Что такое стабилизатор изображения в фотоаппарате
Для чего нужен стабилизатор изображения в фотоаппарате и что это такое? С применением новых технологий фотокамеры становятся все легче и при работе с ними очень большая вероятность получить нечеткое изображения из-за дрожания рук или других случайных факторов влияющих на устойчивое положение объектива, особенно при съемке отдаленных объектов при их увеличении. Вот для решения таких проблем и применяется такое устройство фотокамеры как стабилизатор изображения (в некоторых фирмах может применяться название: компенсатор колебаний).
Конечно, отлично со стабилизацией изображения справляется штатив, но его применение из-за размеров не всегда оправдано, и штатив невозможно всегда носить с собой. Но если есть возможность, то отказываться от штатива для фотоаппарата не стоит.
Еще один простой способ стабилизации это уменьшить выдержку до величины меньшей обратному от фокусного расстояния (например, при фокусном расстоянии 108 мм выдержка должна быть меньше чем 1/125) и увеличить чувствительность, но при этом может появиться зернистость на изображении. Да и уменьшать выдержку не всегда позволяет малая освещенность.
Стабилизатор изображения может быть оптический или цифровой.
Оптическая система
При оптической стабилизации идет работа с блоком линз, то есть они сдвигаются на необходимое расстояние в сторону противоположную движению самой фотокамеры.
Такие устройства по цене больше других. Но преимуществом оптической системы может служить то, что стабилизированное изображение, которое попадает на матрицу, передается и в видоискатель и в систему автофокуса.
Так же еще есть система на основе перемещения матрицы. Эта система позволяет использовать почти любые объективы (уже не обязательна система оптической стабилизации в объективе), что важно для фотоаппаратов со сменными объективами, ведь объективы не дешевы. Но при такой стабилизации в видоискатель и в систему авто фокуса будет попадать нестабилизированное изображение и при большом фокусном расстоянии такая система теряет свою эффективность, потому что на больших расстояниях от объекта матрице приходиться слишком быстро двигаться и она перестает успевать за движением изображения.
Оптический стабилизатор изображения
Оптический стабилизатор не влияет на качество фотографии и хорошо работает при любом увеличении. Но из-за него может увеличиться размер фотокамеры и увеличиться его энергопотребление.
Цифровая система
При цифровой стабилизации (EIS Electronic (Digital) Image Stabilizer) идет вычисление сдвига процессором с помощью программ записанных в фотоаппарат, при этом теряется часть информации по краям матрицы.
То есть снимается изображение больше по размеру, чем мы видим на фотографии и при смещении фотокамеры видимая область изображения имеет возможность смещаться на матрице в противоположную сторону, но в пределах фактически снятого изображения.
Анализ сдвига идет на основе алгоритмов видеоанализа, которые могут распознать сдвиг изображения и компенсировать его. Для того, что бы не было дергания картинки при съемке в стабилизатор должны быть встроены функции, позволяющие отличить движущийся объект от движения камеры, то есть подвижные объекты не должны влиять на стабилизацию изображения.
Недостатком цифрового стабилизатора изображения является его плохая работа совместно с цифровым увеличением, проявляющаяся в появлении помех на изображении.
Дополнительно о стабилизации изображения
Для работы стабилизаторов в фотоаппарат встроены сенсоры, которые регистрируют смещение фотокамеры и его скорость и выдают сигналы или приводам для смещения элемента стабилизации или процессору для дальнейшей обработки в случае цифровой стабилизации.
Система стабилизации изображения позволяет подавить вибрации амплитудой 0,6-0,8 мм.
Применение систем стабилизации изображения позволяет увеличивать значение выдержки на 3-4 ступени, что позволит снимать при плохом освещении и при больших расстояниях до объекта.
Впервые оптический стабилизатор изображения был применен фирмой Canon в 1994 году. И получил он название: Image Stabilization (IS).
Другие фирмы тоже начали использовать такое новшество и по-своему называли его:
- Nikon — Vibration Reduction (VR),
- Panasonic — MEGA O.I.S.(Optical Image Stabilizer),
- Sony — Optical Steady Shot.
Стабилизацию на основе подвижной матрицы впервые применила фирма Konica Minolta в 2003 году, тогда она называлась Anti-Shake (антитряска).
Другие фирмы тоже выпускали такие системы и так называли ее:
- Sony — Super Steady Shot (SSS) — переработанная система Anti-Shake,
- Pentax — Shake Reduction (SR) — разработка Pentax,
- Olympus — Image Stabilizer (IS) — применяется в некоторых моделях зеркальных фотокамер и «ультразумах» Olympus.
Оптический стабилизатор изображения показывает лучшие результаты, чем цифровой. И при наличии средств и не строгом требовании к размерам аппарата выбирайте фотокамеру с оптической стабилизацией изображения.
Победители выставки EISA-2014.
Как выбрать фотоаппарат по характеристикам.
Характеристики основных узлов.
vybrat-tekhniku.ru
Оптическая и цифровая стабилизация изображения. В чем разница?
Оптическая и цифровая стабилизация изображения
Оптическая и цифровая стабилизация изображения, в чем же существенная разница? Если вы когда-либо пытались снимать видео на своем телефоне во время ходьбы, вы знаете, что удерживать хорошее изображение не легко. Существуют технологии, предназначенные для уменьшения эффекта дрожания рук. Есть два разных подхода к его реализации.
Оптическая стабилизация изображения пришла из мира неподвижной фотографии. Для этого используются сложные аппаратные механизмы внутри объектива. Благодаря им изображение сохраняется неподвижным и обеспечивает их резкость. Такой метод существует уже давно. Он был адаптирован и миниатюризирован к смартфонам для съемки видео не так недавно.
Цифровая стабилизация изображения — это скорее программный трюк, как «цифровой зум».
Давайте посмотрим, как они работают и как они применяются.
Оптическая стабилизация изображения: стабилизатор для вашего объектива
Оптическая и цифровая стабилизация изображения
Объектив камеры с оптической стабилизацией изображения имеет внутренний двигатель. Он физически перемещает один или несколько элементов стекла внутри объектива, когда камера фокусирует и записывает снимок. Это приводит к стабилизирующему эффекту, противодействующему движению объектива и камеры. Позволяет записывать более резкое, менее размытое изображение. Это, в свою очередь, позволяет фотографировать в плохих условиях освещенности или при более низком значении F-stop.
Оптическая стабилизация изображения обычно ограничивалась высококачественными фотокамерами и видеокамерами. Сегодня, технология была достаточно упрощена и теперь доступна на потребительском уровне. Это означает, что в некоторых смартфонах есть крошечный элемент движущегося стекла. Если на вашем телефоне есть объектив OIS, вы можете поднести его к уху и немного встряхнуть. Вы услышите, как стабилизирующий элемент издает звук в модуле камеры.
Пример крошечного элемента OIS модуля камеры телефона.
Обладая гораздо меньшими объективами и датчиками, функция OIS на телефонах менее эффективна, чем в Pro-оборудовании. Однако, она помогает вам делать более четкие фотографии и видео. Наиболее заметные телефоны с оптической стабилизацией изображения — это:
- iPhone 6+ и более поздние версии
- Samsung Galaxy S7 и более поздние версии
- LG G-series
- Pixel 2 от Google и т.д.
Цифровая стабилизация изображения: программное обеспечение для обрезки видео
Оптическая и цифровая стабилизация изображения
С помощью дополнительного программного обеспечения компьютеры могут автоматически применять технологию обрезки и перемещения видео. Программное обеспечение для редактирования видео, как правило, достигает эффекта путем обрезки или масштабирования полноразмерного видео и динамической покадровой стабилизации. Такое программное обеспечение — это:
- Adobe Premiere
- Final Cut Pro
- Sony Vegas т.д.
Пример автоматического эффекта стабилизации
Чтобы стабилизировать дрожащее видео, нужно вырезать разделы видео на границах, которые «крутятся» вокруг каждого основного объекта и фона. В результате — видео выглядит более стабильным. Это оптическая иллюзия: изображения настраивается, чтобы компенсировать дрожание. Результат — вы видите «гладкое» видео.
Подобно оптической стабилизации изображения, программное обеспечение для последующей обработки становится все дешевле и более распространено. Можно даже использовать бесплатную встроенную стабилизацию. Например, встроенные в некоторые платформы, такие как YouTube и Instagram. Существует ограничение, насколько эффект может быть применен. Ограничение связано с увеличением масштаба видео, чтобы компенсировать дрожание камеры. Чем больше вы увеличите масштаб изображения, тем ниже будет качество конечного видео.
Автоматическая стабилизация видео при его записи
Оптическая и цифровая стабилизация изображения
Имея продвинутое программное обеспечение, которое обнаруживает части изображения и их движение, вы можете автоматически стабилизировать видео уже при его записи. Программное обеспечение записывает изображение на датчик камеры для каждого кадра. Оно автоматически определяет, как камера дрожит по отношению к основному объекту и фону. После, обрезает видео до нужного размера.
Стабилизация цифрового изображения — это использование инструментов обрезки видео. Автоматически и сразу. Без необходимости дополнительного программного обеспечения после записи видео.
Такая технология не нуждается в каких-либо дополнительных движущихся частях и механизмов объектива. Это делает ее более дешевой в производстве. Она не так эффективна, как оптически стабилизированная линза. Требует более совершенной компьютеризированной обработки для применения инструментов обрезки в реальном времени. Однако. при правильной комбинации аппаратного и программного обеспечения — эффекты могут быть замечательными.
Видео новейших технологий стабилизации цифровых изображений в новой серии GoPro 7 .
Стабилизация электронного изображения
Оптическая и цифровая стабилизация изображения
GoPro 7, как и его предшественники, не имеет каких-либо движущихся частей стабилизации в самой камере. Видео не было стабилизировано дополнительным программным обеспечением, таким как Premiere или Final Cut. Все это видео снимается непосредственно с камеры. При этом автоматически применяется обрезка, чтобы компенсировать дрожание и вибрацию. Это не идеально — но достаточно, чтобы полностью удалить тряску с велосипеда, идущего вниз по лестнице. Это впечатляющее улучшение по сравнению с нестабильной камерой без затрат или времени. GoPro имеет встроенную цифровую стабилизацию изображения. Она доступна и на других камерах.
Цифровая стабилизация изображения также может применяться и к видео на телефонах. Google использовал только программную систему. Она называется «EIS» или «стабилизация электронного изображения». Сегодня большинство телефонов высокого класса имеют небольшой уровень цифровой стабилизации. Samsung отмечает, что в Galaxy Note 8, Galaxy S9 и Galaxy S9 + одновременно используются оптическая и цифровая стабилизация изображения. При этом, существует большой минус для цифровой стабилизации изображения. В отличие от системы оптической стабилизации, она не может применяться к неподвижным изображениям. Поскольку цифровая стабилизация изображения основана на обрезке серии неподвижных кадров — она просто не работает ни на одном из них.
Оптическая и цифровая стабилизация изображения
Читать еще:
www.220-pro.ru
Цифровая стабилизация изображения со стационарных камер — корреляционный подход
Введение
Данную статью я решил написать после прочтения статьи «Массивно-параллельная стабилизация изображения», в которой описывается алгоритм для стабилизации изображения с поворотных камер. Дело в том, что в свое время мной был реализован алгоритм для стабилизации изображения со стационарных камер, который используется в IP-видеосервере MagicBox и некоторых других продуктах компании Синезис, в которой я работаю по настоящее время. Алгоритм получился достаточно удачным по своим скоростным характеристикам. В частности, в нем очень эффективно реализован алгоритм поиска смещения текущего изображения относительно фона. Эта эффективность позволила задействовать основные его элементы (конечно с некоторыми модификациями) для сопровождения объектов, а также для проверки их на неподвижность.
Алгоритм стабилизации включает в себя следующие основные элементы: обнаружение смещения для текущего кадра, компенсация данного смещения и периодическое обновление фона, относительно которого происходит стабилизация. Ниже я подробно распишу каждый из них.
Рис. 1 Стабилизация изображения иногда очень полезна.
Обнаружение смещения текущего кадра
Базовый подход, на котором основывается корреляционный подход по определению смещения, можно кратко описать так:
1) Берется центральная часть фонового изображения. Величина отступа определяется максимальным возможным смещением, которое мы хотим определить. Центральная часть не должна быть слишком маленькой, иначе у корреляционной функции (смотри ниже) не будет хватать данных для стабильной работы.
2) На текущем кадре выбирается часть такого же размера, но смещенная относительно центра картинки.
3) Для каждого смещения рассчитывается некоторая метрика, описывающая корреляцию центральной части фона и текущего изображения. Для этого может быть использована, например, сумма квадратов разности для каждой точки этих двух изображений или, например, сумма абсолютной разности для каждой точки.
4) Смещение, для которого корреляция максимальна (меньше сумма квадратичных разностей или сумма абсолютных разностей), и будет искомым смещением.
Рис. 2 Смещение текущего кадра относительно фона.
Естественно, что если такой подход применить в лоб, то скорость работы алгоритма будет катастрофически низкой, даже не смотря на то, что скорость работы корреляционной функций может быть очень высока. Это не удивительно, так как нам нужно будет перебирать все варианты возможного смещения изображений относительно друг друга (сложность алгоритма можно оценить как O(n^2), где n – число точек изображения).
Первой оптимизацией является использование не полного перебора всех возможных вариантов, а использование метода градиентного спуска: в начале, рассчитывается корреляция в области 3х3 для нулевого смещения, затем выбирается смещение с максимальной корреляцией и процесс повторяется до тех пор, пока не будет обнаружен локальный максимум. Данный метод значительно быстрее, но в худшем случае больших смещений он будет иметь сложность O(n^1.5), что тоже не приемлемо.
Рис.3 Поиск максимума корреляционной функции. Градиентный спуск.
Выходом из этой ситуации является использование многомасштабных изображений (каждый уровень масштабирования уменьшает изображение в два раза). Теперь искать локальный максимум корреляции мы будем искать для максимального масштаба, а затем на меньших масштабах его последовательно уточнять. Таким образом, сложность алгоритма уменьшается до O(n), что уже вполне приемлемо.
Рис.4 Многомасштабное изображение.
Субпиксельная точность
Если компенсировать дрожание изображения с камеры с точностью до пиксела, то стабилизированное изображение будет все равно весьма заметно дергаться. К счастью это можно исправить. Если внимательно проанализировать окрестность корреляционной функции вблизи максимума (см. рис 3), то можно заметить, что значения функции не симметричны относительно максимума, что говорит о том, что максимум располагается не в точке (3, 2), где-то между ней, и точкой (1, 4). Если аппроксимировать поведение корреляционной функции вблизи максимума параболоидом A*x^2 + B*x*y + C*y^2 + D*x + E*y + F = 0, то задача уточнения координат максимума сведется к подбору таких параметров параболоида, при которых его отклонение от фактических значений в известных точках минимально. Опыт подсказывает, что точность получаемого таким образом уточнения будет порядка 0.1-0.2. При компенсации дрожания с такой точностью, стабилизированное изображение уже практически не дергается.
Компенсация смещения
Компенсацию смещения для целого сдвига выполняем следующим образом: смещаем текущее изображение на найденный сдвиг с противоположным знаком. Пустые области, возле края заполняем фоном. Для субпиксельного сдвига компенсацию выполняем методом билинейной интерполяции. При этом, однако, возможно небольшое размытие стабилизированного изображения. Если это критично, то можно применять бикубическую интерполяцию.
Обновление фона
В качестве фона можно использовать просто любой предыдущий кадр. Однако, качество стабилизации заметно улучшается, если в качестве фона использовать усредненное по многим кадра изображение. Фон желательно периодически обновлять, чтобы компенсировать возможные изменения освещенности на сцене. При обновлении фона нужно удостовериться, что фоновое значение достаточно контрастно и неоднородное. В противном случае, корреляционная функция не будет иметь четкого максимума, что сильно снизит точность работы стабилизатора. Также весьма нежелательно, чтобы на фоне присутствовали движущиеся объекты.
Работа в паре с детектором движения
Если стабилизатор работает в паре с детектором движения, то процесс обновления фона для него значительно упрощается. Обычно детектор движения уже имеет в своем составе усредненный по многим кадрам фон, относительно которого он определяет наличие движения. Этот же фон можно использовать и для работы стабилизатора. Стабилизированное изображение от стабилизатора в свою очередь уменьшает число ложных срабатываний детектора движения. Также можно использовать тот факт, что детектор движения в процессе своей работы получает маску областей с наличием движения. Эту маску полученную детектором движения на прошлом кадре, можно использовать при вычислении корреляционной функции для исключения областей с движением. Что также положительно сказывается на работе стабилизатора изображения.
Плюсы предложенного подхода:
1) Высокая скорость работы алгоритма. В частности, для стабилизации изображения разрешением 1280×720 в формате BGRA32 на процессоре Core i7-4470 (задействовано 1 ядро) алгоритму требуется 1.5 миллисекунды.
2) Компенсация дрожания камеры с субпиксельной точностью.
Недостатки предложенного подхода
1) Стабилизация изображения в текущей реализации возможна только для стационарных камер.
2) Обнаруживается и компенсируется только пространственный сдвиг камеры, вращения камеры не компенсируются.
3) Фон должен быть достаточно четким и неоднородным, иначе корреляционной функции будет не за что зацепиться. Поэтому в темноте или в условиях тумана стабилизация будет плохо работать.
4) Фон должен быть неподвижным. Работа стабилизатора на фоне бегущих волн также невозможна.
Замечания по практической реализации
Для начала отметим, что для определения сдвига вполне достаточно использования только серого изображения, цветовые характеристики практически не влияют на точность, но естественно замедляют расчеты.
При реализации стабилизатора желательно использовать оптимизированные функции для работы с изображениями. Я для этих целей использовал библиотеку Simd. В ней в частности можно найти:
1) SimdAbsDifferenceSum и SimdAbsDifferenceSumMasked — для расчета корреляционной функции.
2) SimdReduceGray2x2, SimdReduceGray3x3, SimdReduceGray4x4 и SimdReduceGray5x5 — для построения многомасштабных изображений.
3) SimdBgrToGray — для получения серого изображения.
4) SimdShiftBilinear — для компенсации сдвига.
Посмотреть результат работы алгоритма
Пример 1:
Пример 2:
habr.com
Стабилизация изображения в фотоаппарате
Современная фотографическая техника обладает высокоточными затворами, которые обеспечивают большой диапазон выдержек. Съёмку при слабом уровне освещённости приходится выполнять, используя длительные выдержки, чтобы получить нормальное качество изображения. В этом случае неизбежно смазывание картинки от вибрации и небольших движений рук. Чтобы этого избежать, фотоаппараты оборудуются разными устройствами. Одно из таких устройств – стабилизатор изображения. Далее мы разберемся в том, что такое стабилизация изображения при съёмке и рассмотрим ее разновидности и принципы действия.
Разновидности стабилизации
Какой бы опытный фотограф ни был, при фотографировании на выдержках продолжительнее 1/60 секунды редко удаётся избежать вибрации и лёгкого смещения фотоаппарата от точки съёмки. В результате изображение получается смазанным. Если такой эффект не использован специально, в творческих целях, чтобы подчеркнуть скорость быстро движущегося объекта, нечёткие фотографии отправляются в брак. Чтобы корректировать вибрацию фотоаппарата используются устройства стабилизации. Ими оснащаются практически все фотокамеры. Компенсация смещения фотоаппарата осуществляется за счёт принципиально разных систем. Стабилизаторы изображения могут быть трёх видов:
- Оптические;
- Матричные;
- Цифровые.
Первый вид стабилизации не имеет отношения к фотоаппарату, так как вся система установлена в объективе. Матричные и цифровые системы входят в конструкцию фотокамеры. Каждая из схем имеет свои достоинства и недостатки.
Электронная стабилизация фотографии
Оптическая и матричная система компенсации “шевеленки”относятся к электронным. Но реализуются совершенно разными способами.
Принцип оптической стабилизации
Оптический стабилизатор вмонтирован в объектив фотоаппарата. Эта система подразумевает установку дополнительных элементов в конструкцию. На корпусе объектива находится переключатель, позволяющий отключить систему оптической стабилизации или, в некоторых случаях, отключить ее по какой-то из осей. Принцип действия стабилизатора основан на отслеживании перемещения фотоаппарата в разных плоскостях. Для этого в объективе установлена подвижная линза или система линз, а так же датчики угловой скорости, которые отслеживают малейшие перемещения фотокамеры по вертикали и горизонтали. Сигналы, поступающие с датчиков, обрабатываются микросхемой, которая управляет работой миниатюрных электромагнитов. Перемещая линзы, система оптической стабилизации компенсирует отклонения фотоаппарата от точки фокуса. В результате изображение получается резким и не смазанным даже на продолжительных выдержках.
Датчики перемещения работают на основе сверхлёгких пьезоэлектрических гироскопов, а поступающие с них данные контроллер обрабатывает с частотой до 1000 раз в секунду. Это позволяет электромагнитам оперативно корректировать все случайные перемещения фотоаппарата. Оптический стабилизатор обладает следующими достоинствами:
- Хорошая эффективность при съёмке телеобъективами;
- Возможность выиграть 2-4 ступени выдержки;
- В видоискатель попадает уже стабилизированное изображение.
С объективом 100 мм следует работать на выдержках 1/100 секунды или более коротких. Использование оптического стабилизатора позволяет получить хорошие кадры при интервалах 1/30-1/20. На выдержках от 1/500 и короче, его можно отключить, так как вибрация фотокамеры на снимках будет незаметной. При продолжительных интервалах, более 1/4 секунды, компенсация так же отключается. Включенный стабилизатор может сам стать источником вибраций, которые скажутся на качестве фотографии. К недостаткам оптических систем относятся:
- Высокая стоимость и увеличнные размеры и вес объективов;
- Посторонние шумы при работе;
- Ухудшение боке;
- Повышенное энергопотребление.
Посторонние звуки могут негативно повлиять только на качество видео, которое снимается фотоаппаратом. Объективы с наличикм компенсации шевеленки не подойдут фотографам, снимающим с боке, так как эта система делает края размытых пятен более резкими и чётко очерченными, что может нарушить замысел художника. Ещё один недостаток связан с повышением энергопотребления. Аккумулятор фотоаппарата будет разряжаться гораздо быстрее, чем без стабилизатора. При этом стоит понимать, что присутствующую систему компенсации шевеленки всегда можно отключить, тем самым избавиться от почти от всех перечисленных компромиссов.
Принцип матричной стабилизации
Матричная система стабилизации установлена в корпусе фотоаппарата. Это особенно удобно для фотографов, часто пользующихся сменной оптикой. В этом случае перемещается не блок линз объектива, а матрица фотоаппарата. Принцип работы матричной и оптической схем примерно одинаков. Датчики отслеживают вибрацию фотокамеры, а электромагниты двигают матрицу. Главным достоинством матричной стабилизации является то, что снимать можно на самые дешёвые объективы. Картинка в любом случае получится нормальной. Существенный недостаток определяется невозможностью компенсации смазанного изображения на некоторых типах объективов. Матрица просто не успевает реагировать и перемещаться на большие расстояния, определяемые колебаниями фотоаппарата.
Цифровая стабилизация изображения
Достоинством цифрового подавления шевеленки является её низкая стоимость. Она не требует от производителя никаких затрат, поэтому цифровая стабилизация широко применяется не только в фотоаппаратах, но и в мобильных телефонах.
Минусами же является невысокое качество стабилизации и ухудшение общего качества снимка. Цифровой алгоритм не всегда может правильно обработать фотографию и на некоторых кадрах эффект смазывания будет сохранён.
Какая из систем стабилизации лучше
Цифровой компенсацией шевеленки оснащаются все бюджетные камеры карманного формата, некоторые модели экшн-камер, видеокамер и мобильных телефонов. В моделях высокого уровня цифровая стабилизация может быть выполнена в виде отдельной опции, которую можно отключить. Цифровой стабилизатор надёжен, так как в нём отсутствуют механические детали, и не повышает стоимости фотокамеры. Вместе с тем, качество фотостабилизации невысокое. Оптический механизм, установленный в объективах, несмотря на ряд недостатков, может считаться более эффективной системой, чем цифровой и матричный.
Несмотря на мощную рекламную поддержку объективов со встроенным стабилизатором, большинство опытных фотографов предпочитают использовать оптику без этой системы. Если объектив оборудован стабилизатором, он должен быть всегда выключен и включаться только по необходимости. Дело в том, что включенная система стабилизации не позволяет добиться того, что профессионалы называют кристальной резкостью. Это хорошо заметно на двух одинаковых фотографиях, одна из которых сделана с включенным оптическим стабилизатором, а вторая без него. Тем не менее, тем, кто много и часто снимает для домашнего фотоальбома, включенная компенсация позволит получать фотографии хорошего уровня.
my-photocamera.ru
Оптическая стабилизация — это… Что такое Оптическая стабилизация?
Снимки с и без системы стабилизации
Стабилизация изображения — это технология, применяемая в фото- и видеосъёмочной технике, механически компенсирующая собственные угловые движения камеры для предотвращения смазывания изображения при больших выдержках («шевелёнки»).
Система стабилизации не рассчитана на компенсацию движения объекта съёмки и, по сути дела, служит заменой штативу в некотором диапазоне условий съёмки.
Возможности систем стабилизации изображения ограничены. По самым оптимистическим данным, выигрыш в величине допустимой выдержки составляет 8-16 раз (3-4 ступени экспозиции).
Тем не менее, в целом ряде случаев автоматическая стабилизация бывает крайне полезна, позволяя увеличить выдержку на эти самые 3-4 ступени и спокойно снимать с рук в таких условиях освещения и на таких фокусных расстояниях объектива, когда без стабилизатора понадобился бы фотоштатив. Кроме того, иногда стабилизация позволяет избежать «принудительного» увеличения чувствительности матрицы, приводящего к росту уровня шумов.
Цифровая стабилизация изображения — технология обработки изображения в видеосъёмочной аппаратуре, позволяющая (помимо компенсации движения камеры) полностью или частично компенсировать движение одного из объектов в кадре и улучшить качество изображения благодаря меньшей смазанности сюжетно важных деталей.
Стабилизатор изображения — общее наименование всех частей камеры, осуществляющих стабилизацию изображения.
Технологии нашли применение в фотографии, видеосъёмке, в конструкции астрономических телескопов, биноклей. Наибольшее значение стабилизация имеет в случае опасности смещения камеры при съёмке, при большой выдержке и значительном фокусном расстоянии объектива. В видеокамерах движение камеры вызывает видимое колебание кадра к кадру. В астрономии толчки аппаратуры вызывают колебания линз, которые вызывают проблемы с регистрацией положения объектов в связи со смещениями изображений от номинального положения на фокальной плоскости.
«Шевелёнка» и «сдёргивание кадра»
Шевелёнка, смаз, стряхивание, сдёргивание (прост.) — фотографический дефект, смазанность, нерезкость изображения, вызванная движением аппарата или объекта съёмки при экспонировании.
Работа системы стабилизации
Стабилизаторы изображения бывают оптическими, с подвижной матрицей и электронными (цифровыми).
Датчик стабилизатора изображения
В фотоаппарат встроены специальные сенсоры, работающие по принципу гироскопов или акселерометров. Эти сенсоры постоянно определяют углы поворота и скорости перемещения фотоаппарата в пространстве и выдают команды электрическим приводам, которые отклоняют стабилизирующий элемент объектива или матрицу. При электронной (цифровой) стабилизации изображения углы и скорости перемещения фотоаппарата пересчитываются процессором, который устраняет сдвиг.
Оптический стабилизатор изображения
В 1994 году фирмой Canon была представлена технология, получившая название OIS (англ. Optical Image Stabilizer — оптический стабилизатор изображения). Стабилизирующий элемент объектива, подвижный по вертикальной и горизонтальной осям, по команде с сенсоров отклоняется электрическим приводом системы стабилизации так, чтобы проекция изображения на плёнке (или матрице) полностью компенсировала колебания фотоаппарата за время экспозиции. В результате при малых амплитудах колебаний фотоаппарата проекция всегда остаётся неподвижной относительно матрицы, что и обеспечивает картинке необходимую чёткость. Однако наличие дополнительного оптического элемента снижает светосилу объектива.
Технология оптической стабилизации была подхвачена другими производителями и хорошо зарекомендовала себя в целом ряде телеобъективов и камер (Canon, Panasonic). Разные производители называют свою реализацию оптической стабилизации по-разному:
- Canon — Image Stabilization (IS)
Для плёночных фотоаппаратов OIS — единственная технология борьбы с «шевелёнкой».
Стабилизатор изображения с подвижной матрицей
Специально для цифровых фотоаппаратов компания Konica Minolta разработала технологию стабилизации (англ. Anti-Shake — антитолчок), впервые применённую в 2003 году в фотокамере Dimage A1. В этой системе движение фотоаппарата компенсирует не оптический элемент внутри объектива, а его матрица, закреплённая на подвижной платформе.
Объективы становятся дешевле, проще и надёжнее, стабилизация изображения работает с любой оптикой. Это важно для зеркальных фотоаппаратов, имеющих сменную оптику. Стабилизация со сдвигом матрицы, в отличие от оптической, не вносит искажений в картинку (быть может кроме вызванных неравномерной резкостью объектива) и не влияет на светосилу объектива. В то же время считается, что стабилизация сдвигом матрицы менее эффективна, нежели оптическая стабилизация.
С увеличением фокусного расстояния объектива эффективность Anti-Shake снижается: на длинных фокусах матрице приходится совершать слишком быстрые перемещения со слишком большой амплитудой, и она просто перестаёт успевать за «ускользающей» проекцией.
Кроме того, для высокой точности работы система должна знать точное значение фокусного расстояния объектива, что ограничивает применение старых трансфокаторов, и расстояния фокусировки при малой дистанции, что ограничивает её работу при макросъёмке.
Системы стабилизации с подвижной матрицей:
Электронный (цифровой) стабилизатор изображения
Существует и EIS (англ. Electronic (Digital) Image Stabilizer — электронная (цифровая) стабилизация изображения). При этом виде стабилизации примерно 40 % пикселей на матрице отводится на стабилизацию изображения и не участвует в формировании картинки. При дрожании видеокамеры картинка «плавает» по матрице, а процессор фиксирует эти колебания и вносит коррекцию, используя резервные пиксели для компенсации дрожания картинки. Эта система стабилизации широко применяется в цифровых видеокамерах, где матрицы маленькие (0,8Мп, 1,3Мп и др.). Имеет более низкое качество, чем прочие типы стабилизации, зато принципиально дешевле, так как не содержит дополнительных механических элементов.
Режимы работы системы стабилизации изображения
Существует три типичных режима работы системы стабилизации изображения: однократный или кадровый (англ. Shoot only — только при съёмке), непрерывный (англ. Continuous — непрерывно) и режим панорамирования (англ. Panning — панорамирование).
В однократном режиме система стабилизации активируется только на время экспозиции, что, теоретически, наиболее эффективно, так как требует наименьших корректирующих перемещений.
В непрерывном режиме система стабилизации работает постоянно, что облегчает фокусировку в сложных условиях. Однако эффективность работы системы стабилизации при этом может оказаться несколько ниже, поскольку в момент экспозиции корректирующий элемент может оказаться уже смещённым, что снижает его диапазон корректировки. Кроме того, в непрерывном режиме система потребляет больше электроэнергии, что приводит к более быстрому разряду аккумулятора.
В режиме панорамирования система стабилизации компенсирует только вертикальные колебания.
Примечания
Ссылки
Wikimedia Foundation. 2010.
dic.academic.ru
Стабилизатор изображения электронный или оптический. А вы знаете какой стабилизатор изображения лучше: оптический или цифровой
У каждого фотографа иногда получаются смазанные, нечёткие, как будто размытые кадры. Виной тому — дрожание фотоаппарата в момент съёмки, что чаще всего случается во время работы при слабом освещении. Ведь в таких условиях фотосъёмка, как правило, ведётся на длинных выдержках. А чем длиннее выдержка, тем больше вероятность получения смазанного кадра.
Система стабилизации изображения включена: кадр резкий.
Чтобы картинка не дрожала и кадры не смазывались, современные фотоаппараты, смартфоны, видеокамеры всё чаще оснащаются системой стабилизации изображения. Она помогает компенсировать дрожание фотоаппарата в руках и получать резкие кадры даже в сложных съёмочных ситуациях. Для современных многомегапиксельных фотоаппаратов это особенно важно, ведь на кадрах, полученных с них, будет заметен даже самый незначительный смаз. Микросмаз может возникнуть и от малейших вибраций механизмов самой камеры. Так что стабилизация сегодня — не просто дополнительная «фишка», а необходимость.
Как понять, какой из стабилизаторов работает лучше, а какой — хуже? Эффективность стабилизации принято оценивать в ступенях экспозиции. Предположим, без стабилизации резкое изображение получается сделать на выдержке в 1/30 с. Если использовать стабилизатор эффективностью в 4 ступени экспозиции, то можно рассчитывать на резкие кадры на выдержках вплоть до 1/2 с. А если заявлена эффективность всего в две ступени, чёткую картинку стоит ожидать лишь на 1/8 с.
Цифровая (электронная) стабилизация
Самый простой вид стабилизации, не требующий никаких отдельных модулей и механических деталей, лишь программные алгоритмы. При включении цифровой стабилизации часть матрицы выделяется для её работы, а изображение снимается с кропом. Во время съёмки картинка перемещается по матрице, гася тем самым колебания.
Чем «агрессивнее» работает такая стабилизация, тем сильнее обрезается и теряет в качестве итоговое изображение.
Электронная стабилизация в Canon EOS 77D:
В основном такой вид стабилизации используется при видеозаписи. Интересно, что цифровую стабилизацию могут производить и продвинутые редакторы видео, такие, как Adobe After Effects.
Этот тип стабилизации чаще можно встретить в бюджетной технике — смартфонах, некоторых экшн-камерах, любительских видеокамерах, компактных фотоаппаратах. В системных фотокамерах он присутствует, разве что, в качестве дополнительной возможности для видеосъёмки.
Гораздо большую эффективность демонстрируют технологии не цифровой, а оптической стабилизации.
Оптическая стабилизация в объективе
В фототехнике оптическая стабилизация чаще встречается не в самой камере, а в её объективе. Этот же тип стабилизации является самым старым — его начали использовать ещё в конце прошлого столетия. Первой такую технологию представила в 1995 году компания Canon, назвав её Image Stabilization (IS). Сегодня каждый уважающий себя производитель фотообъективов имеет свою собственную технологию оптический стабилизации. Но поскольку название Image Stabilization осталось за Canon, остальные компании назвали свои разработки иначе. Ниже мы приводим список названий технологии оптической стабилизации в объективах различных производителей.
- Canon — IS (Image Stabilization)
- Nikon — VR (Vibration Reduction)
- Sony — OSS (Optical SteadyShot)
- Panasonic — MEGA O.I.S.
- Fujifilm – OIS (Optical Image Stabilizer)
- Sigma — OS (Optical Stabilization)
- Tamron — VC (Vibration Compensation)
- Tokina – VCM (Vibration Compensation Module)
Как правило, е
gamove.ru
что лучше оптический или цифровой стабилизатор изображения? в чем отличие?
Лучше оптический: он механически компенсирует дрожание руки подвижным элементом (линзой в объективе или подвесом матрицы) так что вы на выходе просто получаете картинку без смаза или с меньшим смазом. Цифровой же обрабатывает изображение, устраняя смаз. Вернее, пытаясь его устранить.
Ессно — оптический лучше! Цифровой стабилизатор — это процессор, который обрабатывает изображение. Какой бы он не был хороший, но погрешностм все равно будут. А оптика есть оптика — никаких погрешностей!
Погрешности одинаковы. Основное отличие в том, что в первом случае стабилизируется именно изображение, попадающее на матрицу. При этом полностью используется полезная площадь матрицы. В случае цифровой стабилизации изображение на матрицу поступает нестабилизированное, стабилизация осуществляется по результатам сравнения двух соседних кадров. При этом неизбежно теряется часть изображения с периферийной чати матрицы, т. е. часть ее площади из процесса формирования конечного изображения исключается.
а ты снимай со штатива и такой проблем не возникнет
сейчас эти варианты устаканились и примерно одинаковы
touch.otvet.mail.ru