CIPA是什麼？談談相機續航、防抖的測定方法

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前幾天雲點評尼康Z系的時候提到了它的續航，有朋友質疑330張的數據是不是在黑，事實上這是廠商們根據日本國際相機影像器材工業協會，也就是大家耳熟能詳的CIPA制定的相機《電池壽命測量方法》得來的標準數據，那麼，同底甚至同電池的Z7和D850為什麼會有近5.5倍的續航差距，其實也可以從CIPA的續航測試標準看出一點門道來。

CIPA的電池壽命測量方法如上圖，簡單來說就是滿電開機，電動鏡頭需要一次完整的變焦，然後開始拍攝，每張之間間隔30秒，以一張不閃光、一張閃光為節奏，總拍攝10張後關機，再開機並重複以上動作，直至電池耗盡。

這個標準制定於遙遠的2003年，那時候大家都還很年輕，這麼多年過去了，CIPA規範按在現在來看其實是有點過時的：比如很多高端相機沒有內置閃光燈，也沒有內置電動鏡頭，也壓根沒有考慮視頻功能。但那時候的主流卡片機與現代無反的共同點在於全功能都在感測器上，換句話說就是取景、對焦、測光甚至幕簾功能都是感測器包辦了，而且全程都會使用液晶屏取景，包括30秒拍攝間隔時也全都處於工作狀態，這相對於有獨立對焦、測光元件和採用光學取景的單反來說是不公平的（比如拍攝間隔期間單反感測器、液晶屏並非工作狀態），因此單反在CIPA的測試方案下先天就能更省電，而無反只能通過拚命刷製程和改進液晶屏工藝來降低工作功耗。

拿2004年的佳能20D來說明好了，使用10Wh電池的它在CIPA標準測試下續航可以達到700張（有內置閃光燈），這個測試成績已經足以碾壓當下絕大多數無反。但它的實用續航一定是明顯領先於現代無反嗎？抬起反光板拍拍試試？

佳能R無反已經正式發布了，基本可以認定為5D4的無反版，其實這一點沒啥好說的，Z7也是D850的無反版，佳能相對尼康在規格釋出上還是比較老實的，比如單反就有光學取景和液晶屏取景兩個CIPA測試成績，不然你們也沒機會去嘲笑1DX2的狗血液晶屏續航了。5D4在23℃時光學取景續航900張，液晶屏取景就只有300張了，這一點基本與目前R無反的消息一致。當然佳能的癥結在製程和工藝太老，導致速度上不去、功能跟不上，比起尼康Z來說，佳能R的試水感會更強一些。

標準化的意義提供一把尺來便於對比，但這把尺就目前來看有點老舊，理應改版了。像使用16.5Wh FZ1000電池的索尼A9 CIPA標準續航為480張，但根據我的實際使用經驗來看，結合省電功能，邊走邊拍500張的耗電量不會超過30%，一塊電池拍一天是沒什麼問題的，不過這也是得益於堆棧式感測器數字層採用了台積電16nm製程，尼康Z和佳能R甚至索尼A7R系列理論上就沒有這個優勢，尤其佳能R，一整天的拍攝可能需要多塊電池待命才行。

PS：前幾天忘了在哪看到一篇文章，中心思想是「畫幅越小速度越快越省電」，這個說法打個不恰當的比喻就是類似「妹子越年輕越好」，錯誤在於太籠統，缺乏大量前提條件，都使用LP-E6N電池的情況下，佳能6D2 CIPA續航可以到1200張，5D4就只有900張，導致差異的因素有很多，不能這樣一概而論。

接下來聊聊防抖測試的標準，無論機身還是鏡頭光學防抖，廠商都會給出一個防抖級數作為參考，比如有4級防抖的200mm鏡頭就意味著在1/100、1/50、1/25、1/12秒快門下依然可以穩定輸出不糊片。但這是按照什麼標準測試得出的？答案依然是CIPA。

防抖效率從外部因素來看主要是拍攝距離和觀看尺寸，同一顆鏡頭，目標物距離越遠，在感測器上的佔比越小，抖動的影響就越小；同一張照片，在不超過等比的情況下放得越大，或擺放距離越近，抖動的影響就越明顯……所以防抖等級的測定需要在一個恆定條件下進行，CIPA制定的標準是拍攝距離為鏡頭等效35mm焦距的20倍，比如100mm鏡頭的測試標靶就擺放在2000mm，也就是2米處進行測試。標靶也有具體的設計要求，CIPA標準如下圖：

由黑白跳變的縱橫色塊和一幅重複的照片所組成，尺寸為1000mm X 750mm。

環境設置滿足上述條件後，將待測相機擺放在振動裝置上，以三種不同的振動波形沿俯仰、水平軸進行搖擺振動，模擬手持相機的振動效果，振動方式和三種振動波形的平均振動角θ如下：

根據振動角度，我們可以計算出振動會帶來的理論動態模糊數值（Theoretical Motion Blur Amount），算式為：

單位為μm，與快門速度的關係如下圖（測試快門基數為1/等效35mm焦距）：

然後需要在完全平穩狀態下，關閉防抖後因機身其他機械結構導致的振動幅度，也就是拍攝時除了手抖之外其他導致畫面振動的因素，CIPA命名為模糊補償值（Bokh Offset Amount）。這個測試是通過標靶實拍來測定的，取俯仰、水平方向的模糊總量的平方根，每一個快門速度需要拍攝200張，200張照片的此數值再取均值而得到，單位依然是μm（注意，不是像素）。

有了模糊補償值之後，可以通過如下算式得出預估綜合模糊量（Estimated Comprehensive Bokeh Amount），並可以畫出以下曲線：

這個數值其實就是無防抖功能時的理論抖動幅度，後面會用它來計算具體防抖檔位。有了關閉防抖時的理論數據，接下來就要用開啟防抖後的實測數據，也即實測綜合模糊量（Measured Comprehensive Bokeh Amount），在振動裝置開啟的情況下進行每一檔位快門200張的拍攝（每30秒重啟相機一次以保證防抖機制正常工作），每個快門下每張照片俯仰、水平軸向的振動幅度（μm）總值的平方根，200張取均值得到，繼續畫圖可以有：

然後下圖中，虛線的預估綜合模糊量（Estimated Comprehensive Bokeh Amount）和虛線的實測綜合模糊量（Measured Comprehensive Bokeh Amount）各自減去模糊補償值（Bokh Offset Amount）後可以得到如下實線：

黑紅兩色實線分別為參考動態模糊量（Reference Motion Blur Amount）和實測動態模糊量（Measured Motion Blur Amount），而與X軸平行的正紅色虛線為CIPA的防抖性能最大容忍值：63μm，參考動態模糊量、實測動態模糊量各自與最大容忍值的交點間距（黃色雙箭頭），即為CIPA測定的防抖級數。

為什麼是63μm？根據CIPA對148mm X 210mm A5幅面有抖動照片的人工辨識，在65-80cm觀測距離下，大於10%的測試人員可以判定出70μm左右的畫面抖動（注意，這裡的μm指的是感測器上的動態模糊量度），而CIPA進一步將輸出畫面縮小到國際標準明信片的尺寸105mm X 148mm，並將觀測距離縮小到45cm，計算可知：

70μm是A5尺寸下的動態模糊辨識標準，1.433是兩個輸出幅面的對角線倍率，45cm、65cm、80cm為觀測距離並以此計算倍率，最終得到的數值就是62.6μm，取整為63μm。這裡可以簡單插一個誤區解讀：我發現不少朋友會認為高像素感測器更容易看出抖動的影響，但這實際上指的是採樣率的增加讓圖像能更進一步放大所致，比如都是在全畫幅感測器上占幅20μm X 20μm的抖動，對於6000 X 4000像素的感測器來說就是3.3 X 3.3像素，而對於9000 X 6000像素感測器而言就是5 X 5像素，後者看起來自然更大，但前提是100%放大，如果是輸出尺寸和DPI相同，兩者在視覺上是看不出抖動區別的。

所以防抖跟續航一樣，CIPA制定了一套很嚴苛的測試環境參數，可以提供給大家一個比較公平，各大品牌之間能夠直接比較的規格，但就實際應用來說顯然不會如此簡單，抖動幅度可以超過/不及CIPA標準，輸出尺寸、觀看距離也同樣會明顯區別與CIPA標準，因此防抖級數很多時候是參考作用，可以體現廠商的製造水平，實際使用應以實際情況來定奪。

本來還想寫ISO標定，發現可能會洋洋洒洒一大篇，那就先挖坑，有機會再來聊吧。