涂仲軒：推動MEMS 傳感器的新一代電子光學混合防抖

　　隨著人們對智能手機各種功能要求的不斷提升，對手機的成像要求更是與日俱增。手機各個硬件的提升都離不開MEMS 技術的發展，MEMS 技術是將微電子技術與機械工程融合到一起的一種工業技術，擁有這項技術的專家在行業內的地位更是不可或缺。

　　擁有上海交通大學計算機科學技術學士與碩士學歷的涂仲軒，目前在知名手機品牌擔任專家算法工程師，帶領團隊一起進行穩像技術的研究開發。在過去的20年中，涂仲軒擔任的角色主要是為各種消費和工業領域推廣先進的半導體及材料解決方案。在智能手機蓬勃發展之前，他就用技術加強與各個行業頭部公司進行密切的合作，將無與倫比的用戶體驗技術帶給客戶。

　　在研發穩像技術的過程中，涂仲軒和團隊深入研究了MEMS陀螺儀在OIS(光學穩像)和EIS(電子穩像)中的應用，并創新提出了二者融合的觀點。接下來筆者將帶領大家逐步了解這種光學-電子穩像技術的創新融合，會給我們未來的日常拍攝帶來怎樣的影響。

　　一、什么是“EIS”、“OIS”?

　　涂仲軒和團隊發明新一代電子光學混合防抖技術并不是一時的想法，而是在經過了詳細的技術研究后得出的結論：當前市場上主要有兩種圖像穩定解決方案：1. OIS光學圖像穩定，帶OIS的設備往往內置MEMS陀螺儀，該傳感器可以感知當前抖動的角速度。通過運用MEMS陀螺儀傳感器感知每一時刻相機的角度，然后相應的用機械部把影像傳感器上投影的視場角調整到與前幀相對一致的角度上，那么縱使是在暗光環境下進行拍攝，在連續長時間曝光后的影像依然會呈現出清晰畫面。2. EIS電子圖像穩定，通過運用MEMS陀螺儀傳感器的積分，在相機搖晃時精確獲知每一幀拍攝者的實際拍攝角度，在考慮到裁剪邊框不出界的前提下，選擇每一幀的前后幀穩定的視角進行裁切。這樣一來，就能使觀看者在視覺暫留的客觀規律下覺察到最小的變化，觀看體驗大大提升。

　　任何技術隨著人們需求標準的提升，都會暴露出以前未注意到的缺點，同時也擁有了更多的提升可能性，穩像技術也不例外。涂仲軒作為專家算法工程師，目光長遠地看到了OIS和EIS的本質缺陷，即OIS受到其機械部的設計所限，一般不會擁有超過±1.5°的角動保護，這使得其視頻穩像能力不足，在邊緣(如四角處)殘留著強烈的呼吸效應。這兩點注定了OIS主要為拍攝照片服務，而針對視頻防抖無法做太多的優化。涂仲軒經過研究還發現，EIS在拍攝視頻過程中，為了保持畫面的穩定犧牲了部分視角，也不能像OIS 一樣能夠減少運動模糊。至此，涂仲軒對EIS和OIS的優點與缺點都知根知底了，接下來便是研究是否有一種電子光學混合防抖技術，能夠打破之前的缺點，而合并兩者優點。

　　二、涂仲軒和團隊研發的融合式穩像算法技術

　　經過涂仲軒和團隊的鉆研，他們發現雖然EIS的增穩需要犧牲一部分視角，而這些犧牲的比例一般是預先設定的，不會因為拍攝場景的運動劇烈強度而變化。但是如果一組鏡頭模組同時擁有OIS光學防抖，感知到相機的角度變化之后，做出朝著抖動趨勢相反的方向去調整，在固定的視場角以外通過平移光軸提供額外的邊緣視角，那么這種額外的畫面是可以被EIS運用的。

　　涂仲軒和團隊提出的這種創新結合在視頻穩像技術領域是重大突破，這本身打破了EIS的單映模型。總的來說，這種融合技術是在OIS光學防抖基礎上配合EIS電子防抖，來獲得更加完美的圖像。為了配合EIS的算法，必須確切的知道OIS到底引動了多少位移，因此涂仲軒和他帶領的團隊必須嚴格的在時間軸上將OIS的位置信息(HALL)與系統時間同步起來。通過各種狀態寄存器、輔助生長計時器等前沿算法軟件技術，再加上涂仲軒多年的經驗，一套融合系統就具備了落地的能力。

　　三、展望

　　涂仲軒和團隊研發的融合式的EIS+OIS 已經成為業內的一種發展方向。這一創新案例還會激勵同行業更多融合方向的產生，如MEMS陀螺儀和加速度計融合，能夠獲得5軸的穩像技術;再和TOF距離傳感器融合，又能夠獲得包括Z軸的6軸穩像技術。在短視頻大行其道的今天，世界各地的消費者對手機攝像功能有了更高的需求，更快、更清晰、功能更多的手機更容易受到消費者的青睞。在需求攀升的背景下，我們更需要像涂仲軒這樣團隊，為我們今后每個人的輕松拍攝做出不懈努力。(作者：向恒)