8s、1/15s、1/30s和1/60s等4种快门速度进行拍摄后我们发现,NX300在使用1/8s快门速度时,小幅晃动的最大位移量为5mm,15张照片的拍摄成功率为6张,即此6张照片是完全成像清晰且无虚化的可用照片,成功率约为40%。另外,在相同快门速度、中等幅度晃动的条件下,NX300的最大位移量并未增加,也可保持在5mm的水平,但清晰照片的成功率下降为5张,成功率约为34%。

综合该快门速度下的测试结果,NX300的平均最大位移量为5mm,清晰照片数为11张,成功率约为37%。之后,在使用1/15s的快门速度时,NX300的最大位移量有一定程度的减轻,小幅晃动下的最大位移量为5mm和3mm(A组和B组),但在中幅晃动下的最大位移量依旧维持在5mm,该快门速度下成功拍摄的照片数增至17张。而在1/30s快门速度下,NX300的测试成绩显著提升,无论小幅或中等幅度的晃动,其最大位移量均为1mm且成功拍摄的照片数增至23张。然而成功率更佳的是使用1/60s的快门速度时,NX300在小幅晃动下的位移量为0,仅在中幅晃动下才出现1mm的位移,清晰的照片为28张。

宾得K-01

宾得K-01可以说是“无反光镜”的单反相机,它不仅继承了K-5的CMOS和法兰距,还传承了SR(Shake Reduction)防抖机构,该机的防抖机构不仅可进行上下左右平移,还可进行斜向平移,甚至将多方向的平移综合应用,带来更好的防抖效果。测试发现,K-01在1/8s快门速度下,小幅晃动的位移量为3mm、中幅为4mm,与尼康1 J3相近,但其清晰照片的拍摄成功张数可达19张,不仅高于J3,还略胜于采用镜头防抖的X-M1;而在提升一档快门速度后,其平均位移量缩减至约2mm和4mm,清晰照片的张数也提高至23张;之后使用1/30s和1/60s快门速度时,其位移量也逐步减小,清晰照片的拍摄成功率也逐步升高,但成功率分别以3张和1张之差稍落后于E-P5。

富士X-M1

虽然X-M1是通过XC 16mm~50mm F3.5~F5.6 OIS镜头实现光学防抖,但在本次测试中的表现可圈可点。在1/8s快门速度的小幅晃动下,其防抖效果较好,但在中幅晃动下的位移量有所增加,清晰照片的成功张数达到17张。而在使用1/15s的快门速度时,其小幅和中幅晃动下的位移量反而有所增加,但成功率却有所提升。在之后的1/30s和1/60s测试中,X-M1画面的虚化位移量则大幅减少,且清晰照片的张数也随之增加。综合来看,富士X-M1在镜头防抖的机型中,其清晰照片的成功张数较领先,而且防抖效果也更佳。

结论

通过此次对8款微单数码相机的防抖测试可以看出,防抖功能的确对避免拍摄画面出现抖动有着极大的作用。但是它们可减小快门速度的级别并无法达到厂商所宣传的幅度。在传统的镜头防抖机型中,富士X-M1和佳能EOS M的防抖效果较为出色,位移量较小,清晰照片的拍摄成功率较高;而本次评测采用机身防抖的机型中,宾得K-01和奥林巴斯E-P5的测试表现更好,不仅在画面位移量上小于其他机型,而且也有着更高的拍摄成功率。尤其是奥林巴斯E-P5,得益于五轴防抖的出色性能,即使是在1/8s的快门速度下,亦可达到83%的高成功率。

CHIP这样测试

为了测试微单数码相机的防抖性能,CHIP特意搭建了一个防抖测试平台。该平台由电动晃动平台和测试标板组成,且该摇晃平台可做上下左右、俯仰及斜向晃动,且晃动的幅度可调节。测试时,CHIP将8款微单数码相机固定在该平台上,使用标准5 000K光源进行照明,使用F8的光圈、等效50mm的焦距拍摄固定距离的标板。相机在拍摄时,使用安全快门和3种防抖快门,分别为1/8s、1/15s、1/30s 和1/60s等4种快门速度进行连续自动对焦拍摄。在测试时,相机在小幅和中等幅度的晃动中进行拍摄,每种晃动幅度均拍摄两组照片(每组15张)。在评价防抖效果时,CHIP采用了统计学原理,统计每组照片虚化的最大位移量、平均位移量以及清晰的成功率。

防抖测试中的现象

正如日常使用中那样,CHIP的晃动平台模拟了实际拍摄时手部抖动的不规律性,既有上下左右方向的晃动,也有前后和斜向的晃动。在不同的快门速度下,不同机型消除抖动中的表现也不尽相同:既有位移量较大的,也有位移量偏小的;有的在上下晃动时会出现画面虚化,有的则在斜向晃动时容易出现画面虚化。

视频防抖测试

由于目前全高清视频拍摄已成为数码相机的标配功能,因此防抖性能的高低对视频的质量也至关重要,尤其是摄影者在“跟拍”运动的被摄体时。从效果上来说,视频防抖无法避免或消除人为的镜头移动,但会减缓画面的剧烈抖动(延长抖动的时间),达到降低抖动的突然感、提升平顺度的效果。