还记得当年那种画质模糊、画面抖动明显的家庭录像吗?如果你在80、90年代长大,大概对那种用便携式摄像机拍摄、晃得让人头晕的家庭聚会和度假视频印象深刻。

本质上,摄像机就是将相机与录像机合二为一的设备。它内置可充电电池、录像带插槽和肩带,多数型号还配备了光学变焦镜头和一块可翻转的小屏幕。你只需看着那块屏幕,就能清晰了解拍摄内容。
但问题在于——人手无法保持绝对稳定,手部会抖动,身体会移动,画面自然随之晃动。想要拍摄稳定画面,最原始的方法是将摄像机固定在三脚架或云台上,也就是所谓的电动稳定器。
幸运的是,1988年松下推出了PV-460 VHS摄像机,从那以后,画质飘忽不定的尴尬录像显著减少。这是全球首款搭载光学图像稳定器的摄像机,能够主动补偿手部抖动。时至今日,这一功能已成为标配——无论是智能手机还是无人机中的摄像头,都离不开这项技术。
PV-460于7月9日被授予IEEE里程碑称号,授勋仪式在日本门真市的松下博物馆举行,馆内陈列着公司的历代产品。
此次殊荣由日本IEEE关西分会赞助。
“PV-460的发布彻底改变了个人摄像领域,让人们记录旅行、活动和家庭回忆的方式焕然一新,”委员会成员在支持里程碑提名时写道。“图像稳定功能大幅降低了技术门槛,让视频创作不再只是专业人士的专利,普通人也能以全新的创作自由表达自我。除了家用场景,这项技术还在专业领域找到了关键应用,例如教育媒体和远程医疗。”
摄像机的发展历程
在1982年摄像机诞生之前,拍摄活动画面需要两件设备:一台摄像机和一台录像机,两者通过多针电缆连接。摄像机大小约等于烤面包机,而录像机则可能有手提箱那么大。操作时,一只手举着摄像机,另一只手要么提着录像机,要么扛在肩上,线缆负责将图像传输到录像带。
根据里程碑提案,PV-460的诞生离不开几项开创性创新,其中一项甚至可追溯到1950年代。
1956年,意大利制造商Durst发布了Automatica,这被公认为首款自动曝光相机。它将测光表与机械系统结合,光线变化时,相机自动调整曝光,无需手动计算。这一创新让业余爱好者也能拍出好照片。
下一项突破是自动对焦技术。1973年,科罗拉多州利特尔顿市霍尼韦尔公司的研究经理诺曼·斯塔弗发明了自动对焦。它利用传感器、控制系统和马达,自动对准选定区域。这项发明催生了早期电子自动对焦相机,摄影师从此无需手动拧动镜头。斯塔弗因此获得了1990年IEEE Masaru Ibuka消费者技术奖。
“PV-460的发布从根本上改变了个人摄像,丰富了人们拍摄旅行、活动和家庭回忆的方式。” ——里程碑赞助商
据麻省理工学院介绍,美国发明家杰罗姆·勒梅尔森被认为是摄像机技术的奠基人。在20世纪50、60年代,他提交了多项视频和音频录制设备的专利申请。1980年,他获得了便携式摄像机系统专利。1982年,JVC和索尼利用这些技术,开发了他们称作“摄像机/录像机”的产品——也就是后来的摄像机。
索尼在1983年发布了首款手持摄像机:Betamovie BMC-100P。它采用Betamax录像带,能在1.27厘米宽的盒式磁带上录制3.5小时。操作者需要将重达2.5公斤的设备扛在肩膀上拍摄。当时售价约2000美元,换算到今天约为33400美元。而且,这台机器不支持倒带和播放,只能录制。
其他电子公司,如JVC,很快推出了自己的VCR格式型号,而VCR格式最终取代了Betamax。
随着时间的推移,摄像机越做越小,但画面抖动这一老大难问题,始终未能解决。
攻克画面不稳定的难题
根据提案,松下电器的一个团队,由研究员大岛光昭带队,接下了图像稳定这一硬骨头:检测并校正摄像机的微小移动——也就是所谓的相机抖动。大岛光昭是IEEE终身高级会员,现任松下电器荣誉研究员。
“需要检测和纠正的运动包括水平、垂直和旋转运动——特别是俯仰、偏航和滚转,”里程碑赞助商写道。“旋转运动在高倍率拍摄时尤其成为画面不稳定的主因。因此,开发团队将重点放在检测旋转运动上,并开始研发角速度传感器。”
角速度传感器本质上是一个陀螺仪,用于测量物体在空间中改变方向的速度。
但当时能够检测角速度的传感器又大又贵,根本无法塞进消费级摄像机中。赞助商表示,他们需要的是既小巧又廉价的版本。
大岛和他的团队制造出了一种高性能、小尺寸、低成本的振动式陀螺仪。稳定机制包含一个微型传感器和一个光轴校正机构。
这套机构通过调整镜头或图像传感器,抵消物理偏移和振动,确保光路始终对准传感器中心——这对最大化画面清晰度和质量至关重要,里程碑赞助商写道。
“系统检测到由相机抖动引起的镜头位移,并立即进行补偿,确保视频画面稳定,”他们写道。“结果,相机抖动的影响被降到了最低,用户能轻松拍出流畅稳定的视频。”
没有大岛的图像稳定技术,PV-460就不可能于1988年诞生。
这项技术已获得专利,并被其他公司广泛授权,如今已成为各类成像设备的标准功能。
奖项与荣誉
PV-460在1988年6月首次亮相后便大受欢迎,在当年的消费电子展上收获了大量好评。
松下电器因“开发带防抖机构的VHS摄像机”,在1989年获得了R&D World杂志颁发的100 Award奖项。
大岛的研究论文《带电子图像稳定器的VHS摄像机》等,可在IEEE Xplore数字图书馆中查阅。
里程碑牌匾展示
里程碑牌匾将展示在松下博物馆一楼,该博物馆对公众开放,紧邻现已关闭的松下研究实验室——这项技术正是在那里开发的。牌匾内容如下:
1988年,松下公司推出了具有开创性的PV-460摄像机,该设备配备了图像稳定功能,可实现流畅稳定的视频拍摄。通过将微型振动结构陀螺仪传感器与光学轴校正机制相结合,PV-460消除了手部运动引起的抖动。这项专利技术的广泛国际授权,使其成为电影和数字相机、智能手机及相关成像设备的标准功能。
由IEEE历史委员会选定并经IEEE董事会批准,IEEE里程碑表彰全球范围内至少25年的杰出技术发展。里程碑计划由IEEE历史与遗产小组管理。
