CIPA是什么？谈谈相机续航、防抖的测定方法

前几天云点评尼康Z系的时候提到了它的续航，有朋友质疑330张的数据是不是在黑，事实上这是厂商们根据日本国际相机影像器材工业协会，也就是大家耳熟能详的CIPA制定的相机《电池寿命测量方法》得来的标准数据，那么，同底甚至同电池的Z7和D850为什么会有近5.5倍的续航差距，其实也可以从CIPA的续航测试标准看出一点门道来。

CIPA的电池寿命测量方法如上图，简单来说就是满电开机，电动镜头需要一次完整的变焦，然后开始拍摄，每张之间间隔30秒，以一张不闪光、一张闪光为节奏，总拍摄10张后关机，再开机并重复以上动作，直至电池耗尽。

这个标准制定于遥远的2003年，那时候大家都还很年轻，这么多年过去了，CIPA规范按在现在来看其实是有点过时的：比如很多高端相机没有内置闪光灯，也没有内置电动镜头，也压根没有考虑视频功能。但那时候的主流卡片机与现代无反的共同点在于全功能都在传感器上，换句话说就是取景、对焦、测光甚至幕帘功能都是传感器包办了，而且全程都会使用液晶屏取景，包括30秒拍摄间隔时也全都处于工作状态，这相对于有独立对焦、测光元件和采用光学取景的单反来说是不公平的（比如拍摄间隔期间单反传感器、液晶屏并非工作状态），因此单反在CIPA的测试方案下先天就能更省电，而无反只能通过拼命刷制程和改进液晶屏工艺来降低工作功耗。

拿2004年的佳能20D来说明好了，使用10Wh电池的它在CIPA标准测试下续航可以达到700张（有内置闪光灯），这个测试成绩已经足以碾压当下绝大多数无反。但它的实用续航一定是明显领先于现代无反吗？抬起反光板拍拍试试？

佳能R无反已经正式发布了，基本可以认定为5D4的无反版，其实这一点没啥好说的，Z7也是D850的无反版，佳能相对尼康在规格释出上还是比较老实的，比如单反就有光学取景和液晶屏取景两个CIPA测试成绩，不然你们也没机会去嘲笑1DX2的狗血液晶屏续航了。5D4在23℃时光学取景续航900张，液晶屏取景就只有300张了，这一点基本与目前R无反的消息一致。当然佳能的症结在制程和工艺太老，导致速度上不去、功能跟不上，比起尼康Z来说，佳能R的试水感会更强一些。

标准化的意义提供一把尺来便于对比，但这把尺就目前来看有点老旧，理应改版了。像使用16.5Wh FZ1000电池的索尼A9 CIPA标准续航为480张，但根据我的实际使用经验来看，结合省电功能，边走边拍500张的耗电量不会超过30%，一块电池拍一天是没什么问题的，不过这也是得益于堆栈式传感器数字层采用了台积电16nm制程，尼康Z和佳能R甚至索尼A7R系列理论上就没有这个优势，尤其佳能R，一整天的拍摄可能需要多块电池待命才行。

PS：前几天忘了在哪看到一篇文章，中心思想是“画幅越小速度越快越省电”，这个说法打个不恰当的比喻就是类似“妹子越年轻越好”，错误在于太笼统，缺乏大量前提条件，都使用LP-E6N电池的情况下，佳能6D2 CIPA续航可以到1200张，5D4就只有900张，导致差异的因素有很多，不能这样一概而论。

接下来聊聊防抖测试的标准，无论机身还是镜头光学防抖，厂商都会给出一个防抖级数作为参考，比如有4级防抖的200mm镜头就意味着在1/100、1/50、1/25、1/12秒快门下依然可以稳定输出不糊片。但这是按照什么标准测试得出的？答案依然是CIPA。

防抖效率从外部因素来看主要是拍摄距离和观看尺寸，同一颗镜头，目标物距离越远，在传感器上的占比越小，抖动的影响就越小；同一张照片，在不超过等比的情况下放得越大，或摆放距离越近，抖动的影响就越明显……所以防抖等级的测定需要在一个恒定条件下进行，CIPA制定的标准是拍摄距离为镜头等效35mm焦距的20倍，比如100mm镜头的测试标靶就摆放在2000mm，也就是2米处进行测试。标靶也有具体的设计要求，CIPA标准如下图：

由黑白跳变的纵横色块和一幅重复的照片所组成，尺寸为1000mm X 750mm。

环境设置满足上述条件后，将待测相机摆放在振动装置上，以三种不同的振动波形沿俯仰、水平轴进行摇摆振动，模拟手持相机的振动效果，振动方式和三种振动波形的平均振动角θ如下：

根据振动角度，我们可以计算出振动会带来的理论动态模糊数值（Theoretical Motion Blur Amount），算式为：

单位为μm，与快门速度的关系如下图（测试快门基数为1/等效35mm焦距）：

然后需要在完全平稳状态下，关闭防抖后因机身其他机械结构导致的振动幅度，也就是拍摄时除了手抖之外其他导致画面振动的因素，CIPA命名为模糊补偿值（Bokh Offset Amount）。这个测试是通过标靶实拍来测定的，取俯仰、水平方向的模糊总量的平方根，每一个快门速度需要拍摄200张，200张照片的此数值再取均值而得到，单位依然是μm（注意，不是像素）。

有了模糊补偿值之后，可以通过如下算式得出预估综合模糊量（Estimated Comprehensive Bokeh Amount），并可以画出以下曲线：

这个数值其实就是无防抖功能时的理论抖动幅度，后面会用它来计算具体防抖档位。有了关闭防抖时的理论数据，接下来就要用开启防抖后的实测数据，也即实测综合模糊量（Measured Comprehensive Bokeh Amount），在振动装置开启的情况下进行每一档位快门200张的拍摄（每30秒重启相机一次以保证防抖机制正常工作），每个快门下每张照片俯仰、水平轴向的振动幅度（μm）总值的平方根，200张取均值得到，继续画图可以有：

然后下图中，虚线的预估综合模糊量（Estimated Comprehensive Bokeh Amount）和虚线的实测综合模糊量（Measured Comprehensive Bokeh Amount）各自减去模糊补偿值（Bokh Offset Amount）后可以得到如下实线：

黑红两色实线分别为参考动态模糊量（Reference Motion Blur Amount）和实测动态模糊量（Measured Motion Blur Amount），而与X轴平行的正红色虚线为CIPA的防抖性能最大容忍值：63μm，参考动态模糊量、实测动态模糊量各自与最大容忍值的交点间距（黄色双箭头），即为CIPA测定的防抖级数。

为什么是63μm？根据CIPA对148mm X 210mm A5幅面有抖动照片的人工辨识，在65-80cm观测距离下，大于10%的测试人员可以判定出70μm左右的画面抖动（注意，这里的μm指的是传感器上的动态模糊量度），而CIPA进一步将输出画面缩小到国际标准明信片的尺寸105mm X 148mm，并将观测距离缩小到45cm，计算可知：

70μm是A5尺寸下的动态模糊辨识标准，1.433是两个输出幅面的对角线倍率，45cm、65cm、80cm为观测距离并以此计算倍率，最终得到的数值就是62.6μm，取整为63μm。这里可以简单插一个误区解读：我发现不少朋友会认为高像素传感器更容易看出抖动的影响，但这实际上指的是采样率的增加让图像能更进一步放大所致，比如都是在全画幅传感器上占幅20μm X 20μm的抖动，对于6000 X 4000像素的传感器来说就是3.3 X 3.3像素，而对于9000 X 6000像素传感器而言就是5 X 5像素，后者看起来自然更大，但前提是100%放大，如果是输出尺寸和DPI相同，两者在视觉上是看不出抖动区别的。

所以防抖跟续航一样，CIPA制定了一套很严苛的测试环境参数，可以提供给大家一个比较公平，各大品牌之间能够直接比较的规格，但就实际应用来说显然不会如此简单，抖动幅度可以超过/不及CIPA标准，输出尺寸、观看距离也同样会明显区别与CIPA标准，因此防抖级数很多时候是参考作用，可以体现厂商的制造水平，实际使用应以实际情况来定夺。

本来还想写ISO标定，发现可能会洋洋洒洒一大篇，那就先挖坑，有机会再来聊吧。