手机相机OIS与EIS防手震的差别

 由于手持智能手机拍照时，手的抖动会造成手机相机的轻微倾斜（一般在+/-0.5度以内），造成镜头观察角度的变化，导致成像在图像传感器上相对于原位置发生偏移，造成图像或影像模糊的问题。尤其在弱光下(夜拍)、使用数位变焦将远处景物放大、使用录影功能、在行进、运动中拍摄、处于颠簸环境下拍照，都会加剧手抖问题而造成图像或影像模糊。为克服这个问题，手机相机陆续引入相机的防手震技术。

所谓防手震技术(Image Stabilization /Anti-snake)最早是由Nikon在1994年的VR(Vibration Reduction)防手震技术而来，其防震原理主要是利用可以侦测相机晃动用的高性能陀螺仪感测器及判定及处理相机晃动信号用的IS控制IC当作影像稳定器(Image Stabilizer )，在快门开阁、捕捉影像的期间内，使之保持在同一位置上。防手震技术演进至今主要分成OIS(光学防手震)、EIS(电子防手震)、CCD(影像处理补正)及光学补正。由于CCD易失真及光学补正体积大，智能手机相机所使用的防手震技术皆以OIS与EIS为主。

1.  OIS 与 EIS防手震的差异:

A. EIS (Electric Image Stabilization，电子防手震):

EIS是利用侦测到机身抖动的程度来动态调整ISO、快门或软件来做模糊修正。EIS是一种算法运算，透过影像裁减补偿方式来避免模糊，防震效果取决于算法的设计与效率，主要是用拍摄影像(录影)防手震使用∘ EIS的优点是不需额外增加硬件，成本较低且适合微型化设计，但通常必须牺牲影像的分辨率与大小，相对效果较不优。

B. OIS (Optical Image Stabilization，光学防手震):

OIS是利用内置的镜片(Lens-Shift Optical Image Stabilization)或感光元件(Senor-Shift Optical Image Stabilization)来对相机水平或上下的动作来逆向修正，可以用于照相及摄影的防手震上∘OIS优点是可靠性较高且不会牺牲影像的分辨率，效果比EIS好，但缺点成本较贵、镜头机身没办法做很薄且有边缘解析力下降的问题∘

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手机相机因有微型化设计需求，采用镜片移动(Lens-Shift Optical Image Stabilization)技术居多∘ 为了控制镜头相对于图像传感器平移而将手抖造成的图像偏移抵消补偿掉，手机相机模组的音圈马达（VCM）扮演OIS防手震最关键的零组件，目前有平移式（Pure shift ）OIS 对焦马达(以Nokia Lumia 920为代表) 以及基于移轴式(Tilt-shift) 对焦马达两大技术路线(以HTC One为代表)(两大技术差异请点选这里)。

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以下是Giga Tech 的影片实测了 iPhone 6s(采用EIS) 与 iPhone 6s Plus(采OIS) 的录影画面，显示了两者防震效果的差异： 

2.  2轴、3轴、4轴、5轴防手震又有什么差别呢 ?

众所皆知，立体空间有三轴(Axis)~ X、Y、Z，但业者针对防手震技术提出的2轴、3轴、4轴、5轴，甚至6轴的防手震技术。不同轴各自代表什么意思呢?

A.  Yaw、Ｐitch、Roll

防手震技术一开始是为了补正手抖造成相机镜头倾斜导致图像偏移模糊而来，对应立体空间的X、Y、Z三轴于是有了Yaw、Ｐitch、 Roll三种专有补正的专有名词。

Yaw: 偏航，代表手机左右偏移

Pitch: 俯仰 ，代表手机上下偏移

Roll: 翻滚运动，绕着垂直于手机屏幕的轴旋转

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OIS防手震利用内置的镜片来对相机水平或上下的动作来逆向修正，所以一般是用来克服Yaw（左右）偏移及Pitch（上下)俯偏移的两轴防手震作用。

理论上手机模组上的OIS 技术只补正相机倾斜引起的图像偏移，而不能处理相机上下左右平移抖动引起的图像问题。在拍摄远景照片时，手机相机平移抖动所产生的图像偏移几乎不存在，但在微距拍摄上相机前后抖动对图像的影响会渐渐显露出来，但为了让手机OIS模组过于复杂，通常会选择忽略微距拍摄产生的前后抖动问题。

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然而在做录影时，手的抖动方向会更加多元，相机镜头除了上下、左右偏移外，还会有前后偏移及上下、左右平移的问题， OIS两轴防手震功能(Yaw、Ｐitch)显然无法应付， 于是必须借重EIS三轴防手震(Yaw、Ｐitch、 Roll)的功能来补强。

EIS是一种利用影像裁切的算法运算，不会受限于硬件结构的限制，所以可以提供三轴防手震(Yaw、Ｐitch、 Roll)来补正手抖偏移，Sony Xperia XZ更是全球首台具备支援EIS五轴防手震录影功能。

所谓EIS五轴防手震就是除了三轴偏移(Yaw、Ｐitch、 Roll)外，多了Ｘ Shift(X轴平移)及Ｘ Shift(Y轴平移)。补正的方向越多， 可以稳定影像的效果通常会越好，但厂商本身算法的设计与效率也决定防震的效果。

LG Ｇ4是首款强调推出OIS三轴防手震(Yaw、Ｐitch、 Roll)功能的手机， 小米5或Asus Zefone3更强调具备4轴OIS防手震功能(Yaw、Ｐitch、 X 平移、 Ｙ平移)。

不过， 版主Google了老半天有关手机相机制动器（Actuator)与手机模组元件并未发现有相机零组件厂商提供三轴或四轴OIS防手震的硬件Solution。目前只查到 Apple向美国专利商标局申请小型摄影机中配置改进自动对焦能力的OIS光学防抖系统，这一执行器模组能从5个方向(或5个自由度)调整镜片相对于图像传感器的位置。是故，LG Ｇ4的OIS三轴防手震与小米5的四轴OIS三轴防手震功能到底是其发展出来的【黑科技】还是只是【OIS两轴(Yaw、Ｐitch)+EIS(Roll or X/Y Shift)的行销说词，就只有LG与小米才知道啰! 

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以下是Sony Xperia XZ EIS五轴防手震ＶＳ无手震及OIS防手震拍摄影片的差异比较影片: 

影片来源: Qooah

时代的改变，手机不但已逐渐取代了随手相机，人们也改变许多拍照的习惯(如爱自拍及背对拍摄对象…)且越来越擅于拍摄影片。为了满足手机用户对于夜拍或是拍摄影片能够确保图片与影像不会模糊不清的需求，不只手机主相机可以防手震的方向越来越多，也越来越多手机厂商将前置镜头也加入OIS防手震功能，譬如HTC 10就是首台推出双OIS防手震的手机。

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不过，受限于手机薄型化设计及演化法的极限，手机防手震功能能够补正相机镜头偏移角度是有受限的。若要拍出需要超长曝光时间或是处于颠簸环境的照片或影像，还是要借重手机脚架或是三轴稳定器才行。

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