Стабилизация изображения, съемка при слабом освещении и бесшумная съемка — EOS R
Инновационная камера Canon EOS R располагает не только набором передовых функций, но и самой быстрой в мире автофокусировкой за 0,05 секунды1. Независимо от того, какие материалы вы создаете — фотографии (портреты, пейзажи, свадебные, уличные или в путешествиях) или видео — современные технологии EOS R помогут вам получать истории совершенно нового уровня и изображения, которые ранее казались невозможными.
Высокоскоростное взаимодействие
Инженеры Canon доработали крепление объектива EF специально для системы EOS R и оснастили его уникальными 12-контактным соединителем. Эта инновация значительно улучшает взаимодействие между камерой и объективом, повышая быстродействие объектива с EOS R до невероятных показателей.
Крепление объектива RF имеет большой диаметр и расположено максимально близко к датчику изображения. Эта конструкция позволяет располагать объективы ближе к датчику, что обеспечивает высокое оптическое качество, светосилу и производительность.
Быстрая и точная фокусировка
EOS R оснащена полнокадровым 30,3-мегапиксельным датчиком изображения с технологией Dual Pixel CMOS AF, который обеспечивает точную автофокусировку благодаря улучшенной системе определения фаз, представляющей пользователю на выбор 5655 положений автофокусировки2. Она использует подавляющее большинство пикселей датчика (80% пикселей по горизонтали и 100% по вертикали), что обеспечивает сверхбыструю автофокусировку при фотосъемке, а также плавную фокусировку с отслеживанием при съемке видео.
Действительно бесшумная камера
В случаях когда вам нужно сделать снимок так, чтобы вас не заметили, щелчок затвора камеры может испортить отличную возможность. Это относится как к репортажной съемке свадеб, так и к съемке диких животных с небольшого расстояния.
EOS R — первая камера Canon, которая обеспечивает совершенно бесшумную съемку и позволяет делать снимки, не беспокоя объект съемки.
Вместе с экраном с регулируемым углом наклона бесшумная съемка делает возможным создание таких фотографий, где объект съемки не будет догадываться о присутствии фотографа.Отличные изображения еще до постобработки
Многие впечатляющие функции EOS R были бы невозможны без мощного процессора DIGIC 8. Среди его главных преимуществ можно отметить улучшенное взаимодействие между камерой и объективом, которое повышает скорость автофокусировки и позволяет создавать отличные изображения даже без последующей обработки.
Его мощность и эффективность позволяют очень быстро обрабатывать данные, что обеспечивает непрерывную работу цифрового оптимизатора объектива EOS R, не снижая производительности камеры. Он гарантирует оптимальное качество изображений и отсутствие аберраций.
В чем разница между оптической и цифровой стабилизацией изображения?
Если вы когда-нибудь пытались снимать видео на телефон во время ходьбы, вы знаете, что сохранять изображение по-прежнему сложно.
Есть некоторая изящная технология, разработанная, чтобы уменьшить тот эффект дрожания камеры, и есть два различных подхода к реализации этого.
Оптическая стабилизация изображения происходит из мира неподвижной фотографии, используя сложные аппаратные механизмы внутри объектива, чтобы сохранить изображение неподвижным и сделать резкий захват. Это было вокруг в течение долгого времени, но было адаптировано для видео и недавно миниатюризировано для смартфонов. Цифровая стабилизация изображения — это скорее программный трюк, такой как «цифровой зум», но наоборот, активный выбор правильной части изображения на сенсоре, чтобы создать впечатление, что объект и камера меньше двигаются. Давайте посмотрим, как они оба работают, и как они применяются в последних фото гаджетах.
Оптическая стабилизация изображения: стабилизатор для объектива
У How-To Geek уже есть статья, объясняющая, как работает оптическая стабилизация изображения . Но для полноты картины мы подведем итог: оптическая стабилизация изображения, называемая OIS для краткости и называемая также «IS» или «подавление вибраций» (VR, не имеет отношения к виртуальной реальности), в зависимости от марки камеры, является все об оборудовании.
Объектив камеры с оптической стабилизацией изображения имеет внутренний двигатель, который физически перемещает один или несколько стеклянных элементов внутри объектива, когда камера фокусируется и записывает снимок. Это приводит к стабилизирующему эффекту, противодействующему движению объектива и камеры (например, от дрожания рук оператора) и позволяющему записывать более четкое, менее размытое изображение. Это, в свою очередь, позволяет делать фотографии при слабом освещении или с более низким значением F-стопа, оставаясь при этом четким.
Инженерия, которая входит в этот материал, удивительна. Это супер-крошечная версия внешнего оборудования, такого как многоосевые подвесы, используемые в таких системах, как Steadicam, — эти большие брекеты для камер на плечах, которые вы, возможно, видели на спортивных мероприятиях или съемках фильмов. Результаты от системы стабилизации в объективе или в камере не такие впечатляющие, как результаты, полученные от внешних гироскопических стабилизаторов, но они все еще довольно впечатляющие.
Камера с объективом с оптической стабилизацией изображения может снимать более четкие неподвижные изображения при более низких уровнях освещенности, чем без него, и эту же технологию можно использовать для небольшого улучшения размытого, дрожащего эффекта записи видео на портативную камеру. Большим недостатком является то, что для оптической стабилизации изображения требуется много дополнительных компонентов в объективе, а камеры и объективы, оснащенные OIS, намного дороже, чем менее сложные конструкции.
Оптическая стабилизация изображения раньше ограничивалась высококачественными фотоаппаратами и видеокамерами. Но технология была достаточно итеративной, чтобы ее можно было использовать в потребительских зеркальных камерах и беззеркальных камерах. Он даже был уменьшен, чтобы объектив OIS мог поместиться в модуле камеры смартфона. Да, это означает, что в некоторых смартфонах толщиной в полдюйма есть крошечный подвижный стеклянный элемент. Если ваш телефон оснащен объективом OIS, вы можете поднести верхний конец к уху, слегка встряхнуть его и даже услышать, как стабилизирующий элемент гремит в модуле задней камеры.
Вот пример крошечного элемента OIS модуля камеры телефона. Обратите внимание, как верхняя часть объектива может перемещаться независимо от датчика изображения под ним.
С гораздо меньшими объективами и датчиками функция OIS на телефонах не так эффективна, как на больших камерах. Но это все еще помогает вам делать более четкие фотографии и менее шаткое видео. Некоторые известные конструкции телефонов с оптической стабилизацией изображения включают iPhone 6+ и более поздние версии, Samsung Galaxy S7 и более поздние версии, LG G-серии и Google Pixel 2.
Ручная стабилизация изображения: обрезка видео для стабилизации изображения
Цифровая стабилизация изображения выполняется программно. Если вы знакомы с разницей между оптическим и цифровым зумом (т. Е. Раздувом пикселей на изображении без их улучшения), это похоже. Но цифровая стабилизация оказывает гораздо более непосредственное, измеримое влияние на видео.
Чтобы стабилизировать шаткое предварительно записанное видео, вы можете обрезать участки на границах, которые «движутся» вокруг каждого кадра, в результате чего видео выглядит более стабильным. Это оптическая иллюзия: пока видео дрожит, кадрирование каждого кадра изображения регулируется, чтобы компенсировать дрожание, и вы «видите» плавную дорожку видео. Для этого необходимо либо увеличить рамку изображения (и пожертвовать качеством изображения), либо уменьшить саму рамку (в результате получается уменьшенное изображение с черными полями, которые перемещаются).
Терпеливые видеоредакторы могут сделать это вручную с законченной записью, кадр за кадром.
Вот драматический пример на коротком снимке из Эпизода VII Звездных войн.
Это преувеличенный пример кадрирования для стабилизирующего эффекта, но он показывает, как перемещение изображения вокруг видеокадра относительно объекта (корабля) или фона может привести к более плавному видео. Вот коллекция более типичных примеров с реальными предметами.
Цифровая стабилизация изображения: программное обеспечение для обрезки видео для вас
С добавлением передового программного обеспечения компьютеры могут автоматически применять эту технику обрезки и перемещения к видео.
Это можно сделать с помощью таких программ для редактирования видео, как Adobe Premiere , Final Cut Pro и Sony Vegas, которые обычно достигают эффекта, обрезая или увеличивая полноразмерное видео, и динамически стабилизируют его покадрово. Вот пример эффекта автоматической стабилизации видео, выполненного в Final Cut Pro (перейдите к 3:34, если он еще не установлен).
Как и оптическая стабилизация изображения, это программное обеспечение для постобработки становится все дешевле и более распространенным. Можно даже использовать базовую стабилизацию масштабирования и кадрирования, встроенную в некоторые бесплатные видеоуслуги, такие как YouTube и Instagram.
Существует предел того, насколько этот эффект может быть применен, так как он должен увеличиваться, чтобы компенсировать дрожание камеры, не показывая черные области на краю видеокадра. Чем больше вы увеличиваете, тем ниже качество конечного видео. Обратите внимание, что в следующем видео кадр стабилизированного материала (вверху) меньше полного кадра исходного нестабилизированного видео (внизу) из-за кадрирования, необходимого для стабилизирующего эффекта.
Так вот, как стабилизация изображения может быть применена к существующему видео.
Теперь объедините эту технику стабилизации при перемещении и кадрировании, немного больше места на пиксельной сетке датчика неподвижной камеры при съемке видео и сверхсовременное программное обеспечение, которое обнаруживает части изображения и их движение, и вы можете выполнить стабилизацию автоматически, прямо как видео записывается! Это программное обеспечение записывает полное изображение на сенсоре камеры для каждого кадра, автоматически определяет, как камера дрожит относительно основного объекта и фона, и обрезает видео до размера 4K или 1080p, перемещая изображение вокруг, чтобы компенсировать движение Сама камера.
Вот что означает «цифровая стабилизация изображения»: применение инструментов кадрирования для видео автоматически и сразу в камере без необходимости в дополнительном программном обеспечении после записи видео.
Эта технология не требует дополнительных движущихся частей в механизме объектива, что делает его более дешевым в производстве. Он не так технически эффективен, как оптически стабилизированный объектив, потому что для применения инструментов кадрирования в реальном времени требуется более продвинутая компьютерная обработка.
Но при правильном сочетании аппаратного и программного обеспечения эффекты могут быть драматичными. Вот видео о новейших методах цифровой стабилизации изображения в новой серии GoPro 7 .
Обратите внимание, что GoPro 7, как и его предшественники, не имеет движущихся частей стабилизации в самой камере, и видео выше не было стабилизировано с помощью дополнительного программного обеспечения, такого как Premiere или Final Cut. Все это видео берется непосредственно с камеры, а кадрирование автоматически применяется для компенсации дрожания и вибрации.
Он не идеален — он недостаточно хорош, чтобы полностью убрать дрожание с велосипеда, спускающегося, например, по ступенькам лестницы, и он дает около 10% обрезки на видеокадре. Но это впечатляющее улучшение по сравнению с нестабилизированной камерой, без затрат и времени, необходимых для OIS или только программной стабилизации. GoPro имеет цифровую стабилизацию изображения в камере начиная с серии Hero 5, и она доступна и на других экшн-камерах.
Цифровая стабилизация изображения может быть применена и к видео на телефонах. Google использовал только программную систему в оригинальном пикселе (называемую «EIS» для «электронной стабилизации изображения»), и теперь в большинстве телефонов высокого класса применяется, по крайней мере, определенный уровень цифровой стабилизации, явно или нет. Samsung отмечает, что в Galaxy Note 8, Galaxy S9 и Galaxy S9 + одновременно используется оптическая и цифровая стабилизация изображения. Но есть один большой недостаток цифровой стабилизации изображения: в отличие от системы оптической стабилизации, ее нельзя применять к неподвижным изображениям.
Поскольку цифровая стабилизация изображения основана на кадрировании серии неподвижных видеокадров, она не работает одновременно с одним кадром.
Изображение предоставлено: Canon , GoPro
Цифровая стабилизация изображения с использованием гиросенсоров в камерах видеонаблюдения на чипсете Wisenet 5
Производители систем видеонаблюдения продолжают искать способы улучшения механизмов цифровой стабилизации изображения. Компания Hanwha Techwin реализовала новую технологию в выпущенных ею IP-камерах серии Wisenet X, построенных на новом чипсете Wisenet 5. В них цифровая стабилизация изображения выполняется с помощью встроенных гиросенсоров.
Цифровая стабилизация изображения остаётся актуальной задачей в видеонаблюдении.
Значительная часть камер устанавливается на открытых пространствах и подвержена воздействию ветра. Он вызывает колебания корпуса и, следовательно, дрожание изображения. Многие камеры, располагаемые в помещении, могут оказаться рядом с работающим агрегатом, лифтом, кондиционером, мощным холодильником или просто хлопающей дверью. Всё это также является причиной того, что картинка «трясётся».
Ведущие мировые производители систем безопасности давно освоили цифровую стабилизацию изображения. Она производится за счёт программной обработки видеосигнала, считываемого с матрицы. Однако для того, чтобы сохранять лидирующие позиции, производителям надо идти дальше, и стабилизация изображения — одно из направлений, в котором возможно их соперничество. Цифровая стабилизация — не абсолютна. Она не делает изображение таким, каким оно было бы при полном отсутствии вибрации.
Свой существенный шаг в улучшении ситуации сделала компания Hanwha Techwin. Она добилась получения более чёткого, стабилизированного изображения в новых камерах серии Wisenet X, которые построены на новом чипсете Wisenet 5.
В них цифровая стабилизация изображения дополняется использованием встроенных гиросенсоров.
Гиросенсор измеряет угловую скорость камеры при её дрожании. За счёт этого при любом незначительном смещении корпуса камеры гиросенсоры определяют направление и величину этого смещения. В результате в процессоре камеры всегда имеются точные данные о том, как надо в данный момент программным способом сместить очередной кадр, чтобы при наложении на предыдущие кадры получался чёткий, несмазанный видеоряд.
Новый чипсет Wisenet 5 построен по принципу «система на кристалле» (SoC). В нём объединены между собой матрица и процессор, что обеспечивает более высокую производительность. Одним из следствий этого является быстрое получение и обработка сигнала от гиросенсоров.
Чёткая стабилизация изображения в камерах серии Wisenet X от компании Hanwha Techwin создаёт условие для успешной работы оператора. Видеонаблюдение становится надёжным средством безопасности, не зависящим от того, насколько неподходящим с точки зрения крепления камеры оказалось место её установки.
Hanwha Techwin Co., Ltd.
Представительство в России
Москва, ул. Большая Ордынка д. 40 стр.1
Тел.: +7 499 750 17 30
| Добавить к сравнению | Kandao Meeting | 71990 | 2Предзаказ | 4,0 rating based on 5 ratings | 1920×1080 (25 FPS) | — |
| |
| Добавить к сравнению | Insta360 ONE R Twin Edition | 43500 | 2Предзаказ | 5,0 rating based on 5 ratings | 5760×2880 | 6080×3040 |
| |
| Добавить к сравнению | Ricoh Theta SC2 | 28990 | 2Предзаказ | 4,0 rating based on 5 ratings | 3840×1920 | 5376×2688 |
| |
| Добавить к сравнению | Kandao QooCam 8k | 64990 | 2Предзаказ | 4,5 rating based on 5 ratings | 7680×3840 (30 FPS) | 7680×3840 |
| |
| Добавить к сравнению | GoPro MAX | 42990 | 2Предзаказ | 5,0 rating based on 5 ratings | 4992×2496 (30 FPS) | 5760×2880 |
| |
| Добавить к сравнению | Insta360 EVO | 29990 | 2Предзаказ | 5,0 rating based on 5 ratings | 5760×2880 (30 FPS) | 6080×3040 |
| |
| Добавить к сравнению | Ricoh Theta Z1 | 89990 | 2Предзаказ | 5,0 rating based on 5 ratings | 3840×1920 (30 FPS) | 6720×3360 |
| |
| Добавить к сравнению | Meeting Owl | 87990 | 2Предзаказ | 4,7 rating based on 5 ratings | 1780×1780 | 1780×1780 |
| |
| Добавить к сравнению | Vuze XR | 47990 | 2Предзаказ | 5,0 rating based on 5 ratings | 5760×3240 (30 FPS) | 5760×3240 |
| |
| Добавить к сравнению | Insta360 ONE X | 34990 | 2Предзаказ | 4,5 rating based on 5 ratings | 5760×2880 (30 FPS) | 6080×3040 |
| |
| Добавить к сравнению | Insta360 Pro 2 + модуль FarSight | 449990 | 2Предзаказ | 5,0 rating based on 5 ratings | 7680×3840 (30 FPS) | 7680×3840 |
| |
| Добавить к сравнению | Kandao QooCam | 35990 | 2Предзаказ | 3,5 rating based on 5 ratings | 3840×1920 (60 FPS) | 4320×2160 |
| |
| Добавить к сравнению | Kandao Obsidian R | 359000 | 2Предзаказ | 4,5 rating based on 5 ratings | 7680×7680 (30 FPS) | 7680×7680 |
| |
| Добавить к сравнению | Z CAM S1 Pro | 629000 | 2Предзаказ | 4,5 rating based on 5 ratings | 6144×3072 (30 FPS) | 6144×3072 |
| |
| Добавить к сравнению | Vuze+ | 99000 | 2Предзаказ | 3,2 rating based on 5 ratings | 3840×2160 (60 FPS) | 3840×3840 |
| |
| Добавить к сравнению | Insta360 Nano S | 14990 | 2Предзаказ | 3,0 rating based on 5 ratings | 3840×1920 (30 FPS) | 6272×3136 |
| |
| Добавить к сравнению | Rylo 360 | 28990 | 2Предзаказ | 4,7 rating based on 5 ratings | 5824×2912 (24 FPS) | 6000×3000 |
| |
| Добавить к сравнению | Kandao Obsidian GO | 299000 | 2Предзаказ | 3,5 rating based on 5 ratings | 3840×3840 (30 FPS) | 7680×7680 |
| |
| Добавить к сравнению | Insta360 ONE | 25990 | 2Предзаказ | 4,5 rating based on 5 ratings | 3840×1920 (30 FPS) | 6912×3456 |
| |
| Добавить к сравнению | Matterport Pro2 3D Camera | 349990 | 2Предзаказ | 4,0 rating based on 5 ratings | Нет поддержки | 134 мегапикселя |
| |
| Добавить к сравнению | Garmin VIRB 360 | 61657 | 2Предзаказ | 4,5 rating based on 5 ratings | 5760×2880 (30 FPS) | 5640×2816 |
| |
| Добавить к сравнению | CATEYES CAT360 (б/у) | 9990 | 2Предзаказ | 4,0 rating based on 5 ratings | 3840×2160 (30 FPS) | 3840×2160 |
| |
| Добавить к сравнению | Acer Holo360 | 22990 | 2Предзаказ | 4,0 rating based on 5 ratings | 4096×2048 (24 FPS) | 6992×3496 |
| |
| Добавить к сравнению | Yi 360 VR | 28990 | 2Предзаказ | 1,7 rating based on 5 ratings | 5760×2880 (30 FPS) | 5760×2880 |
| |
| Добавить к сравнению | Yi Halo | 1649000 | 2Предзаказ | 4,0 rating based on 5 ratings | 8192×8192 (30 FPS) | 8192×8192 |
| |
| Добавить к сравнению | Samsung Gear 360 (2017) | 14990 | 2Предзаказ | 3,2 rating based on 5 ratings | 4096×2048 (24 FPS) | 5472×2736 |
| |
| Добавить к сравнению | IC720 BEAM | 170190 | 2Предзаказ | 2,5 rating based on 5 ratings | 4096×2048 (20 FPS) | 4096×2048 |
| |
| Добавить к сравнению | Insta360 Pro | 280000 | 2Предзаказ | 4,3 rating based on 5 ratings | 7680×3840 (30 FPS) | 7680×3840 |
| |
| Добавить к сравнению | Giroptic iO | 19990 | 2Предзаказ | 4,3 rating based on 5 ratings | 1920×960 (30 FPS) | 3840×1920 |
| |
| Добавить к сравнению | Kandao Obsidian S | 359000 | 2Предзаказ | 4,5 rating based on 5 ratings | 5760×5760 (60 FPS) | 5760×5760 |
| |
| Добавить к сравнению | Z CAM S1 | 195390 | 2Предзаказ | 4,5 rating based on 5 ratings | 6144×3072 (30 FPS) | 6000×3000 |
| |
| Добавить к сравнению | Ricoh Theta SC | 16990 | 2Предзаказ | 4,3 rating based on 5 ratings | 1920×1080 (30 FPS) | 5376×2688 |
| |
| Добавить к сравнению | Kodak 4KVR Orbit360 | 36990 | 2Предзаказ | 3,5 rating based on 5 ratings | 3840×1920 (30 FPS) | 7360×3680 |
| |
| Добавить к сравнению | Insta360 Air | 9990 | 2Предзаказ | 3,8 rating based on 5 ratings | 2560×1280 (FPS 30) | 3008×1504 |
| |
| Добавить к сравнению | Vuze | 71990 | 2Предзаказ | 2,7 rating based on 5 ratings | 3840×2160 (30 FPS) | 3840×2160 |
| |
| Добавить к сравнению | Ricoh Theta V | 38990 | 2Предзаказ | 4,0 rating based on 5 ratings | 3840×1920 (30 FPS) | 5376×2688 |
| |
| Добавить к сравнению | Orah 4i | 349000 | 2Предзаказ | 4,0 rating based on 5 ratings | 4096×2048 (30 FPS) | 4096×2048 |
| |
| Добавить к сравнению | LG 360 Cam | 14990 | 2Предзаказ | 2,7 rating based on 5 ratings | 2560×1440 (30 FPS) | 5660×2830 |
| |
| Добавить к сравнению | Samsung Gear 360 | 7990 | 2Предзаказ | 2,8 rating based on 5 ratings | 3840×1920 (30 FPS) | 7776×3888 |
| |
| Добавить к сравнению | Kodak SP360 4K Dual Pack | 36990 | 2Предзаказ | 2,8 rating based on 5 ratings | 3840×1920 (30 FPS) | 7680×3840 |
| |
| Добавить к сравнению | Nikon KeyMission 360 | 19990 | 2Предзаказ | 1,3 rating based on 5 ratings | 3840×2160 (24 FPS) | 7744×3872 |
| |
| Добавить к сравнению | Ricoh Theta S | 25990 | 2Предзаказ | 4,0 rating based on 5 ratings | 1920×1080 (30 FPS) | 5376×2688 |
| |
| Добавить к сравнению | Panono Panoramic Ball Camera | 149990 | 2Предзаказ | 4,5 rating based on 5 ratings | Нет поддержки | 16000×8000 |
| |
| Добавить к сравнению | 360Fly 4k | 19990 | 2Предзаказ | 5,0 rating based on 5 ratings | 2880×2880 (30 FPS) | 3456×3456 |
|
265
1, 3.5, 5.6
ч. Little Planet)
5 мм
ч. Little Planet)
1-канального звукаСтабилизация видеоизображения в режиме реального времени с использованием MEMS-датчиков | Корнилова
1. Grundmann M., Kwatra V. and Essa I. Auto-directed video stabilization with robust L1 optimal camera paths, CVPR 2011, Providence, RI, 2011, pp. 225-232. DOI: 10.1109/CVPR.2011.5995525.
2. Y. Matsushita, E. Ofek, Weina Ge, Xiaoou Tang and Heung-Yeung Shum. Full-frame video stabilization with motion inpainting. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 28, no. 7, pp. 1150-1163, July 2006.
3. Feng Liu, Michael Gleicher, Jue Wang, Hailin Jin and Aseem Agarwala. Subspace Video Stabilization. ACM Transactions on Graphics (presented at SIGGRAPH 2011). Vol. 30, Issue 1, 2011: 4:1-4:10.
4. Y. S. Wang, F. Liu, P. S. Hsu and T. Y. Lee. Spatially and Temporally Optimized Video Stabilization. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, vol. 19, no. 8, pp. 1354-1361, Aug.2013. DOI: 10.1109/TVCG.2013.11.
5. S. Liu, L. Yuan, P. Tan, and J. Sun. Bundled camera paths for video stabilization. ACM Transactions on Graphics (TOG) — SIGGRAPH 2013 Conference Proceedings. Volume 32 Issue 4, July 2013. Article No. 78. DOI: 10.1145/2461912.2461995.
6. R. Szeliski. Computer Vision: Algorithms and Applications. 2010.
7. A. Karpenko. Digital Video Stabilization and Rolling Shutter Correction using Gyroscopes. Stanford Tech Report CTSR 2011-03. Stanford University.
8. Bell, S., Troccoli, A. J. & Pulli, K. (2014). A Non-Linear Filter for Gyroscope-Based Video Stabilization. In D. J. Fleet, T. Pajdla, B. Schiele & T. Tuytelaars (eds.), ECCV (4) (p./pp. 294-308), : Springer. ISBN: 978-3-319-10592-5.
9. S. Madgwick. An efficient orientation filter for inertial and inertial/magnetic sensor arrays. Report x-io and University of Bristol (UK), 2010.
10. R. Mahony, T. Hamel, J. M. Pflimlin. Complementary filter design on the special orthogonal group SO(3). Proceedings of the 44th IEEE Conference on Decision and Control, 2005, pp. 1477-1484. DOI: 10.1109/CDC.2005.1582367.
11. Rong Zhu, Dong Sun, Zhaoying Zhou, Dingqu Wang, A linear fusion algorithm for attitude determination using low cost MEMS-based sensors, Measurement, Volume 40, Issue 3, 2007, Pages 322-328, ISSN 0263-2241.
12. J. Diebel. Representing Attitude: Euler Angles, Unit Quaternions, and Rotation Vectors, 2006.
13. C. Jia and B. L. Evans. Online Camera-Gyroscope Autocalibration for Cell Phones. IEEE Transactions on Image Processing, vol. 23, no. 12, pp. 5070-5081, Dec. 2014. DOI: 10.1109/TIP.2014.2360120.
14. H. Ovrén and P. E. Forssén. Gyroscope-based video stabilisation with auto-calibration. 2015 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Seattle, WA, 2015, pp. 2090-2097. DOI: 10.1109/ICRA.2015.7139474.
15. Wang Qi, Fu Li and Liu Zhenzhong. Review on camera calibration. 2010 Chinese Control and Decision Conference, Xuzhou, 2010, pp. 3354-3358. DOI: 10.1109/CCDC.2010.5498574.
Другие советы |
Статья является частью публикации «Универсальные способности современных видеокамер». Ознакомитесь с другими статьями публикации. Применение ИК подсветки необходимо для работы камеры в полной темноте, но дополнительные устройства подобные этому, вносят массу … |
Статья является частью публикации «Универсальные способности современных видеокамер». Ознакомитесь с другими статьями публикации. Разные производители камер видеонаблюдения могут по различному именовать данную функцию, поэтому в некоторых вариациях она обозначена … |
Статья является частью публикации «Универсальные способности современных видеокамер». Ознакомитесь с другими статьями публикации. Данная возможность видеокамеры не нова, но в ней есть тонкости, в которых следует разобраться. Динамического диапазона не хватает … |
Статья является частью публикации «Универсальные способности современных видеокамер». Ознакомитесь с другими статьями публикации. В условиях недостаточной освещенности основной проблемой современных цифровых видеокамер является «зашумленность» картинки. … |
| Все советы |
Google рассказала о решении проблем стабилизации видео на примере Pixel 2
Смартфоны Google Pixel 2 имеют весьма качественную систему стабилизации видео, объединяющую электронную и оптическую технологии, так что результат получается весьма неплохим. Но как компании удалось столь удачно совместить две технологии? Google недавно опубликовала подробный текст, в котором детально рассказала о ключевых проблемах стабилизации видео и способах их решения. Оказывается, Google применила технологии машинного обучения, чтобы интегрировать оба метода стабилизации там, где многие смартфоны могут использовать только один из них.
Для начала стоит рассказать о главных препятствиях, которые стоят на пути качественной программной стабилизации. Прежде всего, это, конечно, собственно дрожания: пользователи обычно снимают с рук, и дрожания существенно влияют на конечный результат, порой делая ролики крайне некомфортными для просмотра:
Размытия в движении — вторая важная проблема. Особенно актуальна она для роликов, снятых при недостатке освещения и, соответственно, с длительной выдержкой. Каждое движение камеры в таком режиме приводит к размытию, а обычная программная стабилизация приводит к неприятным артефактам неравномерной потери чёткости:
Третья проблема связана с принципом работы CMOS-сенсора. Данные с матрицы считываются линия за линией сверху вниз и потому при резких движениях наблюдаются существенные вертикальные искажения изображения — этот эффект называется Rolling shutter (плавающий затвор). Такое видео трудно стабилизировать:
Слева — правильное видео, справа — со стандартными искажениями Rolling shutter
Наконец, при изменении фокусного расстояния между расположенными на большой дистанции объектами порой существенно меняется угол обзора, так что все объекты сцены визуально смещаются ближе или дальше к оператору. Профессионалы называют этот эффект «дыханием», и он тоже усложняет задачу стабилизации.
Влияние всех этих проблем существенно снижается при использовании оптической стабилизации (OIS). Обычно это достигается за счёт применения в объективе плавающей линзы, подвешенной на пружинах и электромагнитах, чутко реагирующей на движения камеры и компенсирующей их. Однако OIS не может устранить сильные дрожания, особенно во время ходьбы оператора и к тому же добавляет собственные артефакты. На следующем видео используется чисто оптическая стабилизация Pixel 2 и, хотя по центру видео стабильное, на его краях наблюдается эффект «желе» — будто вся картинка движется единой плоскостью.
Электронная система стабилизации (EIS) анализирует движения камеры. Фильтрует ненужные части, синтезирует новое видео, обрабатывая должным образом каждый кадр. Финальное качество сильно зависит от используемого алгоритма и оптимизаций. Обычно EIS гораздо гибче OIS, потому что может более агрессивно корректировать движения, но есть и ограничения: алгоритму приходится отбрасывать заметную часть изображения по краям, из-за чего снижается угол обзора или разрешение конечного видео. Вдобавок EIS в сравнении с OIS или внешним стабилизатором требует намного больше вычислений, а это ограниченный ресурс на смартфонах.
Поэтому Google разработала технологию смешанной стабилизации видео, объединяющую сильные стороны OIS и EIS и компенсирующую все упомянутые проблемы. Для начала устройство анализирует движения с помощью синхронизации информации с гироскопа (на частоте 200 Гц), данных об изменении фокусного расстояния, положений OIS-линзы и других параметров. В результате алгоритм может сформировать картину векторов движений для максимально точной оценки перемещений камеры и искажений.
На втором этапе происходит фильтрация движений с использованием машинного обучения и технологий обработки сигналов, чтобы предсказать дальнейшие перемещения камеры и наложить на них фильтрацию по Гауссу, чтобы добиться максимальной плавности. Предиктивное сглаживание движений возможно благодаря технологии машинного обучения и позволяет эффективнее реагировать на будущие перемещения камеры. Например, если система поймёт, что пользователь производит панорамное горизонтальное движение, то она примет решение о более агрессивном подавлении артефактов плавающего затвора и так далее. OIS и любые механические системы стабилизации могут реагировать лишь на текущие и прошлые движения.
Важной технологией, повышающей качество результирующего видео в Pixel 2, является подавление размытия в движении. Даже при работе OIS порой перемещения камеры оказываются слишком сильными, и при недостатке освещения возникают нежелательные эффекты размытия. Чтобы их снизить, специалисты Google используют точную информацию о движениях камеры и на её основании с помощью алгоритмов машинного обучения подавляют эффект:
Слева — Pixel 2 со стабилизацией OIS и EIS; справа — с дополнительным подавлением артефактов размытия в движении
На заключительном этапе синтеза кадра удаляются искажения плавающего затвора и «дыхания» фокуса: реальные движения камеры на основании данных из предыдущих этапов приводятся к желаемым. Всё изображение разбивается на сетку и деформируется по частям:
Google добилась того, что её технология достаточно эффективна, чтобы работать даже в разрешении 4K. Результаты получаются действительно впечатляющими. По словам Google, к разработке технологии приложили силы многие команды внутри компании, включая специалистов по алгоритмам и аппаратной разработке камер и сенсоров. Думается, и этой технологии есть куда развиваться, и в будущих версиях смартфонов или программных камерах появятся ещё более изощрённые и совершенные алгоритмы.
Видео записаны на два смартфона Pixel 2, закреплённые на одном ручном держателе. Слева стабилизация отключена
Видео записаны на два смартфона Pixel 2, закреплённые на одном ручном держателе. Оператор прыгает вместе с объектом съёмки. Слева стабилизация отключена
Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Что такое стабилизация изображения? OIS, EIS и другие объяснения!
Камеры смартфонов состоят из множества частей, от датчиков и линз до систем лазерной фокусировки. Стабилизация изображения все чаще становится одним из основных строительных блоков отличной камеры смартфона.
Стабилизация изображения важна для стабилизации ваших изображений. Без него ваши снимки и селфи получатся размытыми, а видео будет выглядеть так, как будто они были сняты для фильма категории B 80-х. Видите ли, затвор камеры должен быть открыт, чтобы улавливать свет.Пока это происходит, малейшее движение может испачкать ваше изображение. Это особенно актуально, когда затвор открыт долгое время, например, при съемке в темноте.
Роскошь стабилизации изображения стала необходимостью.
Поскольку HDR и ночной режим более распространены в наших смартфонах, роскошь стабилизации изображения стала необходимостью. Практически все смартфоны обеспечивают стабилизацию изображения хотя бы на одной камере. Однако существует несколько различных типов стабилизации изображения.Вот все, что вам нужно знать о них.
Оптическая стабилизация изображения (OIS)
OIS — это аппаратное решение, использующее гироскоп с микроэлектромеханической системой (MEMS) для обнаружения движения и соответствующей настройки системы камеры. Например, если вы держите смартфон, и ваша рука немного движется влево, система OIS уловит это и немного сдвинет камеру вправо.
Это аппаратное решение, не требующее кадрирования изображения, что означает, что телефон использует полное считывание сенсора для захвата фотографии.Побочным продуктом этого является видео с нулевым искажением, поскольку вы не получаете эффекта желе, который возникает при цифровой стабилизации. OIS также обеспечивает гораздо более естественное видео, поскольку вы не применяете эффект к видео.
Лучшие камеры для начинающих
Создание хорошего оборудования с оптической стабилизацией обходится недешево, что увеличивает стоимость материалов и, в конечном итоге, означает, что вы будете платить больше за свой смартфон с оптической стабилизацией изображения. Он также превращает обычно статический элемент, модуль камеры, в другую движущуюся часть.Это очень редко, но иногда движущиеся части в системе OIS могут выйти из строя.
OIS — полезный инструмент при съемке видео или фотографий. Он особенно эффективен в условиях низкой освещенности, когда затвор камеры может оставаться открытым дольше. Без OIS это может привести к размытым фотографиям из-за легкого движения руки. При включенной оптической стабилизации изображения устраняются легкие дрожания, что делает фотографии более четкими. То же самое и с телеобъективами, где малейшие сотрясения усиливаются из-за гораздо более узкого поля зрения.
Читать дальше: OIS объяснил!
Электронная стабилизация изображения (EIS)
EIS — это попытка сделать то, что делает OIS, но без физического оборудования. Это работает за счет использования акселерометра вашего смартфона для обнаружения небольших движений. Программное обеспечение камеры интерпретирует эти движения и выравнивает каждый кадр вместе. Для изображений это имеет решающее значение в процессах HDR и ночного режима, когда камера делает несколько снимков за короткий промежуток времени.
Для видео программа найдет точку с высокой контрастностью и попытается сохранить эту точку в той же части кадра. Более современные примеры EIS используют машинное обучение для обнаружения объекта и соответственно блокировки стабилизации. Обычный компромисс с использованием EIS заключается в том, что он может создавать неестественно выглядящие искажения при незначительных изменениях перспективы. Это так называемый эффект желе.
В качестве примера смещения перспективы. Пример буфера кадрирования.Пожалуй, самым большим недостатком этого метода стабилизации является урожай, необходимый для процесса.При включенной EIS вы больше не видите на выходе весь датчик. Края изображения сенсора используются как буферная зона. Стабилизированное изображение можно перемещать в пределах этого поля, сохраняя неподвижность объекта в кадре. Без буферной зоны вы бы обрезали края изображения по мере перемещения стабилизации.
Гибридная стабилизация изображения (HIS)
HIS, как следует из названия, представляет собой комбинацию OIS и EIS. Это хорошее универсальное решение. OIS обеспечивает базовую аппаратную стабилизацию, а затем EIS используется для дальнейшего сглаживания видеозаписи.Благодаря преимуществам OIS, кроп-фактор EIS не должен быть таким экстремальным. Буфер по краям изображения может быть меньше, что приведет к более тонкому кадрированию и меньшему влиянию на окончательный кадр.
Для изображений гибридная система не дает никаких преимуществ. Часть OIS обеспечит съемку без дрожания во всех желаемых сценариях. Хотя EIS можно было включить для дополнительной стабильности с HDR и ночными снимками с мультиэкспозицией.
Если вам интересно, как выглядят результаты, вот пример из Google Pixel 2, который был первым телефоном Android-гиганта, в котором использовалась гибридная система OIS и EIS:
Что делать, если гибридного недостаточно?
Если вы все еще недовольны плавностью видеосъемки со смартфона, последний трюк — использовать стабилизатор.По сути, это большие гироскопы, которые при правильной балансировке удерживают ваш телефон в одной ориентации. Двигатели используются для противодействия движению ваших рук, перемещая камеру в противоположном направлении. Однако результаты не всегда лучше, чем у стабилизации изображения вашего смартфона.
Стабилизаторы подвеса смартфона лучше, чем OIS?
Подвесдает дополнительное преимущество, позволяя вам управлять двигателями для создания плавных движений панорамирования и наклона. Обычно в рукоятку встроен джойстик, позволяющий пользователю управлять движениями стабилизатора.Эти подвесы стоят от 80 до 140 долларов в зависимости от марки, модели и комплекта принадлежностей. Это немалые деньги за то, что уж точно не поместится в вашем кармане.
Читать далее: Лучшие подвесы для смартфонов!
Что нужно знать о стабилизации изображения
Если вы хотите получить лучшее из обоих миров, гибридный метид — и ежу понятно. Вы получаете естественную стабильность видео благодаря элементу OIS, а EIS позаботится обо всем остальном.К счастью, все основные камеры смартфонов имеют некоторую форму EIS, причем у большинства также есть OIS. В наши дни, если вы тратите разумные деньги, вам не нужно беспокоиться о качестве стабилизации. Такие вещи, как динамический диапазон, параметры поля обзора и обработка цвета, будут иметь гораздо большее влияние на ваш окончательный видеоматериал.
Если вам нужно выбрать между OIS и EIS, выберите первое.
Если вам нужно выбирать между OIS и EIS, выберите телефон с камерой, который предлагает аппаратное решение.Он менее искусственен для видео и гораздо более эффективен для неподвижных изображений. Если вам нужен зум-объектив хорошего качества на следующем смартфоне, убедитесь, что он имеет оптическую стабилизацию изображения. Для сверхширокоугольных объективов не требуется OIS в видеорежимах из-за большего поля зрения в сочетании с EIS. Это означает, что пока есть кадрирование, оно далеко не так сильно, как если бы оно было применено к большему фокусному расстоянию.
Если вы не хотите снимать короткометражные фильмы с помощью мобильного телефона, потребность в подвесе становится все меньше и меньше благодаря улучшениям, внесенным в технологию Hybrid IS.Даже современные телефоны среднего класса предлагают отличные возможности стабилизации изображения.
Стабилизация изображения, объяснение: руководство для фото и видео
Дрожание камеры может оставить у зрителей ощущение, будто они только что сошли с американских горок, без реальных ощущений от падений и петель. А для фотографов-фотографов встряхивание создает размытость, затемняющую детали. Стабилизация изображения — называется ли она подавлением вибраций (VR), оптической стабилизацией (OS) или подавлением дрожания (SR) — может помочь бороться с дрожанием длинных линз, дрожанием рук или даже движением во время съемки.
Стабилизация изображения стала главной особенностью беззеркальных камер и небольших экшн-камер. Цифровые зеркальные фотокамеры, за исключением Pentax, обычно не имеют встроенных систем стабилизации, предпочитая стабилизацию на основе линз. Уже одно это может побудить некоторых пользователей перейти от зеркальных фотокамер к беззеркальным — или выбрать одну марку беззеркальных камер перед другой, если последняя не использует стабилизацию в своих камерах (мы смотрим на вас, Canon).
Зачем нужна стабилизация изображения?
Стабилизация изображения препятствует движению камеры для создания более четких фотографий и более плавных видеороликов.Камера со стабилизацией изображения может снимать с гораздо меньшими выдержками, чем камера без нее, создавая более чистое и четкое изображение при слабом освещении, чем альтернатива повышения ISO, которая приводит к появлению шума. Обратное правило предполагает, что 100-миллиметровый объектив не следует снимать с выдержкой менее 1/100 секунды, но со стабилизацией вы можете увеличить выдержку еще ниже. Это позволяет фотографам снимать при слабом освещении или использовать большие объективы без штатива.
Стабилизация также помогает меньшими, но важными способами.Он стабилизирует ваш вид в видоискателе еще до того, как вы сделаете снимок, помогая удерживать объект в кадре именно там, где вы хотите. Это особенно полезно при работе с длинными телеобъективами, которые в противном случае могут «подпрыгивать» повсюду. Точно так же стабилизация также помогает вашей системе автофокусировки, удерживая объект устойчиво под одними и теми же точками фокусировки, что дает вам больше шансов на точность резкости.
Но особенности стабилизации вашей камеры может быть трудно расшифровать.В чем разница между оптической и цифровой стабилизацией? Стабилизация изображения в теле лучше, чем стабилизация объектива? Что имеют в виду производители камер, рекламируя «5 ступеней стабилизации»? Вот все, что вам нужно знать, чтобы ответить на эти и другие вопросы.
Что такое оптическая стабилизация изображения?
Оптическая стабилизация изображения — это тип стабилизации, который происходит во время съемки фото или видео, а не после, через детали внутри объектива или корпуса камеры.Этот тип стабилизации имеет механический компонент, поскольку физические части внутри объектива или камеры движутся, чтобы противостоять сотрясению, создаваемому вашими руками и телом.
Daven Mathies / Digital TrendsСуществует два различных типа оптической стабилизации изображения. Традиционно она была встроена в объектив, и такая стабилизация на основе объектива до сих пор широко распространена. Гироскоп считывает движение камеры, в то время как некоторые элементы объектива могут перемещаться в ответ на это, что приводит к более устойчивому изображению.
Оптическая стабилизация также может быть размещена внутри самого корпуса камеры. Стабилизация со сдвигом датчика использует гироскоп для перемещения датчика, а не линзы. В то время как многие беззеркальные камеры используют встроенную стабилизацию, в зеркальных фотокамерах традиционно используется только стабилизация объектива, поскольку это позволяет увидеть эффект стабилизации через оптический видоискатель. Беззеркальные камеры, предназначенные только для просмотра в реальном времени, могут предварительно просматривать стабилизацию независимо от того, основана ли она на объективе или датчике.
Как стабилизация объектива, так и стабилизация сенсора позволят получить изображение с меньшим размытием или более стабильным видео.Стабилизация сенсора часто бывает удобнее, потому что любой объектив можно стабилизировать. Стабилизированные линзы часто дороже, поэтому работа со стабилизированным телом может быть более рентабельной, чем покупка нескольких стабилизированных линз.
Наконец, для некоторых систем стабилизация в корпусе и в объективе может быть объединена, что приводит к еще большей стабилизации. Однако для длинных линз система внутри объектива часто работает лучше, чем система внутри тела, поскольку ее можно оптимизировать для фокусного расстояния объектива.
Узнать, есть ли у камеры встроенная стабилизация, так же просто, как посмотреть спецификации.(Это может быть сокращено как IBIS, для стабилизации изображения в теле).
Для объективов более очевидна встроенная стабилизация, если вы сможете расшифровать набор букв и цифр в названии. У каждого производителя свое название для стабилизации изображения, но если вы видите какое-либо из этих обозначений в названии объектива, оно стабилизированное:
- Canon и Olympus — IS
- Nikon — VR
- Sony — OSS
- Fujifilm, Panasonic, Leica — OIS
- Sigma — ОС
- Tamron — VC
Что такое цифровая стабилизация?
Как и цифровой зум, цифровая стабилизация обычно уступает оптической.Но развитие технологий сделало некоторые цифровые системы главной особенностью, и это правильно.
Цифровая стабилизация в основном используется только для видео. Это происходит после того, как видео было снято, путем обрезки изображения и его автоматического переформатирования для более плавного вывода, хотя и с уменьшенным полем обзора. Каждый раз, когда видео обрезается, пиксели выбрасываются, поэтому оптическая стабилизация по-прежнему превосходит цифровую.
Однако цифровая стабилизация становится лучше.Впечатляющий HyperSmooth от GoPro использует распознавание сцены и, вместо универсального применения алгоритма стабилизации, анализирует, как эта сцена движется. Компьютер обрезает отснятый материал на основе этого движения, и кадрирование составляет всего 10 процентов. Учитывая, насколько часто получаются грубые кадры с экшн-камеры, более стабильное видео HyperSmooth почти всегда выглядит лучше, чем его версия без кадрирования и стабилизации.
Камеры360 имеют уникальное преимущество, когда речь идет о цифровой стабилизации. Поскольку камера захватывает всю сферическую область вокруг себя, у нее есть бесконечная свобода перефокусировки активного поля зрения без обрезки, что приводит к превосходной стабилизации без потери пикселей.
Оптическая или цифровая стабилизация: что лучше
В отличие от оптической стабилизации, цифровая стабилизация работает только с видео. Например, цифровая стабилизация не поможет вам делать снимки при слабом освещении. Это делает оптическую стабилизацию очевидным победителем в фотографии.
Тем не менее, оптическая стабилизация по-прежнему остается на высоте для видео. Благодаря системе оптической стабилизации вы не жертвуете разрешением видео. Думайте об оптической стабилизации как о встроенном в камеру мини-стабилизаторе.Подвес более плавный благодаря гораздо большему диапазону движения, но из-за отсутствия ничего лишнего оптическая стабилизация может быть весьма эффективной.
Хотя стабилизация изображения является преимуществом для большинства снимков, иногда эту функцию следует отключить. Например, если камера установлена на штативе, система стабилизации может работать сама против себя. У некоторых объективов камеры есть «активный» режим, который предназначен для использования при съемке из движущегося транспортного средства, или различные режимы для панорамирования по сравнению с неподвижным.За подробностями обращайтесь к своему руководству.
В большинстве случаев стабилизация — это большой плюс. Однако оптический тип может сделать корпус камеры или объектив немного больше, чем у аналогичных объективов без стабилизации. (Вот почему Nikon Z 50 не имеет встроенной стабилизации, как, например, Z 6). В большинстве случаев преимущества стабилизации перевешивают дополнительный размер, особенно для длинных линз и работы при слабом освещении.
В камерах, слишком маленьких для оптической стабилизации, необходима цифровая стабилизация.В то время как обычная цифровая система не вызывает восторга, HyperSmooth от GoPro и Rock Steady от DJI являются примерами правильной цифровой стабилизации и имеют огромное значение для видео.
Почему стабилизация рассчитывается в «стопах»?
Эта длинная выдержка была снята без штатива благодаря 7,5 ступеням стабилизации. Хиллари Григонис / Digital TrendsСистемы стабилизации изображения обычно представляют собой трехосные или пятиосные системы, что означает количество направлений, в которых система может перемещаться для противодействия сотрясениям.Трехосевая система уменьшает перемещение камеры тремя различными способами, а пятиосевая система обеспечивает максимально возможную стабилизацию, работая по тангажу, рысканью, крену, а также вертикальному и горизонтальному смещению.
Но наряду с количеством различных направлений движения, которые система корректирует, стабилизация изображения также оценивается в ступеней. В этой спецификации указано, насколько можно уменьшить выдержку, чтобы получить резкий снимок с использованием этой системы стабилизации. В терминологии фотографии остановка означает просто удвоение или уменьшение вдвое количества света на изображении.Для стабилизации изображения каждая остановка означает, сколько раз вы можете уменьшить выдержку вдвое и по-прежнему снимать с рук.
Система стабилизации, рассчитанная на 5 ступеней, может сократить выдержку вдвое в пять раз и все равно получить резкий снимок без штатива. Например, если вы работаете с объективом 125 мм, самая длинная выдержка, которую вы обычно можете использовать, составляет 1/125. Но с пятиступенчатой системой стабилизации вы можете сократить 1/125 пополам пять раз, что означает, что теоретически вы можете снимать с точностью до 1/4 секунды.
Рейтинг основан на лучшем сценарии, поэтому 1/4-секундный снимок все равно может показаться растянутым. Но эти числа помогут вам сравнить разные стабилизированные камеры и объективы. Объектив, рассчитанный на 3 ступени, не сможет работать так же низко, как объектив, рассчитанный на 5 ступеней.
5-ступенчатая стабилизация отличная, но не лучшая. Olympus удалось сделать до 7,5 ступеней на своем флагмане OM-D E-M1X в сочетании с определенными объективами. Это позволило нам снимать с длинной выдержкой 10 секунд без штатива.
Рекомендации редакции
Программная стабилизация видео в смартфонах | Сообщения в блоге
Большинство доступных на рынке смартфонов Apple, Google и Samsung используют комбинацию аппаратной и программной обработки, то есть OIS и EIS для стабилизации изображения / видео. Согласно Google, когда команде Pixel пришлось выбирать между OIS и EIS для первого Pixel, они согласились на EIS из-за его производительности видео.OIS в первую очередь улучшает фотографии при слабом освещении, физически компенсируя дрожание рук в каждом отдельном кадре, а EIS улучшает дрожание видео, поддерживая согласованное кадрирование между несколькими видеокадрами. OIS в первую очередь предназначен для фото, а EIS — для видео. Это приводит к еще одному преимуществу EIS, его способности со временем улучшаться с обновлением программного обеспечения.
Типы цифровой стабилизации изображения
Существует два основных способа достижения цифровой стабилизации изображения.Первый способ использует датчик внутри камеры для расчета воздействия движения вашего тела на камеру. Эти данные используются, чтобы определить, какие пиксели используются, и использовать пиксели, которые находятся вне кадра, для сглаживания перехода от кадра к кадру. Этот метод использует гироскоп аналогично оптической стабилизации изображения.
Второй способ практически такой же, за исключением того, что он завершает этот процесс на этапе постпроизводства. Он использует ту же технологию обрезки изображения и использования пикселей вне кадра для сглаживания перехода.Единственная проблема в том, что это часто заканчивается обрезкой видео меньшего размера, что не всем нужно. В конце видео будет обрезано, а лишние пиксели будут использованы, чтобы сделать видео более плавным. Независимо от того, происходит ли это автоматически или в процессе пост-обработки, это относительно эффективный способ сделать видео более плавным. Однако для статичных изображений это не так хорошо.
Методология
Системы цифровой стабилизации изображения можно разделить на два модуля:
· Оценка движения: позволяет обнаруживать движение в кадре по отношению к предыдущему кадру.
· Компенсация: при обнаружении нежелательного движения кадра выполняется компенсация движения.
Стабилизация видео выполняется в следующие шаги, как показано на рисунке ниже:
Описание стабилизации изображения | | Цифровая камера FUJIFILM серии X и GFX — США
OIS и IBIS — это гораздо больше, чем просто причудливые аббревиатуры — они являются жизненно важным оружием в вашей борьбе с дрожащими кадрами.
Раньше, до того, как технологии камеры стали по-настоящему умными, был только один способ гарантировать получение снимков без дрожания: поставить камеру на прочный штатив.Как только камера снимается со штатива, всегда существует вероятность того, что дрожание камеры испортит ваши снимки. Однако совсем недавно были созданы технологии стабилизации изображения, которые помогают снизить вероятность дрожания камеры при съемке с рук. Fujifilm использует две системы: оптическую стабилизацию изображения (OIS) и внутреннюю стабилизацию изображения (IBIS). Давайте рассмотрим каждый по очереди.
Оптическая стабилизация изображения
Система оптической стабилизации изображения Fujifilm используется в некоторых объективах XF, XC и GF.Проще говоря, если в названии вашего объектива есть OIS, он имеет встроенную систему стабилизации изображения, такую как XF50-140mmF2.8 R LM OIS WR. OIS предназначена для борьбы с дрожанием камеры, вызванным горизонтальным или вертикальным перемещением. Для этого ряд гироскопических датчиков внутри линзы выполняет тысячи вычислений в секунду, чтобы вычислить, когда и как движется линза. Затем один из элементов объектива, который является моторизованным, перемещается для предотвращения сотрясения. Вот почему вы можете услышать внутреннее жужжание объектива OIS, когда система активна.
Системы OIS в объективах XF и XC предлагают различные уровни стабилизации изображения. Некоторые объективы, такие как вышеупомянутый объектив XF50-140 мм, предлагают до пяти ступеней компенсации, в то время как другие предлагают меньше этого. Но каждый фотограф должен определить, какую компенсацию он действительно может получить.
Для этого прикрепите объектив OIS и выберите режим экспозиции с приоритетом выдержки. При выключенной системе OIS сделайте снимок с выдержкой 1/125 секунды, а затем проверьте резкость изображения.Если он резкий, попробуйте 1/60 секунды и проверьте еще раз. Продолжайте делать это, каждый раз выбирая более длинную выдержку, пока не заметите дрожание в кадре. Теперь включите систему OIS и повторите этот процесс, постепенно увеличивая выдержку, пока вы снова не увидите дрожание — все в порядке, это будет более длинная выдержка, чем у вас получилось с выключенной OIS. Разница в двух выдержках — это количество ступеней, которые вы можете сделать лично. Например, если вы можете получить снимки без дрожания с выключенной оптической стабилизацией на 1/60 секунды и включенной на 1/8 секунды, это три ступени компенсации.Запомните это для каждой из ваших линз OIS.
Хотя OIS основан на объективе, на вашей камере есть опция, где вы можете выбрать, когда OIS работает. Перейдите в меню НАСТРОЙКА СЪЕМКИ и выберите РЕЖИМ СЪЕМКИ, где у вас будет два варианта: НЕПРЕРЫВНАЯ или ТОЛЬКО СЪЕМКА. В режиме НЕПРЕРЫВНАЯ система OIS всегда активна, когда камера включена, тогда как СЪЕМКА ТОЛЬКО включает систему при нажатии кнопки спуска затвора наполовину для фокусировки. Чтобы максимально продлить срок службы батареи, выберите ТОЛЬКО СЪЕМКА. Эта функция также работает для IBIS.
© Джефф Картер
Встроенная стабилизация изображения
IBIS доступна только на некоторых камерах серии X и GFX и предлагает более сложный уровень стабилизации изображения. Если OIS работает только по двум осям, IBIS работает по пяти осям и компенсирует вертикальное и горизонтальное перемещение — так же, как OIS — плюс крен, тангаж и рыскание. С помощью этой системы возможна компенсация до более чем пяти ступеней, и она работает независимо от используемого объектива.Это связано с тем, что вместо того, чтобы компенсировать движение, используется элемент в объективе, вместо этого перемещается сенсор камеры.
Хотя IBIS отлично подходит для съемки неподвижных изображений, он также отлично подходит для съемки видео с рук и предотвращает «подпрыгивание» фильмов, когда вы одновременно снимаете и гуляете.
© Chris Maestas
Когда не использовать стабилизацию изображения
Какими бы хорошими ни были IBIS и OIS, в некоторых случаях вы не захотите их использовать:
- КОГДА У ВАС КАМЕРА НА ШТАТИВЕ .Как только вы установите камеру на штатив, обязательно выключите OIS или IBIS. Это помогает предотвратить повреждение там, где система стабилизации изображения работает, когда в этом нет необходимости.
- КОГДА ВЫ ХОТИТЕ УВЕЛИЧИТЬ СРОК СЛУЖБЫ АККУМУЛЯТОРА . OIS и IBIS используют питание от батареи. Если у вас мало заряда или вы хотите максимально долгую съемку, выключите их.
- ПРИ СЪЕМКЕ ВИДЕО С ВНУТРЕННЕГО МИКРОФОНА . Если вы снимаете видео с включенным OIS или IBIS, обязательно записывайте звук с помощью отдельного микрофона или записывающего устройства.Это связано с тем, что внутренний микрофон камеры, скорее всего, улавливает жужжание системы стабилизации, когда она выполняет свою работу.
© Дэн Бейли
Следующие шаги
- ЗАДАЧА Как медленно вы можете двигаться? Попробуйте сделать несколько пробных снимков в условиях низкой освещенности, используя диапазон выдержек. Какую самую низкую скорость вы можете использовать с каждым из ваших объективов с поддержкой OIS? Это полезно знать и помнить, когда вы действительно снимаете при тусклом свете.Публикуйте свои результаты в социальных сетях с хэштегом #MyFujifilmLegacy. Вы также можете отправить свою работу здесь , чтобы разместить ее в наших социальных сетях.
Изображение заголовка © Джонатан Айриш
Простое руководство по пониманию стабилизации изображения
Для некоторых сцен, которые вы хотите сфотографировать, потребуется стабилизация изображения. Это могло быть связано с любым количеством факторов.
Наша статья познакомит вас с разницей между стабилизацией объектива и стабилизацией в камере.И когда вам следует использовать одно вместо другого.
Что такое стабилизация
Стабилизация — это действие, позволяющее максимально неподвижно удерживать камеру во время съемки сцены. Есть много разных способов стабилизации изображения без помощи объектива или камеры.
На протяжении многих лет стабилизация изображения попадала под множество имен. Подавление вибраций, O.I.S., Optical SteadyShot, SR, VC, VR, MEGA O.I.S. их всего несколько.
Все эти технологии существуют, чтобы помочь вам снимать неподвижные изображения в условиях низкой освещенности.Всем нам знакомо разочарование, когда мы не можем запечатлеть то, что видим глазами, на наши цифровые камеры.
В зависимости от марки и модели камеры или объектива стабилизация изображения помогает. Это позволяет получать четкие изображения со скоростью до пяти раз медленнее, чем это возможно.
Есть много способов стабилизировать снимок без каких-либо технологий. Если стоять у стены, это поможет снизить дрожание камеры. Этот прием полезен, но не окончен.
Для длинных выдержек, необходимых для длинных выдержек, необходим штатив.Но носить с собой или использовать штатив не всегда возможно или рекомендуется.
Более длинная выдержка позволяет вашему цифровому изображению улавливать больше движений. Стабилизатор изображения уменьшает размытость изображения и поддерживает высокое качество изображения.
Если вы фотографируете с рук, есть практическое правило, которому вы должны следовать. Раньше мы рассматривали 1/60 секунды как точку отсечки, но для каждого объектива она немного отличается.
Не держите камеру в руках при выдержке меньше, чем эквивалентное вам фокусное расстояние .Например, объектив 400 мм не должен опускаться ниже 1/400 секунды.
Итак, если вы используете 50-миллиметровый объектив, вы можете уменьшить его до 1/50 секунды, что больше предопределенного отсечения 1/60. Конечно, это всего лишь практическое правило, поскольку оно будет зависеть от других факторов.
Такие вещи, как блокировка зеркала, неблагоприятная погода и нестабильная среда, могут привести к размытым изображениям. Даже следования этому практическому правилу может быть недостаточно.
Есть два типа стабилизации изображения; объектив на основе и в камере.У обоих есть свои плюсы и минусы.
Стабилизация объектива
Стабилизация на основе объектива использует плавающую линзу. Этот элемент управляется электроникой. И двигался против любого неблагоприятного движения, например дрожания камеры.
Преимущества встроенной стабилизации включают более плавную работу с объективами большей длины. Обратной стороной является то, что большинство объективов не имеют их в стандартной комплектации.
Обычно телеобъективы — единственные, которые предлагают стабилизацию объектива. Они также стоят намного дороже, потому что имеют эту дополнительную функцию.
Преимущество в том, что если он вам не нужен, вы можете купить объектив по гораздо более низкой цене. И Tamron, и Sigma используют системы стабилизации объектива. И это работает как с цифровыми камерами Canon, так и с Nikon.
Встроенная стабилизация
В камере стабилизация работает как стабилизация на основе объектива. За исключением того, что вместо перемещения элемента датчик изображения перемещается для компенсации. Датчик перемещается.
Встроенная стабилизация подходит для всех объективов, которые вы используете с камерой.Вместо того, чтобы покупать дорогие объективы, вам нужно только один раз вложить больше денег в корпус камеры.
Обратной стороной является то, что встроенная в камеру стабилизация менее эффективна для сглаживания неровностей. Это особенно актуально для объективов с большим фокусным расстоянием.
Фактическая стабилизация датчика — самый дешевый вариант. Компенсация вибрации ниже. Canon и Nikon, например, не предлагают встроенную стабилизацию. Они считают, что стабилизация объектива более эффективна для уменьшения дрожания.
Sony, Pentax и Olympus уже использовали эту встроенную стабилизацию.И фотографам это нравится.
Когда НЕ использовать стабилизацию изображения
Стабилизация изображения со штативом
Когда вы используете штатив вместе со стабилизацией изображения, это становится контрпродуктивным. Вы не должны использовать оба вместе, поэтому вам нужно выбрать одно или другое.
При совместном использовании вы создаете петлю обратной связи. Здесь камера улавливает собственные колебания. Он начнет двигаться, чтобы противодействовать им, даже когда камера полностью неподвижна.
Это, в свою очередь, добавляет размытость при движении и размытое изображение.
Другие функции стабилизации
Некоторые системы камер имеют функцию панорамирования. Именно здесь конструкция камеры позволяет перемещать камеру из стороны в сторону. Это с уменьшенным дрожанием движения.
В некоторых старых объективах, а также в цифровых зеркальных или беззеркальных системах начального уровня эта опция отсутствует. Они также могут работать некорректно при панорамировании. Это только добавляет размытости изображению.
Это еще один случай, когда лучше всего отключить стабилизацию изображения.
Срок службы батареи
Последняя причина, по которой вы должны отключить систему стабилизации, — это время работы от батареи. Если он включен, особенно когда вы им не пользуетесь, он разряжает вашу батарею, как торт на детской вечеринке.
Это особенно верно для больших линз и больших сенсоров. Их перемещение требует больше энергии.
Хотите больше? Попробуйте наши шпаргалки по фотографии
Эти шпаргалки — прекрасный визуальный инструмент, который поможет вам овладеть фотографией.
Они всегда под рукой… в телефоне или в сумке для фотоаппарата… и они были тщательно продуманы, чтобы вы могли понять все с первого взгляда.
Вы больше никогда не забудете ключевой совет по фотографии!
Стабилизация изображения— Canon Europe
стабилизация изображения была доступна для видеокамер задолго до того, как она была представлена в объективах EF. Даже когда были доступны и электронная, и оптическая системы, ограничения по размеру или весу означали, что ни одна из них не подходила для камер EOS. Поэтому Canon вернулась к чертежной доске и по-новому взглянула на проблему. РешениеCanon заключалось в использовании группы элементов внутри объектива, которые перемещаются перпендикулярно оси объектива, чтобы противодействовать дрожанию камеры.Движение этой специальной группы линз контролируется встроенным процессором, и, что особенно важно, оптические характеристики линз не снижаются.
При использовании стабилизированного объектива дрожание камеры обнаруживается двумя гироскопическими датчиками внутри ствола: одним для рыскания (движение из стороны в сторону) и одним для тангажа (движение вверх и вниз). Датчики определяют как угол, так и скорость движения.
При частичном нажатии спусковой кнопки затвора камеры происходит следующая последовательность событий:
• Группа линз специальной стабилизации, которая в неактивном состоянии заблокирована в центральном положении, освобождается.
• Два гироскопических датчика запускаются и определяют скорость и угол любого движения камеры / объектива.
• Данные гироскопа передаются на микропроцессор в объективе, который анализирует их и формулирует команду для специальной группы элементов стабилизации объектива.
• Эта команда передается группе линз стабилизатора, которая затем перемещается с соответствующей скоростью и направлением, чтобы противодействовать движению камеры.
• Эта полная последовательность повторяется непрерывно, чтобы мгновенно реагировать на любое изменение величины или направления дрожания камеры.
Стабилизация изображения эффективна при движении в широком диапазоне частот, поэтому она может справляться не только с простым дрожанием камеры (от 0,5 Гц до 3 Гц), но и с вибрациями двигателя, возникающими при съемке с движущегося транспортного средства или вертолета (от 10 Гц до 20 Гц). ).
Когда был представлен первый объектив EF с IS, это был первый случай, когда в объектив был встроен высокоскоростной 16-битный микропроцессор. Процессор одновременно управлял стабилизатором изображения, ультразвуковым двигателем (для фокусировки объектива) и электромагнитной диафрагмой (для настройки диафрагмы объектива).
Питание, необходимое для системы стабилизации изображения в объективе, поступает от аккумулятора камеры. Это означает, что время работы от батареи немного сокращается, если объектив IS установлен на камеру и включен IS.
(PDF) Метод цифровой стабилизации изображения для фиксированной камеры на малоразмерном дроне
для сопоставления ключевых точек кадров изображения является более сложной задачей, чем нормальное состояние
. Обработанное видео кажется более стабилизированным
, но на нем могут быть царапины.Тем не менее, значения PSNR
для стабилизированной версии по-прежнему выше, чем для
исходного образца. Очевидно, что этот алгоритм
SURF можно использовать для уменьшения видеодвижений с целью улучшения визуального
качества записанного видео с камеры БПЛА.
V. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Алгоритм SURF обнаруживает ключевые точки каждого кадра изображения
и определяет место, где интенсивность цвета имеет максимальное значение
среди всех точек вокруг его области
.В экспериментах в этой статье используются 4 образца видео
, записанные со стационарной камеры на небольшом мультироторе, чтобы проверить эффективность метода
. Эти видео включают условия при нормальном дневном свете
и частичные тени на записанных
изображениях. Фактически, алгоритм SURF обнаруживает ключевые точки
каждого кадра изображения и производит сравнение местоположения между
текущего и предыдущего кадров. Согласованные ключевые точки
преобразуются путем компенсации движения текущего кадра
таким образом, чтобы эти ключевые точки располагались как можно ближе к
точкам предыдущего кадра.Эти скомпенсированные кадры
изображения объединяются в более стабилизированное видео.
Несколько методов, таких как проективное преобразование, преобразования подобия и точного преобразования
, могут быть применены для достижения этой компенсации.
Каждое преобразование подходит для компенсации ключевых точек с
различными характеристиками. Количественные критерии для выбора подходящего преобразования
могут быть изучены для будущего исследования.
Комбинация этих методов может быть реализована
вместо одного преобразования, так что обработанное видео
становится более гладким и более стабильным для просмотра.
REF ER EN CE S
[1] П. Рават и Дж. Сингхай, «Обзор методов оценки движения и стабилизации видео для портативного
мобильного видео», Обработка сигналов и изображений. . J.,
Т. 2 (2), стр. 159–168, июнь 2011 г.
[2] С. Навайот и Н. Хомсуп, «Стабилизация видео в реальном времени
для воздушной мобильной мультимедийной связи», Int.
J. инноваций, менеджмента и технологий, Vol. 4 (1),
с.26-30 февраля 2013 г.
[3] М. Либлинг. (2010). PoorMan3DReg [Онлайн]. Доступно:
http://sybil.ece.ucsb.edu
[4] А. Нойман, Х. Фреймарк и А. Верле. (2010). Geo-
данных и пространственной связи [Интернет]. Доступно: https: //
geodata.ethz.ch
[5] П. Рават и Дж. Сингхай, «Эффективная стабилизация видео
Техника для портативных мобильных видео», Int. J. of Sig-
nal Process., Image Process. и распознавание образов,
Vol.6 (3), стр. 17-32, июнь 2013 г.
[6] М. Нисканен, О. Сильвен и М. Тико, «Оценка производительности стабилизации видео
», Proc. IEEE Int. Конф. на
Multimedia and Expo, Канада, июль 2006 г., стр. 405-408.
[7] К. Макманус. (2009). Технология, лежащая в основе Steady Shot Inside, Sony Al-
pha DSLR [Интернет]. Доступно:
http://www.sonyinsider.com
[8] Д. Г. Лоу, «Распознавание объектов в локальном масштабе —
Инвариантные особенности», Proc.IEEE Int. Конф. на компьютере
Vision, Керкира, Греция, сентябрь 1999 г., стр. 1150-1157.
[9] Д. Г. Лоу, «Отличительные особенности изображения от масштаба —
инвариантных ключевых точек», Int. J. Компьютерного зрения, Vol. 2,
pp. 91-110, Nov. 2004.
[10] Г. Ю. и Дж. М. Морель, «ASIFT: алгоритм для полностью инвариантного сравнения
», Image Process. Он-лайн,
февраль 2011 г., стр. 1-28.
[11] Й. Кэ и Р. Суктанкар, «PCA-SIFT: более четкое представление для локальных дескрипторов изображений», Proc.
из IEEE Comput. Soc. Конф. по компьютерному зрению и распознаванию образов
, США, июнь 2004 г. (2), стр. 506-513.
[12] X. Zheng, C. Shaohui, W. Gang и L. Jinlun, «Видео
Система стабилизации, основанная на ускоренных надежных механизмах
», Proc. Int. Ind. Информатика и Компьютер Eng.
Conf., Сиань, Китай, январь 2015 г., стр. 1995–1998.
[13] Х. Бэй, Т. Туйтелаарс и Л. В. Гул, «SURF:
Up Robust Features с ускорением», J.компьютерного зрения и изображений
Понимание, Том. 110, выпуск 3, стр. 346-359, июнь 2008 г.
[14] Дж. Т. Педерсон. SURF: Feature Detection & Description,
Dept. of Computer Sci., Орхусский университет, Дания, 2011.
[15] С.М. Юргенсен, «Повернутый алгоритм робастных характеристик с отводом вверх —
(R-SURF) ,» РС диссертация, кафедра электр. и
Ср. Eng., Военно-морская аспирантура, Калифорния, 2014.
[16] Дхара Патель, Диксеш Патель, Д. Бхатт и К.Р. Джадав,
«Компенсация движения для портативного фотоаппарата»,
Int. Журнал исследований в области техники и технологий, Vol. 4,
pp. 771-775, Feb. 2015.
[17] Дж. Ким и К. Х. Калдас, «Изучение локальных характеристик
дескрипторов для стабилизации видео на строительной площадке»,
Proc. 31-го Междунар. Symp. по автоматизации и робототехнике в
Construction and Mining, Сидней, Австралия, июль 2014 г.,
стр. 654-660.
[18] H.