為什麼「六軸光學防手震」自始至終是個騙局？揭秘這些不可能達到的防手震功能

隨著相機與手機愈來愈普及，用在穩定影像的「防手震」技術也愈加為人所熟知，不過，幾軸防手震代表著什麼意思呢？為什麼主流的光學防手震技術是「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。

先說結論：

「六軸光學防手震」現階段幾乎不可能做到。

那麼，為什麼有些手機或相機廠商依舊會主打他們的六軸防手震規格呢？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」應該是目前手機與相機光學防震規格中，較普及且較成熟的一種技術了，它是藉由感光元件的位移，來達到影像穩定的效果，而「五軸」防震，則意味著感光元件具備五個向量的位移穩定技術。

五軸是哪五軸呢？答案是：「X、Y、Pitch、Yaw、Roll」

如果要用中文來解釋，應該可以這麼說：左右水平移動（X）、上下水平移動（Y）、左右搖（Yaw）、上下搖（Pitch）、滾轉（Roll）。

我們看圖會更好理解：

或者，現在也有很多影片解說得很詳細，例如這則 Sony A7 Mark II 所展示的五軸防震技術影片，就可以讓我們更輕易地理解五軸是哪五軸：

為什麼沒有六軸光學防震

截至目前為止，在「光學防手震」的領域上，五軸已經是目前技術上所能達到的極限了，那麼為什麼沒有六軸光學防震呢？又因為什麼原因而沒有普及呢？

答案是技術上不可能做到。

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，第六軸是什麼？

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我們不妨想個三十秒再繼續看下去。

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想到了嗎？

沒關係，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，相當於 X 軸，「上＋下」是另一個自由度，相當於 Y 軸，「前＋後」也是一個自由度，相當於 Z 軸，以上是三個軸向的自由度。

剩下的三個自由度是旋轉的自由度，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...

那麼，我們再回來看五軸和六軸有什麼差異：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「前後」。

所以，為什麼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，那麼相機還需要對焦嗎？」

這就是為什麼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，我們要怎麼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、無論人手怎麼動，都可以完美維持拍攝距離的相機。或許技術上是可以做到的，但很顯然的，這很可能會使得相機模組體積、成本大增，也不適用於消費型產品上。

▲ 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上幾乎不可能做到，那麼我們就想知道，那些號稱擁有六軸防震的文宣，究竟指的是什麼？

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。

但問題是幾軸感應並不是重點，重點是：能否做出相對應的補償？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對應補正？在前面的篇幅中，我們已經證實了要補償 Z 軸是相當困難的一件事情，這並不會因為器材本身具備幾軸感應器就能改善。

要幾軸，有幾軸？

如果用「具備幾軸感應器」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」並無法讓防手震的效果更加優秀，重點還是在於補正機構的設計以及演算法的優劣，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，應該就心裡有底了吧？

或許我們也可以這麼想

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，來減少拍攝時前後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？

現實面來說，即使是具權威性、制定相機標準的 CIPA（日本相機暨影像產品協會）對於光學防手震、補正級數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？

沒有硬性規定，就看你怎麼想了。

• 首圖來源：Canon