說來奇怪,廣告創意者們似乎都對「雞」情有獨鍾,LG和奔馳,這兩家毫不相干的廠商都發布過與雞相關的廣告視頻,而且創意十足。雞的頭部擁有非常出色的防抖能力,無論身體如何扭動,雞頭始終都保持穩定狀態。其實科學家們早就在研究這項仿生學技術了,今天我們就來聊聊運動相機領域的防抖那點事。
從「雞頭」衍生出陀螺儀原理
科技數碼界的工程師們非常鍾愛這項技術,他們甚至覺得雞的腦袋裡絕對裝著靜電懸浮真空陀螺儀,只能說,雞頭部的陀螺儀定位太準確太穩定了。
利用陀螺儀的動力學特性製成的各種儀表或裝置,主要有以下幾種:陀螺方向儀、陀螺羅盤、陀螺垂直儀、陀螺穩定器、光纖陀螺儀、雷射陀螺儀和MEMS陀螺儀。
三軸陀螺儀
在多種衍生陀螺儀中,三軸陀螺儀被廣泛應用於智慧型手機和相機當中。三軸陀螺儀能夠測定6個方向的位置,移動軌跡和加速。單軸陀螺儀的只能測量兩個方向的量,也就是一個系統需要三個陀螺儀,而3軸的一個就能替代三個單軸的。3軸的體積小、重量輕、結構簡單、可靠性好,是雷射陀螺的發展的基礎元件。它最大的作用就是測量角速度,以判別物體的運動狀態,所以也稱為運動傳感器。
三軸陀螺儀的應用
三軸陀螺儀器最早是用於航海導航,但隨著科學技術的發展,它在航空和航天事業中也得到廣泛的應用,不過陀螺儀的使用距離我們最近的還是手機和相機。
導航:陀螺儀自被發明開始,就用於導航,先是德國人將其應用在V1、V2火箭上,因此,如果配合GPS,手機的導航能力將達到前所未有的水準。目前很多專業手持式GPS上也裝了陀螺儀,如果手機上安裝了相應的軟體,其導航能力絕不亞於目前很多船舶、飛機上用的導航儀。
手機/相機:手機/相機上的攝像頭配合使用,比如防抖,這會讓手機/相機的拍照攝像能力得到了很大的提升。
各類遊戲的傳感器:比如飛行遊戲,體育類遊戲,甚至包括一些第一視角類射擊遊戲,陀螺儀完整監測遊戲者手的位移,從而實現各種遊戲操作效果。
三軸數字型陀螺儀
上面我們說到手機和相機中安裝的三軸陀螺儀也叫叫微機械陀螺儀,又稱為MEMS陀螺儀,是一塊晶片,最早應用在蘋果的iPhone4當中。這塊晶片內部含有一塊微型磁性體,可以在手機或相機進行旋轉運動時產生的科裡奧力作用下向X,Y,Z三個方向發生位移,利用這個原理便可以測出手機/相機的運動方向。而晶片核心中的另外一部分則可以講有關的傳感器數據轉換為設備可以識別的數字格式,所以,當該系統運行時,無論你將設備上移或者甩動,裡面的晶片接受指令就會向設備的CPU傳輸數據,使得設備能夠做出正確的回應。
強大的「六軸」時代到來
隨著時代的發展,三軸數字型陀螺儀顯然無法滿足現在電子設備對於「運動」的需求,為此德國博世BOSCH的工程師們研製出了「六軸」陀螺儀,所謂的六軸陀螺儀就是三軸陀螺儀+三軸加速度感應,在三軸陀螺儀的基礎上,在X、y、z三個維度加入了三軸加速度感應,是其穩定性得到了進一步加強。這樣的技術在體積小的運動相機上很有存在的價值。
那麼問題來了,目前有實際的應用嗎?
當然有了!
小蟻4K運動相機是目前市場上少有的配備了博世六軸陀螺儀的運動相機,小蟻官方宣稱,其通過專業內置陀螺儀和加速度感應獲知更細微的畫面抖動程度,使在運動過程中拍攝的畫面更穩定,無需後期反覆調試。通過和旗艦運動相機Gopro Hero 4 black的實際對比體驗
可以發現,在開啟了防抖功能後,其畫面的穩定性要比Hero 4更好一些。
此外,小蟻的這款4K運動相機還採用提高CMOS感光參數,同時並針對CMOS上取得的圖像進行分析,當抖動頻率在≤100hz內時,利用邊緣圖像進行補償防抖,進一步消除了畫面抖動的可能性。