Электронная стабилизация. Способы стабилизации изображения. Как работает оптическая стабилизация

Оптическая и цифровая стабилизация изображения. В чем разница?

Оптическая и цифровая стабилизация изображения

Оптическая и цифровая стабилизация изображения, в чем же существенная разница? Если вы когда-либо пытались снимать видео на своем телефоне во время ходьбы, вы знаете, что удерживать хорошее изображение не легко. Существуют технологии, предназначенные для уменьшения эффекта дрожания рук. Есть два разных подхода к его реализации.

Оптическая стабилизация изображения пришла из мира неподвижной фотографии. Для этого используются сложные аппаратные механизмы внутри объектива. Благодаря им изображение сохраняется неподвижным и обеспечивает их резкость. Такой метод существует уже давно. Он был адаптирован и миниатюризирован к смартфонам для съемки видео не так недавно.

Цифровая стабилизация изображения — это скорее программный трюк, как «цифровой зум».

Давайте посмотрим, как они работают и как они применяются.

Оптическая стабилизация изображения: стабилизатор для вашего объектива

Оптическая и цифровая стабилизация изображения

Объектив камеры с оптической стабилизацией изображения имеет внутренний двигатель. Он физически перемещает один или несколько элементов стекла внутри объектива, когда камера фокусирует и записывает снимок. Это приводит к стабилизирующему эффекту, противодействующему движению объектива и камеры. Позволяет записывать более резкое, менее размытое изображение. Это, в свою очередь, позволяет фотографировать в плохих условиях освещенности или при более низком значении F-stop.

Оптическая стабилизация изображения обычно ограничивалась высококачественными фотокамерами и видеокамерами. Сегодня, технология была достаточно упрощена и теперь доступна на потребительском уровне. Это означает, что в некоторых смартфонах есть крошечный элемент движущегося стекла. Если на вашем телефоне есть объектив OIS, вы можете поднести его к уху и немного встряхнуть. Вы услышите, как стабилизирующий элемент издает звук в модуле камеры.

Пример крошечного элемента OIS модуля камеры телефона.

Обладая гораздо меньшими объективами и датчиками, функция OIS на телефонах менее эффективна, чем в Pro-оборудовании. Однако, она помогает вам делать более четкие фотографии и видео. Наиболее заметные телефоны с оптической стабилизацией изображения — это:

  • iPhone 6+ и более поздние версии
  • Samsung Galaxy S7 и более поздние версии
  • LG G-series
  • Pixel 2 от Google и т.д.

Цифровая стабилизация изображения: программное обеспечение для обрезки видео

Оптическая и цифровая стабилизация изображения

С помощью дополнительного программного обеспечения компьютеры могут автоматически применять технологию обрезки и перемещения видео. Программное обеспечение для редактирования видео, как правило, достигает эффекта путем обрезки или масштабирования полноразмерного видео и динамической покадровой стабилизации. Такое программное обеспечение — это:

  • Adobe Premiere
  • Final Cut Pro
  • Sony Vegas т.д.

Пример автоматического эффекта стабилизации

Чтобы стабилизировать дрожащее видео, нужно вырезать разделы видео на границах, которые «крутятся» вокруг каждого основного объекта и фона. В результате — видео выглядит более стабильным. Это оптическая иллюзия: изображения настраивается, чтобы компенсировать дрожание. Результат — вы видите «гладкое» видео.

Подобно оптической стабилизации изображения, программное обеспечение для последующей обработки становится все дешевле и более распространено. Можно даже использовать бесплатную встроенную стабилизацию. Например, встроенные в некоторые платформы, такие как YouTube и Instagram. Существует ограничение, насколько эффект может быть применен. Ограничение связано с увеличением масштаба видео, чтобы компенсировать дрожание камеры. Чем больше вы увеличите масштаб изображения, тем ниже будет качество конечного видео.

Автоматическая стабилизация видео при его записи

Оптическая и цифровая стабилизация изображения

Имея продвинутое программное обеспечение, которое обнаруживает части изображения и их движение, вы можете автоматически стабилизировать видео уже при его записи. Программное обеспечение записывает изображение на датчик камеры для каждого кадра. Оно автоматически определяет, как камера дрожит по отношению к основному объекту и фону. После, обрезает видео до нужного размера.

Стабилизация цифрового изображения — это использование инструментов обрезки видео. Автоматически и сразу. Без необходимости дополнительного программного обеспечения после записи видео.

Такая технология не нуждается в каких-либо дополнительных движущихся частях и механизмов объектива. Это делает ее более дешевой в производстве. Она не так эффективна, как оптически стабилизированная линза. Требует более совершенной компьютеризированной обработки для применения инструментов обрезки в реальном времени. Однако. при правильной комбинации аппаратного и программного обеспечения — эффекты могут быть замечательными.

Видео новейших технологий стабилизации цифровых изображений в новой серии GoPro 7 .

Стабилизация электронного изображения

Оптическая и цифровая стабилизация изображения

GoPro 7, как и его предшественники, не имеет каких-либо движущихся частей стабилизации в самой камере. Видео не было стабилизировано дополнительным программным обеспечением, таким как Premiere или Final Cut. Все это видео снимается непосредственно с камеры. При этом автоматически применяется обрезка, чтобы компенсировать дрожание и вибрацию. Это не идеально — но достаточно, чтобы полностью удалить тряску с велосипеда, идущего вниз по лестнице. Это впечатляющее улучшение по сравнению с нестабильной камерой без затрат или времени. GoPro имеет встроенную цифровую стабилизацию изображения. Она доступна и на других камерах.

Читать еще:  Что значит п с в конце письма. Что значит p. Что означает P.S, P.P.S

Цифровая стабилизация изображения также может применяться и к видео на телефонах. Google использовал только программную систему. Она называется «EIS» или «стабилизация электронного изображения». Сегодня большинство телефонов высокого класса имеют небольшой уровень цифровой стабилизации. Samsung отмечает, что в Galaxy Note 8, Galaxy S9 и Galaxy S9 + одновременно используются оптическая и цифровая стабилизация изображения. При этом, существует большой минус для цифровой стабилизации изображения. В отличие от системы оптической стабилизации, она не может применяться к неподвижным изображениям. Поскольку цифровая стабилизация изображения основана на обрезке серии неподвижных кадров — она просто не работает ни на одном из них.

Электронная стабилизация. Способы стабилизации изображения. Как работает оптическая стабилизация

ВИДЕОТОН временно прекратил продажи аудио и видеооборудования. За приобретением оборудования обращайтесь к нашим партнерам, ссылки которых расположены ниже.
По вопросам производства РЕКЛАМНЫХ, КОРПОРАТИВНЫХ, ДОКУМЕНТАЛЬНЫХ, ПРЕЗЕНТАЦИОННЫХ и других фильмов обращайтесь :
+7(903) 774-37-30 , +7(963)7610356 E-mail: info @videoton.ru boleg@mail.ru

Как работает оптический стабилизатор

Сотрясение камеры это один из существенных факторов, влияющих на качество видео материала.

До появления систем оптической стабилизации в объективах Canon, существовал единственный спосод обойти это ограничение — использование штатива. Это правильный подход при сьемках в любых условиях, но использование штатива в ряде случаев не дает оперативности и мобильности.

Для того, чтобы обойти это ограничение Canon разработал уникальную, в своем роде, систему оптической стабилизации изображения.

Сразу надо сказать что система стабилизации именно оптическая и хотя и использует гироскопы, но крошечные и только в качестве сенсоров для детекции перемещения объектива, поэтому нет никаких килограммовых крутящихся металлических блинов и носимого танкового аккумулятора и электродвигателя для их вращения. Также хотелось бы отметить, что вопреки распространенному мнению это устройство не потребляет большое количество энергии батареек камеры. Хотя если заставлять его работать часами потребление энергии будет заметно.

Как работает стабилизатор изображения (IS).

Стабилизатор изображения сдвигает группу линз объектива в параллельной к пленке плоскости. Когда объектив перемещается из за сотрясения, световые лучи от объекта (его изображение) сдвигаются относительно оптической оси, вызывая появление смазанного изображения.

Сдвигая группу линз стабилизации в плоскости перпендикулярной плоскости пленки в необходимых пределах для компенсации перемещения объектива можно добиться эффекта, когда лучи достигающие плоскости пленки фактически остаются неподвижными. На картинке показано как механически происходит исправление хода лучей с случае, когда объектив «клюет».

Центр изображения при этом сдвигается вниз по плоскости пленки. Когда группа линз стабилизации сдвигается в вертикальном направлении, лучи, формирующие изображение преломляются и центр изображения возвращается в центр кадра. Так как паразитические движения происходят и в горизонтальном и в вертикальном направлениях, группа линз блока стабилизации может сдвигается и в вертикальном и в горизонтальном направлениях в плоскости перпендикулярной оптической оси объектива и параллельной плоскости пленки.

Перемещения камеры улавливаются двумя гироскопическими сенсорами. Сенсоры определяют направление (угол) и скорость перемещения (дрожания) камеры с объективом, обычно возникающей при съемке с рук. Для предохранения гиросенсоров от ошибок, связанных с реакцией на перемещение зеркала камеры или срабатыванием затвора, сенсоры заключены в специальные защитные блоки

Группа линз блока стабилизации имеет прямой привод от сердечников (соленоид). Устройство мало, легко, потребляет более чем умеренное кол-во энергии, отличается малым временем отклика — быстрой реакцией на команды. Устройство позволяет эффективно компенсировать вибрации с частотой от 0.5 до 20гц. Позиция блока стабилизации определяется с помощью инфракрасный светодиодов -излучателей (IREDs -Infrared Emitting Diodes) на оправе блока и устройства определения положения (PSD-Position sensing Device), расположенных на плате электроники блока. Таким образом изначально устройство стабилизации имеет обратную связь для точного позиционирования. Устройство стабилизации имеет также блокиратор, который устанавливает группу линз стабилизации в центральную нейтральную позицию, в случае, когда устройство стабилизации изображения выключено.

Что такое оптическая стабилизация в смартфонах

С того момента как в телефонах появились первые фотокамеры, между производителями мобильных устройств началась гонка фото-возможностей. Сперва она выражалась только в наращивании количества пикселей, но со временем производители начали улучшать камеру и другими способами. Одним из последних нововведений стало появление в смартфонах оптической стабилизации изображения, которая раньше встречалась только фотоаппаратах. В данной статье мы расскажем о том, что такое оптическая стабилизация, как она работает и для чего она нужна в смартфоне.

Читать еще:  Удержание из социальной пенсии. Порядок уплаты или взыскание через суд. Сколько удерживается из пенсии. Максимальный предел

Для того чтобы разобраться с тем, что такое оптическая стабилизация в смартфоне необходимо объяснить значение нескольких смежных терминов. Начнем со стабилизации изображения.

Стабилизация изображения – это технология, которая пришла в смартфоны из фотоаппаратов и видеокамер. Она заключается в использовании различных способов для компенсации естественных движений камеры в руках оператора. Это позволяет получить более четкие кадры без использования штатива. Кроме этого, наличие стабилизации изображения позволяет использовать более длинную выдержку, что в свою очередь позволяет получать более яркую картинку в условиях плохой освещенности, например, при съемке ночью. Стабилизация изображения может работать на основе оптической или цифровой стабилизации.

Устройство камеры и 4-осевой оптической стабилизации в смартфоне Xiaomi Mi 5.

Оптическая стабилизация работает механически, она изменяет положение матрицы или отдельных элементов объектива таким образом, чтобы компенсировать движение камеры. Впервые оптическая стабилизация появилась в 1994 году, когда компания Cannon представила свою технологию OIS или Optical Image Stabilizer. Данная технология работала на основе специального стабилизирующего элемента объектива, позиция которого изменялась по двум осям согласно командам, которые приходили от сенсоров.

Оптическая стабилизация OIS быстро зарекомендовала себя как эффективное решение и другие производители фотоаппаратов начали создавать собственные варианты данной технологии. Так появились такие системы оптической стабилизации как:

  • Vibration Reduction (VR) от Nikon;
  • Optical Steady Shot (OSS) от Sony;
  • Optical Stabilization (OS) от Sigma;
  • Vibration Compensation (VC) от Tamron;
  • Dual IS от Panasonic;

С приходом цифровых фотоаппаратов стало возможно стабилизировать изображение не только за счет работы отдельных элементов объектива, но и за счет движения матрицы. В результате начали появляться системы оптической стабилизации с подвижной матрицей. Первой такой системой стала Anti-Shake (AS) от Konica Minolta. Позже аналогичные системы стабилизации представили и другие производители фотоапаратов, например:

  • Super Steady Shot (SSS) от Sony;
  • Image Stabilizer (IS) от Olympus;
  • Shake Reduction (SR) от Pentax;

Цифровая стабилизация или EIS (Electronic (Digital) Image Stabilizer) – это второй способ стабилизации изображения. Она не требует механического движения и может работать по разным принципам, например, сдвиг матрицы может симулироваться за счет резервных пикселей. Для этого под стабилизацию изображения отводится около половины всех пикселей на матрице. Эти пиксели обычно не участвуют в создании изображения, информация с них используется только тогда, когда нужно стабилизировать картинку. В этом случае цифровая стабилизация работает за счет того, что картинка плавает по поверхности матрицы и камера корректирует это движение с помощью резервных пикселей. Данная технология используется в основном в цифровых видеокамерах.

В смартфонах оптическая стабилизация впервые появилась в 2012 году. Первопроходцем стал смартфон Nokia Lumia 920, который впервые получил объектив с оптической стабилизацией изображения (OIS). С тех пор оптическая стабилизация начала регулярно появляться во флагманских смартфонах. Сейчас же оптическая стабилизация встречается даже в смартфонах среднего ценового диапазона, например, она есть в таких моделях как:

  • Sony Xperia XA Ultra (14 тыс. руб.);
  • Samsung Galaxy A5 (2016) SM-A510F (14 тыс. руб.);
  • Sony Xperia XA2 Dual (16 тыс. руб.);
  • Samsung Galaxy A7 (2016) SM-A710F (20 тыс. руб.);
  • LG G6 32GB (24 тыс. руб.);

Стабилизация изображения при съёмке

Современная фотографическая техника обладает высокоточными затворами, которые обеспечивают большой диапазон выдержек. Съёмку при слабом уровне освещённости приходится выполнять, используя длительные выдержки, чтобы получить нормальное качество изображения. В этом случае неизбежно смазывание картинки от вибрации и небольших движений рук. Чтобы этого избежать, фотоаппараты оборудуются разными устройствами. Одно из таких устройств – стабилизатор изображения. Далее мы разберемся в том, что такое стабилизация изображения при съёмке и рассмотрим ее разновидности и принципы действия.

Разновидности стабилизации

Какой бы опытный фотограф ни был, при фотографировании на выдержках продолжительнее 1/60 секунды редко удаётся избежать вибрации и лёгкого смещения фотоаппарата от точки съёмки. В результате изображение получается смазанным. Если такой эффект не использован специально, в творческих целях, чтобы подчеркнуть скорость быстро движущегося объекта, нечёткие фотографии отправляются в брак. Чтобы корректировать вибрацию фотоаппарата используются устройства стабилизации. Ими оснащаются практически все фотокамеры. Компенсация смещения фотоаппарата осуществляется за счёт принципиально разных систем. Стабилизаторы изображения могут быть трёх видов:

Первый вид стабилизации не имеет отношения к фотоаппарату, так как вся система установлена в объективе. Матричные и цифровые системы входят в конструкцию фотокамеры. Каждая из схем имеет свои достоинства и недостатки.

Электронная стабилизация фотографии

Оптическая и матричная система компенсации “шевеленки”относятся к электронным. Но реализуются совершенно разными способами.

Принцип оптической стабилизации

Оптический стабилизатор вмонтирован в объектив фотоаппарата. Эта система подразумевает установку дополнительных элементов в конструкцию. На корпусе объектива находится переключатель, позволяющий отключить систему оптической стабилизации или, в некоторых случаях, отключить ее по какой-то из осей. Принцип действия стабилизатора основан на отслеживании перемещения фотоаппарата в разных плоскостях. Для этого в объективе установлена подвижная линза или система линз, а так же датчики угловой скорости, которые отслеживают малейшие перемещения фотокамеры по вертикали и горизонтали. Сигналы, поступающие с датчиков, обрабатываются микросхемой, которая управляет работой миниатюрных электромагнитов. Перемещая линзы, система оптической стабилизации компенсирует отклонения фотоаппарата от точки фокуса. В результате изображение получается резким и не смазанным даже на продолжительных выдержках.

Читать еще:  Что относится объектам социального назначения. Объекты социальной сферы: перечень, классификация, характеристика, назначение. Социально культурные объекты

Датчики перемещения работают на основе сверхлёгких пьезоэлектрических гироскопов, а поступающие с них данные контроллер обрабатывает с частотой до 1000 раз в секунду. Это позволяет электромагнитам оперативно корректировать все случайные перемещения фотоаппарата. Оптический стабилизатор обладает следующими достоинствами:

  • Хорошая эффективность при съёмке телеобъективами;
  • Возможность выиграть 2-4 ступени выдержки;
  • В видоискатель попадает уже стабилизированное изображение.

С объективом 100 мм следует работать на выдержках 1/100 секунды или более коротких. Использование оптического стабилизатора позволяет получить хорошие кадры при интервалах 1/30-1/20. На выдержках от 1/500 и короче, его можно отключить, так как вибрация фотокамеры на снимках будет незаметной. При продолжительных интервалах, более 1/4 секунды, компенсация так же отключается. Включенный стабилизатор может сам стать источником вибраций, которые скажутся на качестве фотографии. К недостаткам оптических систем относятся:

  • Высокая стоимость и увеличнные размеры и вес объективов;
  • Посторонние шумы при работе;
  • Ухудшение боке;
  • Повышенное энергопотребление.

Посторонние звуки могут негативно повлиять только на качество видео, которое снимается фотоаппаратом. Объективы с наличикм компенсации шевеленки не подойдут фотографам, снимающим с боке, так как эта система делает края размытых пятен более резкими и чётко очерченными, что может нарушить замысел художника. Ещё один недостаток связан с повышением энергопотребления. Аккумулятор фотоаппарата будет разряжаться гораздо быстрее, чем без стабилизатора. При этом стоит понимать, что присутствующую систему компенсации шевеленки всегда можно отключить, тем самым избавиться от почти от всех перечисленных компромиссов.

Принцип матричной стабилизации

Матричная система стабилизации установлена в корпусе фотоаппарата. Это особенно удобно для фотографов, часто пользующихся сменной оптикой. В этом случае перемещается не блок линз объектива, а матрица фотоаппарата. Принцип работы матричной и оптической схем примерно одинаков. Датчики отслеживают вибрацию фотокамеры, а электромагниты двигают матрицу. Главным достоинством матричной стабилизации является то, что снимать можно на самые дешёвые объективы. Картинка в любом случае получится нормальной. Существенный недостаток определяется невозможностью компенсации смазанного изображения на некоторых типах объективов. Матрица просто не успевает реагировать и перемещаться на большие расстояния, определяемые колебаниями фотоаппарата.

Цифровая стабилизация изображения

В отличие от оптической – цифровой принцип не использует никаких дополнительных конструктивных изменений в фотоаппарате или объективе. Система цифровой компенсации представляет собой алгоритм, реализуемый программой процессора. Основа функционирования цифровой стабилизации заключается в «обрезке» лишних частей изображения. Понять работу этой системы можно на простом примере. Если снимать геометрическую фигуру, например квадрат, на продолжительной выдержке, то за счёт вибрации фотоаппарата, на матрице образуется много квадратов расположенных слева, справа, сверху и снизу от основного изображения. Программное обеспечение процессора анализирует изображение и удаляет все ненужные пиксели. Дальше происходит точная обработка картинки с увеличением резкости на краях и в результате получается нормальный кадр.

Достоинством цифрового подавления шевеленки является её низкая стоимость. Она не требует от производителя никаких затрат, поэтому цифровая стабилизация широко применяется не только в фотоаппаратах, но и в мобильных телефонах.

Минусами же является невысокое качество стабилизации и ухудшение общего качества снимка. Цифровой алгоритм не всегда может правильно обработать фотографию и на некоторых кадрах эффект смазывания будет сохранён.

Какая из систем стабилизации лучше

Цифровой компенсацией шевеленки оснащаются все бюджетные камеры карманного формата, некоторые модели экшн-камер, видеокамер и мобильных телефонов. В моделях высокого уровня цифровая стабилизация может быть выполнена в виде отдельной опции, которую можно отключить. Цифровой стабилизатор надёжен, так как в нём отсутствуют механические детали, и не повышает стоимости фотокамеры. Вместе с тем, качество фотостабилизации невысокое. Оптический механизм, установленный в объективах, несмотря на ряд недостатков, может считаться более эффективной системой, чем цифровой и матричный.

Несмотря на мощную рекламную поддержку объективов со встроенным стабилизатором, большинство опытных фотографов предпочитают использовать оптику без этой системы. Если объектив оборудован стабилизатором, он должен быть всегда выключен и включаться только по необходимости. Дело в том, что включенная система стабилизации не позволяет добиться того, что профессионалы называют кристальной резкостью. Это хорошо заметно на двух одинаковых фотографиях, одна из которых сделана с включенным оптическим стабилизатором, а вторая без него. Тем не менее, тем, кто много и часто снимает для домашнего фотоальбома, включенная компенсация позволит получать фотографии хорошего уровня.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector