如何评价 vivo X50 搭载的微云台技术？能够优化拍照的哪些体验？ 第1页

在当我知道微云台不是单纯运动幅度更大的光学防抖，而是实实在在的一整个相机模组进行物理防抖的时候，我整个人直接就惊了。说实话这不是厉不厉害的问题，而是那种，很特别的那种……操作……

PS：受限于手上拿到的资料，本文部分内容有一定演绎和猜想，也许有偏差，请酌情采信。

一、算法的极限

首先我们得承认，算法的加入的确给手机的影像能力带来了质的变化：参与 HDR+ 研发和商业化的 Marc Levoy 认为，在手机 CMOS 较低的读出噪声和 HDR+ 的加持下，Pixel 手机已经达到了全画幅级别的动态范围。^[1]

可是，即便手机的画质在算法的迭代下一路高歌猛进，但这并不意味着堆栈能解决一切问题。和相机的其他部分一样，多帧堆栈也会有边际收益递减效应。

通常来说在理想 CMOS 中散粒噪声和光信号的开方成正比，这就意味着你需要拍摄四张照片堆栈才能获得一档的信噪比提升，而随着堆栈张数：提升三档需要 64 张，而四档则需要堆栈丧心病狂的 256 张^[2]——这光拍就要拍好几秒，更别提随之而来巨大的算力需求。

所以对于多帧堆栈来说，提升两档信噪比是从张数上来说一个甜蜜点，也是绝大多数手机厂商止步的地方。

实际上，除了谷歌外其他手机都会使用长短帧曝光的方式来进一步减少需要堆栈的张数，或者在使用相同张数的时候获得更高的动态范围或信噪比，例如 iPhone 在取景的时候是短帧在后台连拍，等到按下拍摄键之后会拍摄一张长曝光图片和之前的短曝光照片合成。

这也是为什么在超级夜景满地跑的时候，配备具有光学防抖（OIS）的相机模组，依然有实际意义。

二、OIS 的极限

无论是悬丝式、滚珠式还是去年刚出来的“新秀”SMA 式 OIS，其基本原理都是根据陀螺仪和加速计获得的运动数据控制 OIS 组件移动，来抵消那些因为手抖导致的不必要的运动。但是，OIS 可校正的运动范围相当有限（通常在 1° 到 2° 左右），虽然这样的修正幅度只要快门速度控制适当，在堆栈算法的配合下已经能够满足大多数静态拍摄的需要，可是一旦在弱光下，特别是弱光下的视频拍摄中，OIS 的修正幅度不足以校正诸如行走过程中由于晃动产生的运动模糊。

况且 OIS 并不能完美修正所有抖动，例如在航向、俯仰轴上摇动手机时，你会发现虽然平移式能够完美修正画面中央的抖动，但是在边缘反而会造成一些类似于果冻的变形（注意，这不是滚动快门效应，用全局快门一样会出现这样的情况）。

三、微云台

和 OIS 仅移动镜组不同的是，微云台移动的是整个相机模组^[3]，也就是说对于图像传感器来说，镜头的光轴在防抖的过程中并没有产生移动，所以不会产生因为光轴变化导致伪像，也不必担心镜组覆盖的像场不够导致边角光线损耗。所以微云台结构上可以完美修正在航向和俯仰轴上的抖动，而不产生上述提到的伪像，同时还能实现比 OIS 更大的修正范围——按照 vivo 的说法是 3° 以上。

这就是为啥我在开头说：微云台不是厉不厉害的问题，因为这和高像素、大尺寸感光元件一样，在手机中难以应用并不是因为高像素或者大底不好，而是因为大，或者贵，或者又大又贵。很遗憾，在微云台的实现难点上，大小和成本这俩都沾上了（vivo：MMP）。

四、体积

体积我觉得可以说是微云台结构最大的难点，由于无法像 OIS 一样仅驱动光学镜组，微云台的防抖马达需要有足够动力才能驱动一整个相机模组一起运动，但像传统三轴稳定器或者云台相机所使用的无刷电机往往体积巨大，难以塞入手机中。但贸然缩小马达尺寸却会因为难以克服活动组件之间的摩擦等不利影响导致响应速度难以跟上手抖的速度。vivo 选择的方式是开源节流：开源方面，使用在 OIS 中常用的线性电机作为动力驱动，相对于云台相机常用的无刷电机，线性电机更容易做小，形状也更规则有利于手机内部的堆叠。而节流部分则使用滚珠悬架的方式来减少摩擦力。（也就是异形磁动框架和双滚珠悬架）

当然各位也可以理解为滚珠式 OIS 的思路衍生，只是这一次需要驱动更大更沉重的模组罢了……吗？

当然并不是。

首先不提滚珠式大多是平移式的 OIS 而微云台是整个模组在俯仰和航向轴上进行旋转这个本质差别（这个其实在第三章里就已经讲过了）。传统滚珠式 OIS 的光学镜组上实际上没有任何通电部件——就只有镜头加磁铁（用来 AF 和 OIS 的线圈是在外面的底座上的）——没有通电部分就意味着镜组和底座完全不需要线缆连接，在通电的时候整个光学系统除了滚珠以外不和相机模组内的任何部位接触，自然想怎么动就怎么动，所以当时诺基亚也称之为“浮动镜组”。

而微云台却不能这么做，因为是整个相机模组一起运动，也就是说在活动部分上不光光只是负责自动对焦的线性马达需要供电，更重要的是整个图像传感器也在上面，所以像悬丝式 OIS 一样连几根细铜线给 AF 供电的方式根本行不通，因为还需要有粗壮的排线来传输图像传感器的数据。此时如果排线的延展性不够，轻则会给防抖马达带来额外的负担，重则像绳子一样将整个微云台牢牢绑住，动弹不得。

这也是为何微云台上使用的是双 S 型结构排线，比起传统排线，弯折四次的排线类似于弹簧，能在保证尽可能少得影响微云台运动的同时也能保证接口的稳固以及线材自身的寿命。

在搞了这么多道以后 vivo 在保证微云台功能正常的情况下将占板面积节约了 40%，厚度减少 1mm。希望到时候能有一台来对比一下和 Osmo Pocket 相机部分的尺寸差异。

PS：其实还有一个方式是使用更小尺寸的感光元件来缩减相机模组部分的体积，例如 APEX2020 上使用 IMX586，但不之 X50 上的相机规格所以这个暂时不放在内。

五、贵

如此精巧复杂的结构一定会导致成本上升，例如在磁动框架额你材料工厂比行业普遍标准提升了接近一倍。微云台镜头的 BOM 造价是普通主摄的两到三倍。

六、看法

说实话，在之前已经知道微云台是整个相机模组一起防抖，而不是仅仅是个大号 OIS 时，我心中最大的问号不是它好不好（它一定好）而是：vivo 是怎么做到的？

例如如何在有限的尺寸下放入强力的马达，如果马达力道还是不够如何减少活动组件的摩擦？磁干扰会比 OIS 更大么？整个相机模组是怎么和主板连接的？

所以等到发布会的时候，不知是不是心有灵犀，在发布会上基本上把我想提的问题全部解答了，看到自己担心的点实际上被 vivo 一个个解决了心里还是有点欣慰的。

虽然发布会上虽然没有提使用电机的磁干扰，但是毕竟还是线性电机，瞎猜也不会强到哪里去，至少我希望超长焦还是有个 OIS 的。

即便 vivo 通过各种骚操作在保证功能的前提下缩小了 40% 的占板面积，但目前微云台模组的占板面积依然约为普通主摄平均占板面积的三倍左右，同时也不知道这块底是多大的所以这部分暂时还不敢下判断。

七、展望

我个人认为在手机防抖方面需要分为三个阶段：

1、原初只有基于画面进行分析的电子防抖阶段

2、以 Nokia Lumia 920 为首的 OIS 阶段，大大提升了手机的手持夜景表现。（我知道 OIS 第一个不是它，但人家应该是第一批首发平移式 OIS 的）

3、静态照片基于多帧堆栈的超级夜景模式，以及视频上利用陀螺仪和加速计数据配合 OIS 和 EIS 的混合视频防抖。

所以假如微云台能够成为新一轮趋势的话，我愿意称它为第四个阶段。

参考

1. ^ http://graphics.stanford.edu/~levoy/
2. ^ https://www.zhihu.com/question/379293492/answer/1082769005
3. ^ 这里的“相机模组”指的是镜头+图像传感器

楠爷这个说的很好了。

我来蹭个热点：

1、拍照提升。

高ISO实质是增加读取增益来的。

目前普通弱光拍摄普遍采用多帧合成补充信息量，外加结合长短曝光的多帧实现HDR。

这个微云台就可以在长曝光部分提升信息量，增强HDR质量。

极弱光条件下，手机采用一系列几十张多帧堆叠实现信息量增加。

但几十张需要对齐，因此物体会丢一些细节。

微云台可以实现更好的对齐，也因此细节可能会更好。

2、视频拍摄提升。

微云台比高效率EIS好在哪。

目前手机上的CIS都是非全局快门，所以EIS依然会有果冻效应，导致画质下降。而基于浮动镜片的OIS会对画质有一点点劣化。

为解决果冻效应，大法提出的方法是加大读取速度，果子是加强缓存，拿内存当进一步缓存，整体都是为了降低果冻效应，提升电子防抖效果。

vivo则采用了机械结构用于防抖。

这样，视频拍摄可以兼顾画质和防抖。

整体来说。

一是vivo机械确实牛逼，NEX S那一代生姜头已经体现了；

二是vivo对画质确实是有挺高追求的。

大致就酱

今天下午，vivo举行了“微云台·大影像”X50系列线上媒体沟通会。这不仅是vivo对即将于6月1日发布的X50系列在媒体圈层做的一场预热，更是对我们关注的“微云台”技术的一次较为全面的剖析。

其实，早在今年年初的vivo APEX 2020概念机上，我们就已经得知这个所谓的“微云台”技术。但当时vivo并没有对它进行更为详尽的技术说明，因此“微云台”技术一直给人一种“犹抱琵琶半遮面”的感觉。不过，鉴于vivo此前已经将一些APEX概念机上所发布的技术运用到量产机型上，因此当时我们就猜测搭载“微云台”的量产手机何时才能出现——只是没想到惊喜竟如此迅速的降临！

事实上，自从2016年底vivo将他们的slogan从“Hi-Fi and Smart”改成“Camera & Music”之后，蓝厂在影像方面的投入就在不断加强并积极探索。除已经脍炙人口的“照亮你的美”和“逆光也清晰”这两大“影像特征”外，vivo也在诸如率先实现光学屏下指纹手机量产、最早一批为手机加入超广角摄像头、积极推广和普及升降镜头设计等方面无畏探索和不懈追求。而这次，vivo能成功将“微云台”技术运用在量产机型上应该也同样源自于此。

所谓“微云台”，尽管其同样也是一种光学稳定机构，但其实现原理却与传统手机摄像头上的OIS防抖部件有着明显不同：传统OIS防抖是通过镜片的运动来补偿机身抖动，最终获得清晰的成像。但这种镜片动、CMOS传感器不动的方式会因为光轴偏移而导致边缘画质的严重损失。而vivo的“微云台”却是先将镜片与CMOS构成一个整体模组，然后再让这个整体模组进行运动来补偿机身抖动。这样一来，由于镜头与CMOS位置始终相互固定，光轴不会发生偏移，因此也就消除了边缘画质损失的问题。

同时，相对于传统手机OIS光学防抖机构只能实现“X轴（横向平移）+Y轴（上下平移）+Z轴（旋转）”三轴防抖的局限，vivo的“微云台”依靠“镜头+CMOS”整体模组运动的优势，增加了对“YAW（镜头前端横向摆动+Pitch（镜头前端上下摆动）”的运动补偿，实现了真正意义上的“五轴防抖”。根据vivo官方提供的数据，“微云台”的防抖范围面积达到了OIS光学防抖手机的3.2倍，整体防抖性能是无光学防抖的12.5倍、普通OIS光学防抖的2倍！

举例来说，如果某一个场景需要用户在没有OIS光学防抖帮助的情况下得有1/50秒的快门速度才能保证清晰，那么启用传统光学防抖后，安全快门速度可以降低到1/8秒。但如果使用的是“微云台”技术，安全快门可以降低到1/4秒！甚至，在1/2秒时用户依然能有6成几率获得清晰的画面。请注意，这并非是依靠多帧叠加技术“计算”而来的影像，而是理论上画面纯净度更高、细节更丰富的单次曝光结果！

然而，更大的防抖范围面积与更强的防抖效率也意味着手机设计/制造上的难度增加了：由于“微云台”整体面积是普通主摄占版面积的5倍、潜望式摄像头的3.2倍，如何将这个装置妥善的放到手机机背上且不影响其外观的精致美观就成了vivo工程师面前的巨大挑战。最终，vivo采用了一种名为“异形结构磁动框架”的创新堆叠方案解决了问题。

在保证“微云台”正常使用的前提下，vivo将占板面积节省约了40%，厚度减少1mm，极限压缩“微云台”与屏幕的距离至0.13mm，再加以良好的结构保护措施，实现了外观设计与主板布局“完美”平衡的堆叠方案。根据vivo方面提供的资料，由于需要尽可能的减少体积，“微云台”内所使用的各种部件（诸如“双滚珠悬架”、“超薄双S型FPC排线”等）都经过数千次的优化调试以确定布局，同时还必须对材料进行创行业新高度的公差精度管控（提高近一倍）才能获得成功。

或许大量的技术名词堆砌与数字的罗列会让我们感到疑惑。坦率的说，我此时的心情与大家一样——最大期望就是能够尽早的看到载有“微云台”技术的vivo X50系列手机实物，亲身感受一下这项新技术的效力。毕竟，vivo承诺启用“微云台”的手机（第一款应该是vivo X50 Pro）无论是拍摄静态照片还是录制动态视频，都将会有比以往更清晰稳定的表现！

不过，在6月1日到来之前，我还想多提一句：尽管vivo的“微云台”技术很可能实现手机领域的“最强防抖”，但纵观整个数码影像领域，奥林巴斯E-M1 Mark III上那个号称“只受地球自转影响”高达7.5档的防抖系统才是当下的“世界之最”！它竟然可以实现惊人的4秒（甚至更长时间）手持单次清晰曝光！我不清楚何时手机上的“微云台”的也能获得如此骇人的防抖能力，但我相信只要消费者有这样的需求，市场上有这样的呼声，那么vivo的工程师们就一定会继续不懈追求下去，为我们不断带来更多的惊喜！