Какая стабилизация лучше оптическая или цифровая: Стабилизация камеры смартфона: какая бывает и как работает — Главная

Содержание

В чем разница между оптической и цифровой стабилизацией изображения?

Если вы когда-нибудь пытались снимать видео на свой телефон во время прогулки, вы знаете, что сохранить изображение по-прежнему сложно. Существует некая изящная технология, предназначенная для уменьшения этого эффекта дрожания кулачка, и есть два разных подхода к ее реализации.

Оптическая стабилизация изображения пришла из мира фотосъемки с использованием сложных аппаратных механизмов внутри объектива, чтобы сохранить неподвижность изображения и обеспечить резкий захват. Он существует уже давно, но был адаптирован для видео и недавно уменьшен для смартфонов. Цифровая стабилизация изображения — это скорее программный трюк, такой как «цифровой зум», но наоборот, активный выбор правильной части изображения на датчике, чтобы казалось, что объект и камера меньше двигаются. Давайте посмотрим, как они работают и как они используются в новейших гаджетах для фотографии.

Оптическая стабилизация изображения: стабилизатор для вашего объектива

У How-To Geek уже есть статья, объясняющая, как работает оптическая стабилизация изображения. . Но для полноты картины резюмируем: оптическая стабилизация изображения, для краткости называемая OIS, также называемая «IS» или «подавление вибраций» (VR, не имеющая отношения к виртуальной реальности) в зависимости от марки камеры, является все о железе.

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, из-за дрожания рук оператора) и позволяя записывать более резкое и менее размытое изображение. Это, в свою очередь, позволяет делать фотографии при слабом освещении или с меньшим значением диафрагмы, оставаясь при этом четко очерченными.

Инженерия, которая вкладывается в этот материал, потрясающая. Это крошечная версия внешнего оборудования, такого как многоосные стабилизаторы, используемые на такие системы, как Steadicam — те большие плечевые крепления для камеры, которые вы, возможно, видели на спортивных мероприятиях или съемках фильмов. Результаты использования системы стабилизации в объективе или в камере не такие впечатляющие, как у внешних гироскопических стабилизаторов, но они все равно впечатляют. Камера с объективом с оптической стабилизацией изображения может снимать более четкие неподвижные изображения при более низком уровне освещенности, чем камера без него, и та же технология может использоваться для небольшого улучшения размытого, дрожащего эффекта записи видео на портативную камеру. Большой недостаток заключается в том, что для оптической стабилизации изображения требуется много дополнительных компонентов в объективе, а камеры и объективы, оснащенные OIS, намного дороже, чем менее сложные конструкции.

Раньше оптическая стабилизация изображения ограничивалась фото- и видеокамерами высокого класса. Но технология была переработана настолько, что теперь вы можете использовать ее в цифровых зеркальных и беззеркальных камерах потребительского уровня. Его даже уменьшили, чтобы объектив OIS можно было вставить в модуль камеры смартфона. Да, это означает, что в некоторых смартфонах есть крошечный подвижный стеклянный элемент толщиной менее полдюйма. Если у вашего телефона есть линза OIS, вы можете поднести верхнюю часть к уху, немного встряхнуть и даже услышать, как дребезжит стабилизирующий элемент в модуле задней камеры. (Хм, не делайте этого слишком усердно.)

Вот пример оловянного элемента IS модуля камеры телефона. Обратите внимание на то, как верхняя часть объектива в сборе может двигаться независимо от расположенного ниже датчика изображения.

С гораздо меньшими объективами и датчиками функция OIS на телефонах не так эффективна, как на более крупных камерах. Но он по-прежнему помогает делать более четкие фотографии и менее шаткое видео. Некоторые известные модели телефонов с оптической стабилизацией изображения включают iPhone 6+ и новее, Samsung Galaxy S7 и новее, LG G-серии и Google Pixel 2.

Ручная стабилизация изображения: обрезка видео для его стабилизации

Цифровая стабилизация изображения выполняется программно. Если вы знакомы с разница между оптическим зумом и цифровым зумом

(т. е. увеличение пикселей на изображении без их улучшения), это похоже. Но цифровая стабилизация оказывает на видео гораздо более непосредственный и измеримый эффект.

Чтобы стабилизировать дрожащее предварительно записанное видео, вы можете вырезать участки на границах, которые «перемещаются» на каждом кадре, в результате чего видео будет выглядеть более стабильным. Это оптическая иллюзия: пока видео трясется, кадрирование каждого кадра изображения корректируется, чтобы компенсировать дрожание, и вы «видите» плавную дорожку видео. Для этого необходимо либо увеличить масштаб кадра изображения (и жертвовать качеством изображения), либо уменьшить масштаб самого кадра (в результате получается изображение меньшего размера с перемещающимися черными границами).

Видеоредакторы пациентов могут делать это вручную с готовой записью, кадр за кадром. Вот яркий пример из короткого кадра из эпизода VII «Звездных войн».

Это преувеличенный пример кадрирования для эффекта стабилизации, 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: программная обрезка видео для вас

С добавлением передового программного обеспечения компьютеры могут автоматически применять эту технику кадрирования и перемещения к видео. Программное обеспечение для редактирования видео, например Adobe Premiere , Final Cut Pro и Sony Vegas могут это сделать, как правило, добиваясь эффекта путем обрезки или небольшого увеличения полноразмерного видео и его динамической покадровой стабилизации. Вот пример эффекта автоматической стабилизации видео, выполняемого в Final Cut Pro (перейдите к 3:34, если он еще не установлен).

Подобно оптической стабилизации изображения, это программное обеспечение для постобработки становится дешевле и более распространенным. Можно даже использовать базовую стабилизацию масштабирования и кадрирования, встроенную в некоторые бесплатные видеосервисы, такие как YouTube и Instagram. Возможности применения этого эффекта ограничены, поскольку требуется увеличение масштаба, чтобы компенсировать дрожание камеры без отображения черных областей по краю видеокадра. Чем больше вы увеличиваете масштаб, тем ниже будет качество финального видео. Обратите внимание, что на следующем видео кадр стабилизированного видеоматериала (вверху) меньше полного кадра исходного нестабилизированного видео (внизу) из-за обрезки, необходимой для эффекта стабилизации.

Вот как можно применить стабилизацию изображения к существующему видео. Теперь объедините эту технику стабилизации с движением и кадрированием, немного дополнительного места в пиксельной сетке сенсора неподвижной камеры при съемке видео и суперсовременное программное обеспечение, которое обнаруживает части изображения и их движение, и вы можете выполнять стабилизацию автоматически, прямо как видео записывается! Это программное обеспечение записывает все изображение на датчик камеры для каждого кадра, автоматически определяет, как камера дрожит относительно основного объекта и фона, и обрезает видео до размера 4K или 1080p, перемещая изображение, чтобы компенсировать движение сама камера.

Вот что означает «цифровая стабилизация изображения»: применение инструментов кадрирования к 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 снижает стоимость производства. Он не так технически эффективен, как объектив с оптической стабилизацией, потому что вам нужна более продвинутая компьютеризированная обработка, чтобы применять инструменты кадрирования в реальном времени. Но при правильном сочетании аппаратного и программного обеспечения эффекты могут быть впечатляющими. Вот видео о последних технологиях стабилизации цифрового изображения. в новой серии GoPro 7 .

Обратите внимание, что GoPro 7, как и его предшественники, не имеет движущихся частей стабилизации в самой камере, а видео выше не было стабилизировано с помощью дополнительного программного обеспечения, такого как Premiere или Final Cut. Все это видео снимается прямо с камеры с автоматическим кадрированием, чтобы компенсировать дрожание и вибрацию. Он не идеален — его недостаточно, чтобы полностью устранить дрожание велосипеда, например, при спуске по лестнице, и он дает около 10% кадра кадра видео. Но это впечатляющее улучшение по сравнению с нестабилизированной камерой, без затрат или времени, необходимых для OIS или программной стабилизации. В GoPro есть встроенная цифровая стабилизация изображения, начиная с серии Hero 5, и она доступна и на других экшн-камерах.

Цифровую стабилизацию изображения также можно применить к видео на телефонах. Google использовал только программную систему на исходном Pixel (именуемую «EIS» для «электронной стабилизации изображения»), и теперь в большинстве телефонов высокого класса явно или не применяется хотя бы какой-то уровень цифровой стабилизации. Samsung отмечает, что на Galaxy Note 8, Galaxy S9 и Galaxy S9 + оба оптических

а также при этом используется цифровая стабилизация изображения. Но у цифровой стабилизации изображения есть один большой недостаток: в отличие от системы оптической стабилизации, ее нельзя применить к неподвижным изображениям. Поскольку цифровая стабилизация изображения основана на обрезке серии неподвижных видеокадров, она не работает с одним кадром за раз.

Изображение предоставлено: Canon , GoPro

Типы стабилизации изображения, как работает стабилизация изображения

Для чего нужна стабилизация камеры

На первом снимке используется стабилизация, поэтому он максимально четкий; на втором снимке стабилизация не используется, поэтому он размазан (источник фото: ProPhotos)

Стабилизация в камере смартфона нужна для того, чтобы компенсировать его движение, избежать смазанных фотографий, а также раздражающей тряски на видео. Стабилизация практически не имеет значения только в том случае, если съемка ведется со штатива, и спуск затвора производится с помощью пульта дистанционного управления. К примеру, удаленно контролировать приложение «Камера» на iPhone можно с помощью кнопок громкости на проводных и беспроводных наушниках, а также через одноименную программу на умных часах Apple Watch. Иначе без стабилизации не обойтись — картинка будет страдать.

Кстати, актуальные смартфоны Apple как раз отлично подходят для разговора про стабилизацию. К примеру, у самого популярного iPhone 11 две камеры: широкоугольная и ультраширокоугольная. Первая — венец инженерной мысли производителя. Она делает действительно качественные снимки не только за счет относительно большой диафрагмы f/1,8, сравнительно большого размера точек на 12-Мп матрице, а также продвинутых алгоритмов ИИ — за их четкость также отвечает оптическая стабилизация. А вот вторая здесь скорее для галочки — у нее и светосила посредственная, и стабилизация только цифровая.

Использование стабилизации дает возможность значительно повысить качество съемки в вечернее время суток даже без штатива, несмотря на достаточно длинную выдержку (источник фото: ProPhotos)

Стабилизация может быть цифровой, оптической, а также гибридной — в последнем случае речь идет про одновременное использование двух предыдущих. Многие называют стабилизацию невидимым штативом, который избавляет фото и видео от последствий дрожащих рук. Но ее нельзя считать панацеей — да, она компенсирует тряску с относительно небольшой амплитудой. Тем не менее, если во время съемки вы будете достаточно активно двигаться (к примеру, пританцовывать), не спасет никакая из доступных на рынке стабилизаций. В данном случае можно будет сильно уменьшить выдержку, но сегодня точно не про нее.

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.

Что такое цифровая стабилизация и каков принцип её работы

Схематический пример использования цифровой стабилизации с обрезкой матрицы в камере современного смартфона — итоговое изображение окажется внутри одного из красных прямоугольников (источник оригинала фото: Unsplash)

Цифровую стабилизацию также часто называют электронной — ее используют лишь из-за простоты. Для нее не нужны какие-то дополнительные аппаратные компоненты, которые увеличивают как себестоимость, так и дальнейшую стоимость гаджета — используются только те, которые уже встроены в смартфон, и основой технологии становится программное обеспечение. Несмотря на это, даже цифровая стабилизация значительно повышает качество фотографий и видеозаписей, поэтому уже на нее нужно обратить повышенное внимание. Тем не менее, справедливости ради, сегодня она используется повсеместно.

Цифровая стабилизация работает аналогично коррекции перспективы из Adobe Photoshop (источник: Dallas Thomas/Gadget Hacks) — анимация доступна по нажатию

У цифровой стабилизации достаточно простой алгоритм работы. Представьте себе матрицу камеры смартфона, которая состоит из отдельных пикселей, — чтобы упростить, пусть это будет условный квадрат 10 на 10 точек. Когда стабилизация отключена, во время съемки используется вся площадь матрицы. После ее активации, происходит обрезка — вместо 10-ти начинает использоваться на пару точек меньше по каждой стороне. Основываясь на данных гироскопа и акселерометра, квадрат 8 на 8 перемещается по матрице камеры, чтобы компенсировать тряску гаджета. Вот и весь секрет.

На первом снимке показана имитация использования цифровой стабилизации — не все изображение попало в кадр, но оно более четкое; на втором снимке показана имитация тряски без использования цифровой стабилизации — все изображение попало в кадр, но оно менее четкое (источник оригинала фото: Unsplash)

Число точек, которые фактически обрезает каждое устройство, зависит от агрессивности работы цифровой стабилизации, используемой им. После обрезки числа пикселей качество изображения также падает — чем более агрессивно работает стабилизация, тем сильнее. Тем не менее, чаще всего это оправдано отсутствием смазанных участков. Ранее про цифровую стабилизацию было больше разговоров, но сегодня без помощи оптической ее оставляют только в недорогих смартфонах.

Цифровая или электронная стабилизация

Цифровая – технология обработки изображения, позволяющая улучшить качество изображения благодаря уменьшению смазанности деталей и полной или частичной компенсации движения в кадре. Методом работы являются алгоритмы, заключающиеся в программной обработке сигнала, поступающего с сенсора камеры.

При электронной стабилизации идет вычисление необходимого сдвига матрицы, при этом происходит потеря части информации по краям матрицы.

Из недостатков: 40% пикселей отводятся на обработку и не участвуют в формировании изображения, что ухудшает качество. Однако главным плюсов является невысокая стоимость.

Что такое оптическая стабилизация и каков принцип её работы

Схематическое изображение работы оптической стабилизации, в рамках которой тряска компенсируется движением самой камеры с помощью специального аппаратного механизма (источник оригинала фото: The Verge)

Несмотря на то, что далеко не во всех камерах современных смартфонов используется оптическая стабилизация, это технология далеко не нова — если точнее, ей не меньше четверти века. Еще в 1995 году ее в своих камерах и объективах начала использовать компания Canon. В ее варианте она называется Image Stabilization (IS), поэтому другим компаниям пришлось придумываться собственные названия: Vibration Reduction (VR) у Nikon, Optical SteadyShot (OSS) у Sony, Optical Image Stabilizer (OIS) у Fujifilm. Первым смартфоном с системой оптической стабилизации принято считать Nokia Lumia 920 из 2012-го.

Принцип работы оптической стабилизации наглядно (источник: Inam Ghafoor/YouTube) — анимация доступна по нажатию

Для использования возможностей оптической стабилизации, в камере смартфона используется специальный подвижный механизм, который перемещает не изображение по матрице, а всю матрицу целиком. В итоге картинка остается резкой, несмотря на тряску. Тем не менее, полагаться на оптическую стабилизацию на 100% также нельзя. Следует отменить, что у каждого производителя камеры свои представления по поводу работы оптической стабилизации, поэтому и качество результата в виде фотографии может достаточно сильно отличаться. Более того, движение камеры также ограничено, поэтому стабилизация компенсирует лишь небольшую тряску.

DJI Osmo Mobile 3 — стедикам для мобильных устройств, который значительно прокачает стабилизацию картинки (источник фото: DJI)

ВНУТРИКАМЕРНАЯ ИЛИ МАТРИЧНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Матричная стабилизация – это технология, реализованная в фотоаппарате, а не объективе. Она была предложена компанией Konica Minolta и впервые применена в 2003 году в фотокамере Dimage A1 (сама технология называлась — Anti-Shake).

При таком решении, колебания камеры компенсирует не оптический элемент внутри объектива, а сама матрица, установленная на подвижной стабилизирующей платформе. Принцип стабилизации здесь иной — сама матрица «подстраивается» под проекцию изображения, а не проекция изменяется по пути к матрице. Из плюсов такого решения — в отличие от оптической стабилизации, матричная не вносит искажений в картинку и не влияет на светосилу объектива. Кроме этого, наиочевиднейший плюс в том, что можно использовать любые, даже самые дешевые объективы и получать «стабилизированное» изображение.

Но есть и минусы. Считается, что стабилизация сдвигом матрицы менее эффективна, нежели оптическая стабилизация. С увеличением фокусного расстояния объектива эффективность ее 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 зум-объективов, а также — расстояние фокусировки при малой дистанции. А самое неприятное — матричная стабилизация может не корректно работать при макросъёмке. Конечно же, прогресс и здесь не стоит на месте, и производители значительно совершенствуют свои разработки. Новейшие камеры предлагают уже 5-осевые системы стабилизации (Konica Minolta Anti-Shake была 2-осевой) и возможность компенсации выдержки до 5 ступеней.

Ниже приведены обозначения, применяемые производителями для идентификации встроенной в камеры стабилизации изображения:

Konica Minolta Anti-Shake — AS (уже не выпускается, здесь упомянута как «дань истории»)

Pentax Shake Reduction — SR

Olympus In Body Image Stabilizer — IBIS

Sony SteadyShot — SS, (Есть разновидности – Super SteadyShot — SSS и SteadyShot INSIDE — SSI )

Что лучше: оптическая или цифровая стабилизация

В сравнении с цифровой, оптическая стабилизация явно выигрывает. Начнем с того, что она не обрезает использование матрицы, поэтому изображение получается более ярким, четким, с меньшим количеством шумов и так далее. Более того, чаще всего оптическая стабилизация отыгрывает процесс компенсации тряски куда более правильно, ведь она не считывает данные с гироскопа или акселерометра, а использует собственные аппаратные механизмы. Оптическая стабилизация используется даже не в самых новых смартфонах — к примеру, она есть в Xiaomi Mi5, которому уже несколько лет отроду.

Интересный факт: некоторые

считают
, что цифровая стабилизация лучше оптической справляется со съемкой видео. К примеру, в первом поколении смартфонов Pixel используется именно она, и представители Google объясняют это тем, что она способна предугадывать движение, поэтому заметно быстрее отыгрывает его компенсацию — это критично во время съемки роликов. Тем не менее, во втором поколении Pixel инженеры уже использую гибридную стабилизацию, про которую дальше.

Что такое гибридная стабилизация и каков принцип её работы

Google использует гибридную стабилизацию в Pixel 4 — причем, сразу в двух камерах смартфона (источник фото: Genk)

Яркий пример смартфона, в котором используется гибридная стабилизация изображения — Google Pixel 4. Она предполагает объединение возможностей цифрового и оптического механизма, что позволяет сделать картинку максимально четкой и избежать смазываний даже в самых активных условиях съемки. По задумке, подобный гаджет должен использовать оптическую стабилизацию всегда, а цифровую подключать либо с помощью дополнительной функции, либо самостоятельно интеллектуальным образом. Теоретически подобный механизм должен значительно повысить эффективность стабилизации.

Перспективы и тенденции

С момента появления технология стала развиваться, идя вперед большими шагами. С каждым годом значение оптической стабилизации в смартфонах возрастает не только для производителей, но и для потребителей. Телефон переносить гораздо проще, чем фотоаппарат, который покупают все чаще только профессионалы фотосъемки. Большинству людей хочется просто иметь хорошую камеру. Они не побрезгуют приобрести именно смартфон, так как он имеет еще кучу приложений.

Иными словами, перспективы и тенденции напрямую зависят от развития и продаж смартфонов. Этим объясняются высокие продажи телефонов, имеющих хорошую оптику.

Какая стабилизация лучше

Типичный сценарий мобильного снимка (источник фото: Android Central)

Чтобы раскрыть данный вопрос, нужно ответить вот на что: в каких условиях обычно делается фотография или записывается видео на мобильное устройство? И еще: насколько сильно его владелец заморачивается, чтобы добиться качественной картинки? Ответ простой — пользователь хочет получать снимки и ролики максимального качества, не вкладывая в это никаких усилий. Отсюда и достаточно простой вывод — у гаджета должна быть максимально хорошая камера, которая будет использовать гибридную стабилизацию. Кстати, вот наглядный пример съемки на «бородатый» Google Pixel 2 с ней и без нее:

Результат налицо, без стабилизации ролик выглядит просто отвратительно, а вот с ней вполне пригодным для дальнейшего использования. Стоит отметить, что в данном случае условия как раз максимально экстремальные. С одной стороны, камере сложно из-за тряски. С другой стороны, она должна охватывать широкий динамический диапазон из-за достаточно сложной с точки зрения света композиции кадра. Конечно, сложно сказать, что Google Pixel 2 в этом плане справился идеально, но речь о глобальном качестве картинки, а именно о разнице при использовании гибридной стабилизации.

Виды стабилизаторов

Думаю, не стоит говорить о том, что стабилизатор в камере – вещь обязательная и весьма полезная. Вопрос в другом: если есть возможность выбора, то отдать предпочтение оптическому или цифровому? Помимо того, что связаны они с разными областями фотоаппарата, у них разные особенности работы.

Итак, оптическая система стабилизации – это оптика, набором линз, расположенных в объективе камеры. Она действует по такому принципу, что линзы сдвигаются в противоположную сторону от той, в какую идет движение самого аппарата, тем самым гасятся вибрации. Пользователи отмечают ее сложное устройство и относительную дороговизну.

Среди преимуществ – четкая, уже уравновешенная картинка, которая отображается и в видоискателе, и на матрице. То есть сначала создается хорошая картинка, затем происходит ее передача на сенсор. Также автофокус хорошо работает по такой картинке, следовательно, меньше ошибок фокусировки на предмете.

Правда, есть и свои минусы. Так как стабилизатор расположен вне самого корпуса камеры, если в объективе не будет этой функции, значит, вам будет весьма трудно при съемке. Придется ориентироваться при использовании на определенный тип объективов, с VR (Vibration Reduction) для Nikon или IS (Image Stabilizer) для Canon. Благо, с выбором оптики сейчас проблем нет.

В данную категорию оптических стабилизаторов также можно отнести тот, что основан на сдвиге матрицы. Здесь: движется фотоаппарат – смещается матрица на энное расстояние. Подвижная платформа светочувствительного прибора подстраивается под получаемое изображение.

В этом варианте, конечно, не придется искать объективы со стабилизацией, что довольно удобно. Хотя при этом матрица будет видеть изображение измененным, а система фокусировки и фотограф в видоискателе – еще нет.

К тому же отмечают, что на длиннофокусных объективах такой стабилизатор плохо справляется со своими обязанностями, и эффект от него снижается.

Какие перспективы у стабилизации камер мобильных устройств

Концептофон VIVO APEX 2021, который использует камеру с сильно прокачанным механизмом оптической стабилизации (источник фото: Matrix Life)

У стабилизации изображения в камерах смартфонах есть три равнозначных пути развития. Во-первых, ее оптические механизмы становятся все более доступными, поэтому увеличивают ширину своего распространения не только по смартфонам, но и по камерам в них — так, глядишь, и все модули будущих iPhone будут с этим работать. Во-вторых, будут появляться более совершенные механизмы оптической стабилизации, которые уже появляются в концептофонах — том же VIVO APEX 2020 (в нем используется карданный механизм стабилизации, который увеличивает амплитуду движения камеры для компенсации даже самой агрессивной тряски). В-третьих, нельзя отбрасывать в сторону интеллектуальные программные механизмы, которые продолжают развиваться.

Правила выдержки при съемке

Прежде чем мы перейдем к тому, что вы, возможно, не знаете о стабилизации изображения, давайте рассмотрим некоторые важные моменты когда речь идет о выдержке.

Во-первых, при съемке с рук, чтобы избежать дрожания камеры, вам необходимо использовать выдержку, по крайней мере, такую же, как 1/длина вашего объектива. Поэтому, если вы снимаете на объектив 50 мм, вам нужно, чтобы выдержка затвора была 1/50. Если вы снимаете на объектив 200 мм, вам потребуется выдержка 1/200 и т. д.

Так же необходимо учитывать и кроп фактор. Если ваш фотоаппарат имеет кроп-фактор 1,5. И вы снимаете на объектив 70-200 f / 2.8 на 200 мм, вам нужно иметь выдержку затвора не менее 1/300, чтобы устранить дрожание камеры.

Во-вторых, дрожание камеры и размытость изображения — это две разные проблемы. Дрожание камеры вызвано движением камеры / фотографа. Размытие в движении происходит, когда объект движется слишком быстро для скорости затвора. Оба создадут размытие или мягкость на ваших изображениях, но это две разные проблемы.

Что лучше? – Not The Gear

Объектив вашей камеры усиливает малейшую вибрацию в ваших руках, что приводит к размытию изображения. Помимо цифровой стабилизации, теперь есть два механических решения: оптическая стабилизация в объективе с подвижными элементами объектива или стабилизация на чипе сенсора.

Оба метода технически являются «оптическими» (в отличие от цифровых), и встроенная стабилизация сенсора является явным победителем во всех случаях, кроме пленочных зеркальных фотокамер. На цифровых зеркальных и беззеркальных камерах один новый корпус обеспечивает стабилизацию для всех ваших объективов. В телефонах есть датчик изображения для каждого встроенного объектива, но встроенная стабилизация означает, что в телефоне могут быть лучшие объективы.

Производители камер, похоже, тоже согласны с тем, что стабилизация сенсора, встроенная в корпус камеры, получила широкое распространение в беззеркальных камерах нового поколения, хотя традиционно Nikon и Canon добавляли ее в свои объективы. Однако даже телефоны высокого класса еще не сделали решающий шаг. Некоторые отраслевые сайты слухов (кашель Digitimes кашель) взволнованно предполагают, что будущие версии iPhone увидят эту технологию, и это легко представить.

Хорошим примером является iPhone 11 Pro, который имеет оптическую стабилизацию изображения в стандартном и телеобъективах (2x), но не в широкоугольной (0,5x) камере. Со встроенной стабилизацией на каждой камере стабилизированное изображение будет иметь каждый зум, и появится возможность улучшить оптику для компонентов объектива 1x и 2x, поскольку стабилизация будет выполняться без каких-либо движущихся элементов объектива. По общему признанию, это не гарантия того, что Apple будет использовать стабилизированный чип на каждой камере, но, конечно же, Apple и им подобные не будут возражать против оптовой скидки на компоненты?

(небольшое замечание: многое может зависеть от того, как Samsung будет активно продвигать количество мегапикселей в маркетинге, поскольку их флагман Galaxy S20 Ultra был запущен с набором датчиков для различных камер).

Как сравниваются системы?

Сравнение этих систем предполагает, что стабилизация, которую они обеспечивают, соответствует одному стандарту. Это? И как это измеряется?

У отраслевой организации CIPA есть система, используемая крупными фирмами (метод измерения, одобренный CIPA), которая дается в виде «остановок» — термина, знакомого большинству фотографов после того, как они отважились выйти за пределы «автоматического» режима. Он измеряет количество остановок, на которое вы можете держать затвор открытым длиннее, чем , и вы ожидаете того же уровня резкости. Например, если вы получили четкое изображение при выдержке 1/125 с, то стабилизация с рейтингом 1 ступень означала бы, что вы получите такой же резкий снимок при выдержке 1/60 (затвор открыт примерно в два раза дольше).

Canon достигает 4 (а в некоторых случаях) 5 ступеней стабилизации изображения на своих объективах со встроенной функцией стабилизации изображения. Некоторые объективы Nikon имеют аналогичную технологию под названием VR (подавление вибраций). В обоих случаях некоторые объективы, предлагающие эту функцию, были выпущены до завершения перехода на цифру, и эта технология одинаково полезна как для пленочных зеркальных фотокамер, так и для цифровых.

Sony представила 5-осевую стабилизацию изображения на A7ii, которая также требует 4-5 ступеней стабилизации, поэтому предполагается тот же технический подход (датчик, который может не только двигаться по горизонтали и вертикали, но также наклонять, кренить и рыскать ) то же самое должно быть возможно на чипе меньшего размера телефона.

Новые возможности Стабилизация сенсора открывает новые возможности

Стабилизация на сенсоре — это не только захватывающая перспектива оптического облегчения жизни, даже в мире телефонов, но и мир камер также находит некоторые действительно интересные дополнительные преимущества. Учитывая, насколько больше вычислительной мощности телефона и креативности рынка приложений, это может быть только верхушкой айсберга.

Стабилизация сенсора может увеличить количество мегапикселей

Поначалу это может показаться немного безумным, ведь сенсорный чип — это физический компонент, и он всегда будет иметь одинаковое количество фотосайтов (отдельных пикселей). Однако на самом деле механизм стабилизации сенсора означает, что его можно немного сдвинуть во время съемки серии кадров. Полученные изображения затем можно скомпоновать в программном обеспечении, что, например, делает Olympus OM-D E-M5 MkII. Результатом являются 40-мегапиксельные изображения с 16-мегапиксельного датчика, и, хотите верьте, хотите нет, это действительно работает, пока вы работаете на штативе, а ваш объект не движется.

Стабилизация сенсора открывает интеллектуальные функции.

Фотографы ночных пейзажей, у которых есть Pentax K-1 или K-3ii, оценят великолепие функции AstroTracer. Традиционно при съемке ночного пейзажа вы оставляете камеру зафиксированной на штативе, и кажется, что звезды движутся и оставляют следы (или, если вы придерживаетесь более средневековых убеждений, звезды на самом деле движутся вокруг вас). Камера Pentax представила систему, с помощью которой камера могла использовать встроенный GPS и компас для автоматической ориентации сенсора по звездам во время длительной выдержки. До появления этих камер единственной альтернативой была установка камеры на устройство слежения.

Нет технической причины, по которой 5-осевую систему Sony нельзя было бы использовать для того же самого, если бы были доступны данные GPS и компаса. В телефонах все эти технологии уже доступны — вам просто нужно убедиться, что никто не звонит вам во время съемки, и вам понадобится хорошее сцепление телефона со штативом.

Цифровая стабилизация и встроенная стабилизация

Это не одно и то же, хотя мы думаем, что чипы и цифровые технологии явно связаны между собой. Когда мы называем процесс «цифровым», мы имеем в виду, что компьютер выполняет работу, обрабатывая данные. Весьма вероятно, что ваш телефон делает это при съемке видео, немного обрезая каждый кадр, затем сравнивая их все по мере поступления, а затем обрезая их немного по-другому, чтобы камера меньше дрожала. Некоторые цифровые методы также можно использовать для повышения резкости изображений, например, путем съемки нескольких кадров с более высокой скоростью затвора и их объединения.

Однако цифровые методы основаны на ограничениях рассматриваемого датчика (и любой вибрации, которой он подвергается). Оптические методы компенсируют это, гарантируя, что фотоны света, составляющие изображение, попадают в нужное место на чипе датчика изображения, поэтому, как правило, дают лучшие результаты (но они более механически сложны и дороже в реализации).

ISOCELL Bright HM1 от Samsung — чрезвычайно впечатляющий чип обработки изображений, но что означает фраза «Для получения более четких результатов HM1 поддерживает электронную стабилизацию изображения на основе гироскопа (EIS)»?

Продавцы камер хорошо осведомлены о преимуществах оптических технологий, поэтому они будут использовать запутанные термины, когда пытаются избежать объяснения того, что технология является цифровой, точно так же, как они делают это, когда не хотят говорить «цифровой зум». (тоже меньшая технология). Спросите себя, что это значит: «48-мегапиксельная телеобъектив с 10-кратным гибридным оптическим зумом и «зум сверхвысокого разрешения», который использует искусственный интеллект для 100-кратного увеличения»? По правде говоря единственный факт это 48-мегапикселей. Добавление слова «гибрид» подразумевает, что 10-кратное увеличение будет достигнуто, по крайней мере, частично в цифровом виде (с использованием данных с других объективов?), а искусственный интеллект — это более открытое признание цифрового участия.

Связанное прослушивание

Послушайте, как мы с Дэном говорим о телефонах и камерах в Эпизоде 8.

Почему цифровая стабилизация изображения лучше, чем вы думаете, пока это не произойдет

(Изображение предоставлено Родом Лоутоном)

К цифровой стабилизации изображения относились с пренебрежением еще в те времена, когда она была встроена в камеры типа «наведи и снимай», слишком дешевые для настоящих. Цифровая резкость размытого неподвижного изображения никогда не сработает.

Но цифровая стабилизация изображения в видео совсем другая, намного умнее и имеет прочную техническую базу. С цифровой стабилизацией изображения для видео камера не пытается повысить резкость размытых деталей — она проверяет каждый кадр в последовательности и сдвигает их поминутно (или сильно, если кадры действительно трясутся), чтобы они выровнялись. Все эти покадровые дрожания сглаживаются на удивление хорошо.

При этом камере требуется небольшое пространство для маневра, поэтому в режимах DIS применяется кроп-фактор. То же самое, если вы используете DIS в программном обеспечении для редактирования видео — тот же процесс, тот же мягкий коэффициент обрезки.

Так что же может пойти не так?

Это. Я тестировал новый кинообъектив Loawa 6 мм T2.1 на моем Olympus OM-D E-M5 III и подумал, что может быть лучше, чтобы продемонстрировать отличительные и впечатляющие сдвиги перспективы сверхширокоугольного объектива с небольшим пробегом. магазин под городской дорожкой.

Я, без сомнения, худший в мире стрелок с рук, и я забыл взять с собой стабилизатор, поэтому я очень верил в (чрезвычайно хорошую) IBIS камеры. Чего я не делал, так это отключал DIS, который включен по умолчанию.

Так в чем проблема? Ну, IBIS был в порядке. Он смещает датчик, чтобы противодействовать любому движению камеры. В прошлом это всегда работало очень хорошо.

Но DIS работает иначе. Он должен выбрать эталонный объект в кадре (мне кажется) и сдвинуть кадры, чтобы он оставался совершенно устойчивым. Проблема со сверхширокой Laowa заключалась в резком смещении параллакса, когда я двигался вперед с камерой. По сути, DIS сделал центр более четким за счет краев, которые в конечном итоге раскачивались, как желе.

Что я ДОЛЖЕН был сделать, так это отключить DIS и использовать только IBIS. О, и упаковал мой карданный подвес, гм.

Не используйте встроенный в камеру DIS без необходимости

Это не потому, что он не работает. Это может работать очень хорошо. Но поскольку стабилизация встроена в видео, исправить ее невозможно, если что-то пойдет не так.

Мой совет всегда отключайте все встроенные в камеру DIS, если только вы не собираетесь редактировать видео позже. Если вы отредактируете его, даже если это будет что-то такое базовое, как iMovie, вы сможете применить тот же тип цифровой стабилизации в своем программном обеспечении для редактирования, с гораздо большим контролем и, вероятно, гораздо лучшими результатами.

И еще один совет: упакуйте подвес. Не похоже на кого-то, кого я мог бы упомянуть.

Спасибо, что прочитали 5 статей в этом месяце* Присоединяйтесь сейчас, чтобы получить неограниченный доступ

Наслаждайтесь первым месяцем всего за 1 фунт стерлингов / 1 доллар США / 1 евро

У вас уже есть аккаунт? Войдите здесь

*Читайте 5 бесплатных статей в месяц без подписки

Присоединяйтесь и получите неограниченный доступ

Попробуйте первый месяц всего за £1 / $1 / €1