为什么主流的光学防手震技术是「五轴」防震呢？有没有可能达到「六轴光学防手震」呢？

随着相机与手机愈来愈普及，用在稳定影像的「防手震」技术也愈加为人所熟知，不过，几轴防手震代表着什么意思呢？为什么主流的光学防手震技术是「五轴」防震呢？有没有可能达到「六轴光学防手震」呢？请看本文解答。

先说结论：

「六轴光学防手震」现阶段几乎不可能做到。

那么，为什么有些手机或相机厂商依旧会主打他们的六轴防手震规格呢？要先弄清楚这个问题，我们得先从五轴防震说起。

五轴防手震

「五轴光学防手震」应该是目前手机与相机光学防震规格中，较普及且较成熟的一种技术了，它是藉由感光元件的位移，来达到影像稳定的效果，而「五轴」防震，则意味着感光元件具备五个向量的位移稳定技术。

五轴是哪五轴呢？答案是：「X、Y、Pitch、Yaw、Roll」

如果要用中文来解释，应该可以这么说：左右水平移动（X）、上下水平移动（Y）、左右摇（Yaw）、上下摇（Pitch）、滚转（Roll）。

我们看图会更好理解：

为什么没有六轴光学防震

截至目前为止，在「光学防手震」的领域上，五轴已经是目前技术上所能达到的极限了，那么为什么没有六轴光学防震呢？又因为什么原因而没有普及呢？

答案是技术上不可能做到。

我们不妨从另一个角度来想这个问题，在原有的五轴之上要再加上一轴，会是哪一轴呢？如果要做到六轴，第六轴是什么？

.

想到了吗？

没关系，再给一个提示：

「在三度空间的物体，一共拥有几个自由度（Degrees of freedom）？」

答案是六个，即X、Y、Z、θx、θy、θz。

▲在三度空间的物体，一共具有六个自由度。

还记得我们之前所说的，「左＋右」是一个自由度，相当于X轴，「上＋下」是另一个自由度，相当于Y轴，「前＋后」也是一个自由度，相当于Z轴，以上是三个轴向的自由度。

剩下的三个自由度是旋转的自由度，分别是以上X、Y、Z三个轴向的角速度，也就是五轴防震中的「Pitch、Yaw以及Roll」。「Pitch」是X轴的角速度，「Yaw」是Y轴的角速度，而「Roll」则是Z轴的角速度。

换言之，在三度空间运动的物体共有六个自由度，分别是三个轴上的加速度以及角速度。

多出的第六轴...

那么，我们再回来看五轴和六轴有什么差异：五轴是：「X、Y、Pitch、Yaw、Roll」，六轴则是「X、Y、Z、Pitch、Yaw、Roll」，而从前面的分析中，我们可以知道Z 轴代表的是「前后」。

所以，为什么不可能做到第六轴光学防震？

因为Z轴是你拍摄物体的指向。那就是...

摄物距离

想像你的相机（或是手机）是一个点，被摄物体也是一个点，连接这两点的向量就是Z轴，因此Z轴的偏差，代表着「摄物距离的改变」。

以目前光学成像的技术来说，无论是相机或是手机，拍照前总需要「对焦」，因为拍摄前必须先得知拍摄物体的距离才能够成像，即便是使用超短焦距镜头达到所谓泛焦拍摄（不需要对焦），仍然需要先定义摄物距才能够成像。

因此Z轴防震的意义，代表的意义是「在按下快门曝光的同时，拉近或远离被摄物体，感光元件及镜头的补偿，有办法做到让成像依然清楚」。听起来有点绕口，但如果我们反向思考，问题可以换成：「如果Z轴真的可以防震，那么相机还需要对焦吗？」

这就是为什么不可能真正做到六轴光学防震的原因，因为第六轴的意义是相机（或手机）距离拍摄目标的远近，我们要怎么用可动的机械式元件来补偿这个向量呢？除非你有一个可以随时追着物体跑、无论人手怎么动，都可以完美维持拍摄距离的相机。或许技术上是可以做到的，但很显然的，这很可能会使得相机模组体积、成本大增，也不适用于消费型产品上。

▲一个普通的三轴加速度＋三轴陀螺仪感测器。

厂商宣称的第六轴其实是...

既然六轴光学防手震实务上几乎不可能做到，那么我们就想知道，那些号称拥有六轴防震的文宣，究竟指的是什么？

其实，它的意义通常指的是「具备六轴感测器」，一般来说，用在手机和运动摄影机上的六轴感应器大致会是「3-axis accelerometer + 3-axis gyroscope combos」，即三轴加速度与三轴陀螺仪感测器。

但问题是几轴感应并不是重点，重点是：能否做出相对应的补偿？就算感测到了第六轴，感光元件、镜片组、甚或演算法是否能够对应补正？在前面的篇幅中，我们已经证实了要补偿Z轴是相当困难的一件事情，这并不会因为器材本身具备几轴感应器就能改善。

要几轴，有几轴？

如果用「具备几轴感应器」的逻辑来帮器材标示「几轴防震」，这其实是很不合理的，如果要这样搞，我们最多甚至可以标示到「九轴防震」，例如目前的九轴感测器就有这两种：

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

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

但问题是，这样有意义吗？别忘了在三度空间的物体也仅只有六个自由度，多几轴「感测器」并无法让防手震的效果更加优秀，重点还是在于补正机构的设计以及演算法的优劣，更何况在三度空间中，是无论如何都无法做到超过六个轴的手震补正的。

因此，聪明如你，下次看到「六轴光学防手震」这类文宣时，应该就心里有底了吧？

或许我们也可以这么想

从另一个角度来说，「电子防手震」可能也是一个新出路，有一种可能性是利用详尽的演算法来补足物理上难以补正的Z 轴，例如藉由多张叠图的方式，来减少拍摄时前后晃动所造成的影像模糊。

狭义来说，用纯演算法所达成的补正效果，仅能算是「电子防震」，而非物理上的「光学防震」，但这是否也能算得上是多出一轴的防震效果呢？

现实面来说，即使是具权威性、制定相机标准的CIPA（日本相机暨影像产品协会）对于光学防手震、补正级数的定义也是洋洋洒洒、莫衷一是，我们又该如何定义电子防震是几轴才合理呢？

没有硬性规定，就看你怎么想了。