為什么主流的光學防手震技術(shù)是「五軸」防震呢？有沒有可能達到「六軸光學防手震」呢？

隨著相機與手機愈來愈普及，用在穩(wěn)定影像的「防手震」技術(shù)也愈加為人所熟知，不過，幾軸防手震代表著什么意思呢？為什么主流的光學防手震技術(shù)是「五軸」防震呢？有沒有可能達到「六軸光學防手震」呢？請看本文解答。

先說結(jié)論：

「六軸光學防手震」現(xiàn)階段幾乎不可能做到。

那么，為什么有些手機或相機廠商依舊會主打他們的六軸防手震規(guī)格呢？要先弄清楚這個問題，我們得先從五軸防震說起。

五軸防手震

「五軸光學防手震」應(yīng)該是目前手機與相機光學防震規(guī)格中，較普及且較成熟的一種技術(shù)了，它是藉由感光元件的位移，來達到影像穩(wěn)定的效果，而「五軸」防震，則意味著感光元件具備五個向量的位移穩(wěn)定技術(shù)。

五軸是哪五軸呢？答案是：「X、Y、Pitch、Yaw、Roll」

如果要用中文來解釋，應(yīng)該可以這么說：左右水平移動（X）、上下水平移動（Y）、左右搖（Yaw）、上下?lián)u（Pitch）、滾轉(zhuǎn)（Roll）。

我們看圖會更好理解：

為什么沒有六軸光學防震

截至目前為止，在「光學防手震」的領(lǐng)域上，五軸已經(jīng)是目前技術(shù)上所能達到的極限了，那么為什么沒有六軸光學防震呢？又因為什么原因而沒有普及呢？

答案是技術(shù)上不可能做到。

我們不妨從另一個角度來想這個問題，在原有的五軸之上要再加上一軸，會是哪一軸呢？如果要做到六軸，第六軸是什么？

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想到了嗎？

沒關(guān)系，再給一個提示：

「在三度空間的物體，一共擁有幾個自由度（Degrees of freedom）？」

答案是六個，即X、Y、Z、θx、θy、θz。

▲在三度空間的物體，一共具有六個自由度。

還記得我們之前所說的，「左＋右」是一個自由度，相當于X軸，「上＋下」是另一個自由度，相當于Y軸，「前＋后」也是一個自由度，相當于Z軸，以上是三個軸向的自由度。

剩下的三個自由度是旋轉(zhuǎn)的自由度，分別是以上X、Y、Z三個軸向的角速度，也就是五軸防震中的「Pitch、Yaw以及Roll」。「Pitch」是X軸的角速度，「Yaw」是Y軸的角速度，而「Roll」則是Z軸的角速度。

換言之，在三度空間運動的物體共有六個自由度，分別是三個軸上的加速度以及角速度。

多出的第六軸...

那么，我們再回來看五軸和六軸有什么差異：五軸是：「X、Y、Pitch、Yaw、Roll」，六軸則是「X、Y、Z、Pitch、Yaw、Roll」，而從前面的分析中，我們可以知道Z 軸代表的是「前后」。

所以，為什么不可能做到第六軸光學防震？

因為Z軸是你拍攝物體的指向。那就是...

攝物距離

想像你的相機（或是手機）是一個點，被攝物體也是一個點，連接這兩點的向量就是Z軸，因此Z軸的偏差，代表著「攝物距離的改變」。

以目前光學成像的技術(shù)來說，無論是相機或是手機，拍照前總需要「對焦」，因為拍攝前必須先得知拍攝物體的距離才能夠成像，即便是使用超短焦距鏡頭達到所謂泛焦拍攝（不需要對焦），仍然需要先定義攝物距才能夠成像。

因此Z軸防震的意義，代表的意義是「在按下快門曝光的同時，拉近或遠離被攝物體，感光元件及鏡頭的補償，有辦法做到讓成像依然清楚」。聽起來有點繞口，但如果我們反向思考，問題可以換成：「如果Z軸真的可以防震，那么相機還需要對焦嗎？」

這就是為什么不可能真正做到六軸光學防震的原因，因為第六軸的意義是相機（或手機）距離拍攝目標的遠近，我們要怎么用可動的機械式元件來補償這個向量呢？除非你有一個可以隨時追著物體跑、無論人手怎么動，都可以完美維持拍攝距離的相機?；蛟S技術(shù)上是可以做到的，但很顯然的，這很可能會使得相機模組體積、成本大增，也不適用于消費型產(chǎn)品上。

▲一個普通的三軸加速度＋三軸陀螺儀感測器。

廠商宣稱的第六軸其實是...

既然六軸光學防手震實務(wù)上幾乎不可能做到，那么我們就想知道，那些號稱擁有六軸防震的文宣，究竟指的是什么？

其實，它的意義通常指的是「具備六軸感測器」，一般來說，用在手機和運動攝影機上的六軸感應(yīng)器大致會是「3-axis accelerometer + 3-axis gyroscope combos」，即三軸加速度與三軸陀螺儀感測器。

但問題是幾軸感應(yīng)并不是重點，重點是：能否做出相對應(yīng)的補償？就算感測到了第六軸，感光元件、鏡片組、甚或演算法是否能夠?qū)?yīng)補正？在前面的篇幅中，我們已經(jīng)證實了要補償Z軸是相當困難的一件事情，這并不會因為器材本身具備幾軸感應(yīng)器就能改善。

要幾軸，有幾軸？

如果用「具備幾軸感應(yīng)器」的邏輯來幫器材標示「幾軸防震」，這其實是很不合理的，如果要這樣搞，我們最多甚至可以標示到「九軸防震」，例如目前的九軸感測器就有這兩種：

3-axis gyroscope＋3-axis accelerometer＋3-axis compass

3-axis gyroscope＋3-axis accelerometer＋3-axis magnetometer

但問題是，這樣有意義嗎？別忘了在三度空間的物體也僅只有六個自由度，多幾軸「感測器」并無法讓防手震的效果更加優(yōu)秀，重點還是在于補正機構(gòu)的設(shè)計以及演算法的優(yōu)劣，更何況在三度空間中，是無論如何都無法做到超過六個軸的手震補正的。

因此，聰明如你，下次看到「六軸光學防手震」這類文宣時，應(yīng)該就心里有底了吧？

或許我們也可以這么想

從另一個角度來說，「電子防手震」可能也是一個新出路，有一種可能性是利用詳盡的演算法來補足物理上難以補正的Z 軸，例如藉由多張疊圖的方式，來減少拍攝時前后晃動所造成的影像模糊。

狹義來說，用純演算法所達成的補正效果，僅能算是「電子防震」，而非物理上的「光學防震」，但這是否也能算得上是多出一軸的防震效果呢？

現(xiàn)實面來說，即使是具權(quán)威性、制定相機標準的CIPA（日本相機暨影像產(chǎn)品協(xié)會）對于光學防手震、補正級數(shù)的定義也是洋洋灑灑、莫衷一是，我們又該如何定義電子防震是幾軸才合理呢？

沒有硬性規(guī)定，就看你怎么想了。