EIS 電子防震是什麼?
EIS(Electronic Image Stabilization,電子防震,亦稱電子影像穩定)是攝影機以電子方式補償震動的技術:把感光元件的完整影像裁出略小的輸出範圍,配合陀螺儀量度的震動數據,逐格反向移動裁切位置,抵消風力、車流等造成的畫面搖晃。本頁講解 EIS 的工作原理、與 OIS 光學防震的分別,以及在監控工程中的應用要點。
為什麼監控攝影機需要防震?
攝影機受到震動時,影像會搖晃甚至模糊。安裝在燈柱、旗杆、天橋或當風外牆的攝影機,會因陣風而擺動;鄰近行車道或鐵路的安裝點,重型車輛與列車經過亦會傳來震動。焦距越長,問題越嚴重——變焦拉近後視角收窄,同樣幅度的震動在畫面上被等比放大,遠距離監控畫面可以晃動到無法閱讀細節。
持續搖晃的畫面還有一個較少人留意的代價:畫面每一格都在變化,影像編碼器需要耗用更多碼率去記錄這些無意義的變動,令頻寬與儲存空間需求上升。防震技術令影像對震動不再敏感,既改善觀看與辨認效果,亦節省頻寬與儲存,並放寬安裝位置的限制。
EIS 的工作原理:裁切畫面,反向補償
- 預留補償餘量——感光元件輸出的完整影像中,只裁出略小的範圍作為實際輸出畫面,四周邊緣保留作補償空間。這要求感光元件解像度高於輸出解像度。
- 量度震動——內置陀螺儀(配合加速度計)實時感應攝影機的搖擺方向與幅度;由於量度來自物理感應器而非影像內容,低光環境依然準確。
- 逐格反向移動裁切範圍——攝影機向上晃,裁切範圍即向下移,如此逐格抵消震動,令輸出畫面保持穩定。
- 區分震動與真實移動——憑陀螺儀數據,系統可以分辨「攝影機本身在震」與「畫面中有物體快速移動」,避免把真實目標的移動錯誤補償掉。
整個過程純以電子方式完成,沒有任何活動部件,因此成本較低、結構簡單耐用,特別適合長期戶外運作的監控設備。
EIS 與 OIS 光學防震的分別
OIS(Optical Image Stabilization,光學防震)是另一主流方案:同樣以陀螺儀偵測震動,但補償方式是由執行器實時移動鏡片組(或感光元件本身),令光線落在感光元件上的位置保持穩定,屬機械式補償。兩者比較如下:
| 比較項目 | EIS 電子防震 | OIS 光學防震 |
| 補償方式 | 電子裁切:移動輸出畫面的裁切範圍 | 機械補償:執行器移動鏡片組或感光元件 |
| 活動部件 | 沒有,結構簡單耐用 | 有,含精密機械執行器 |
| 成本 | 較低 | 較高 |
| 視角影響 | 需裁切畫面邊緣,輸出視角略窄 | 不需裁切,視角完整 |
| 低光表現 | 陀螺儀輔助型在低光仍準確;純影像分析型會下降 | 良好,長焦距低光場景尤其有優勢 |
| 補償軸向 | 可補償上下、左右擺動,亦可補償繞光軸的旋轉(roll) | 一般補償上下(pitch)與左右(yaw)擺動 |
| 動態模糊 | 不能消除物體移動造成的模糊 | 同樣不能 |
兩者並非互相排斥,部分高階設備同時配備光學與電子防震,先由光學系統吸收大幅震動,再由電子系統修正餘下的細微晃動。