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微软新软件传统防抖动技术使照片更清晰

发布时间:2021-01-22 00:15:27 阅读: 来源:化工泵厂家

无论怎样屏息静气,拍出的照片依然模糊不堪,这几乎是每个摄影者都曾经碰到的问题。而常规的解决办法无非是两种:放大光圈或者提高感光度以减少曝光时间,以图片质量的下降来换取清晰的影像;或者随身携带一个笨重的三脚架,以及干脆买个昂贵的防抖镜头,从根本上解决抖动问题。现在,我们有了第三种选择。在最近召开的计算机图形图像界最高规格也最具知名度的SIGGRAPH2010会议上,微软展示了一种新方案,通过软件和硬件结合,能够较低成本地解决抖动带来的模糊问题。虽然展示的设备看起来还比较笨重,但是很有希望出现在单反、卡片相机甚至是智能手机上。

防抖技术已经有了很长时间的历史,并且早已普遍应用在数码相机上。目前常用的防抖技术可以分成光学防抖和电子防抖两大类,前者可以看成是灵活移动的镜头或者CCD,而后者则通过牺牲画质来实现。前者需要专门开发的硬件的支持,而后者则主要通过软件方式实现。

传统的光学防抖镜头中都有一个磁力悬吊的活动透镜,被叫做“补偿镜片”,与陀螺仪及处理芯片相连。陀螺仪能够侦测微小的移动,并且将信号传递给处理芯片以计算出需要补偿的位移,然后再以精确控制的速度和方向移动补偿镜片,将光线聚焦到接收图像的CCD上。这种从1995年就开始商业化的技术能够在几十分之一秒内完成镜头的调节,能够将快门速度提高2至3档,使用1/50秒快门时,拍摄照片的稳定性相当于1/250秒快门速度。而防抖机身使用类似的原理,只不过移动的不是补偿镜片,而是CCD—将CCD安装在一个可以灵活移动的框架上,也同样通过对移动距离和速度的判断来计算出需要移动的距离,让CCD和景物之间的相对位移尽可能减小。

这两种技术虽然成本较高,但是拍摄出的照片质量更好,对手不够稳的初学者来说,相当有用。而低成本的电子防抖方案则从软件上加以改善:通过设置高感光度和快速多次的曝光来拍摄出多幅画面,再通过软件叠加在一起,对亮度和对比度加以修正,最终实现清晰的拍摄效果。电子防抖的方式并不需要硬件支持,不过拍摄出照片的噪点相对较多,而且没有办法完全利用CCD的所有感光面积。

在这次SIGGRAPH会议上微软提出的新方案,则是从另一个角度入手。在硬件上,它保留了陀螺仪和加速计,但是利用特别开发的去模糊算法,对拍摄完成的照片进行后期处理。通过三维六方向的陀螺仪和加速度传感器,计算芯片可以感知当快门张开时相机的运动轨迹和加速度,然后将这些参数输入一个算法模型当中,就可以回溯计算出在快门打开的那一瞬间,CCD捕捉到的影像应该是什么样子。通过内置的软件,这种方案可以将已经拍摄好的照片恢复到最符合拍摄者意图的程度,过程有点像是数码照片在电脑上的后期处理,只不过后期处理软件被内置进了相机,而且能够自动迅速完成。

对数码照片的去模糊处理,一直是计算机图形和应用数学领域的热门方向之一。对图像去模糊的市场需求十分强烈,无论是天文观测、卫星遥感还是民用领域,都有巨大的市场。过去大部分研究集中在通过开发更好的算法来让模糊照片变得清晰,而微软这种新做法则捕捉到了照片变模糊的过程,并且试图将这个过程进行逆转。

目前来说,这种算法还有改进的余地,特别是当距离较远时,背景在处理之后会出现奇怪的线条和噪点。而这种器件体积还有些偏大:测试机是一部佳能1DsMarkIII,附加设备看起来像是和相机底面积差不多的底座。以目前它的表现,还不能取代昂贵的防抖镜头,更不能取代稳定性绝佳的三角架—也许永远都不能。但是,这种技术也许并不是单纯为了相机而开发;智能手机可能是更合适的载体。

陀螺仪和加速度传感器的微型化已经相当成熟,并且已经被安装在诸多智能手机当中。虽然手机镜头使用的CMOS器件成像质量较差,但是它正在接近CCD的水准,同时还能保持低廉的成本。通过一些新技术,例如在之前的《第一财经周刊》上曾经介绍过的“量子点”或者“黑硅”技术的进展,手机成像质量接近单反相机也并非完全没有可能。而手机,在便携性和易用性上,无疑要比单反相机强出太多。现在配合这种新型的防抖技术,人们将会有机会随时拍出质量更好的照片并且利用手机随时在线的优势与人分享,从而开拓更大的视野。

正如摄影师ChaseJarvis那部用iPhone拍摄完成的摄影集名字一样:《最好的相机是你形影不离的那一台》。而手机,毫无疑问比相机更容易成为我们形影不离的伙伴。

虽然微软没有公布这种技术将会什么时候商品化,但是也许已经可以看出一些它的潜在用途。当WindowsPhone手机操作系统宣布手机拍照支持防抖时,人们将不会感到过于惊讶。

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