У чому різниця між оптичною та цифровою стабілізацією зображення?
Якщо ви коли-небудь намагалися робити відео на своєму телефоні під час ходьби, знаєте, що збереження зображення все ще складно. Існує деяка акуратна технологія, призначена для зменшення ефекту хиткої камери, і існує два різних підходи до її реалізації.
Оптична стабілізація зображення походить з світу фотозйомки, використовуючи складні апаратні механізми всередині об'єктива, щоб зберегти зображення ще й дозволити різке захоплення. Вона існує довгий час, але була адаптована для відео та нещодавно мініатюризована для смартфонів. Цифрова стабілізація зображення - це скоріше програмний трюк, як «цифровий зум», але в зворотному напрямку, активно вибираючи правильну частину зображення на датчику, щоб зробити його схожим на об'єкт, а камера рухається менше. Давайте подивимося, як вони працюють, і як вони застосовуються в останніх гаджетах фотографії.
Оптична стабілізація зображення: стабілізатор для вашого об'єктива
How-To Geek вже має статтю, що пояснює, як працює оптична стабілізація зображення. Але для повноти ми будемо підсумовувати: оптична стабілізація зображення, іменована OIS для короткого, а також називається «IS» або «зменшення вібрації» (VR, ніякого відношення до віртуальної реальності) в залежності від марки камери, все про апаратне забезпечення.
Об'єктив камери з оптичною стабілізацією зображення має внутрішній двигун, який фізично переміщує один або декілька скляних елементів всередині об'єктива, коли камера фокусує і записує знімок. Це призводить до стабілізуючого ефекту, протидії руху об'єктива і камери (наприклад, від струшування рук оператора) і дозволяє записувати більш чітке, менш розмите зображення. Це, у свою чергу, дозволяє знімати фотографії з меншою освітленістю або з нижчим значенням F-stop, але все ще добре визначається.
Техніка, яка йде в цю річ, дивує. Це супер-крихітна версія зовнішнього обладнання, як багатоосьові карнизи, що використовуються на таких системах, як Steadicam-ті великі плечові підтяжки, які ви могли бачити на спортивних заходах або наборах фільмів. Результати з у-об'єктива або у-камері стабілізація система є не така драматична як ці ви отримуєте з зовнішнього gyroscopic stabilizers, але вони досі досить вражаючі. Камера з об'єктивом, що володіє оптичною стабілізацією зображення, може знімати більш чіткі зображення на більш низьких рівнях освітлення, ніж одна без них, і таку ж технологію можна використовувати для створення незначного поліпшення розмитого, хиткого ефекту запису відео на портативну камеру. Великий недолік полягає в тому, що оптична стабілізація зображення вимагає багато додаткових компонентів в об'єктиві, а фотоапарати та об'єктиви, оснащені ОІС, набагато дорожче, ніж менш складні..
Раніше оптична стабілізація зображень обмежувалася високою якістю відеокамер. Але технологія була ітерація досить, що ви можете отримати його в споживчому рівні DSLR і беззеркальних камер зараз. Це навіть зменшується, так що об'єктив OIS може поміститися в модуль камери смартфона. Так, це означає, що в деяких смартфонах, які мають товщину менше половини дюйма, є крихітний скляний елемент. Якщо у вашому телефоні є об'єктив OIS, ви можете тримати верхній кінець до вуха, трохи потрясти його, і навіть почути, що в модулі камери задніх обертається обмотувальний елемент. (Але не робіть це занадто важко.)
Ось приклад крихітного елемента OIS модуля камери телефону. Зверніть увагу, як верхня частина об'єктива може рухатися незалежно від нижнього датчика зображення.
З набагато меншими об'єктивами та датчиками функція OIS на телефонах не настільки здатна, як на великих камерах. Але це все ще допомагає вам робити чіткіші фотографії та менш хиткий відео. Деякі помітні дизайни телефонів з оптичною стабілізацією зображення включають iPhone 6+ і пізніші, Samsung Galaxy S7 і пізніші, LG G-серії і піксель 2 від Google.
Ручна стабілізація зображення: обрізка відео для його стабілізації
Цифрова стабілізація зображення виконується в програмному забезпеченні. Якщо ви знайомі з різницею між оптичним та цифровим масштабуванням (тобто підриваючи пікселі зображення, не покращуючи їх), це схоже. Але цифрова стабілізація має набагато більш негайний, вимірний ефект на відео.
Щоб стабілізувати хитке попередньо записане відео, можна обрізати розділи на кордонах, які "рухаються" навколо кожного кадру, в результаті чого відео виглядає більш стабільним. Це оптична ілюзія: під час тремтіння відео, обрізання кожного кадру зображення регулюється, щоб компенсувати тремтіння, і ви "бачите" плавний трек відео. Для цього потрібно або збільшити масштаб зображення (або пожертвувати якістю зображення), або зменшити масштаб самого кадру (що призводить до зменшення зображення з чорними межами).
Редактори відеозаписів пацієнтів можуть робити це вручну за допомогою готового запису, кадрів за кадром. Ось драматичний приклад короткого пострілу з епізоду VII Star Wars.
Це перебільшений приклад обрізання для стабілізуючого ефекту, але він показує, як переміщення зображення навколо відеокадру відносно об'єкта (судна) або фону може призвести до плавного відео. Ось збірка більш типових прикладів з реальними предметами.
Цифрова стабілізація зображення: програмне забезпечення обрізання відео для вас
З додатком сучасного програмного забезпечення, комп'ютери можуть застосовувати цю техніку обрізання та переміщення до відео автоматично. Програмне забезпечення для редагування відео, як Adobe Premiere, Final Cut Pro і Sony Vegas може зробити це, як правило, досягнення ефекту шляхом обрізання або масштабування на повнорозмірному відео невеликої кількості та динамічної стабілізації його кадрів за кадром. Ось приклад ефекту автоматичної стабілізації відео, виконаного у Final Cut Pro (перейти до 3:34, якщо його вже не встановлено).
Так само, як оптична стабілізація зображення, це програмне забезпечення пост-обробки стає дешевшим і більш поширеним. Можна навіть використовувати базову стабілізацію масштабування та обрізання, вбудовану в деякі безкоштовні відеопослуги, наприклад YouTube і Instagram. Є обмеження на те, наскільки цей ефект може бути застосований, оскільки він повинен збільшити, щоб компенсувати струшування камери, не показуючи чорні ділянки на краю відеокадру. Чим більше ви збільшуєте, тим нижче буде якість остаточного відео. Зауважимо, що наступне відео кадр стабілізованого відеоматеріалу (верхній) менше, ніж повний кадр оригінального нестабілізованого відео (знизу) через культуру, необхідну для стабілізуючого ефекту.
Таким чином, стабілізація зображення може бути застосована до існуючого відео. Тепер поєднайте цю техніку стабілізації рухомого і кадрування, трохи додаткової кімнати на піксельній межі датчика фотокамери при зйомці відео, а також надсучасне програмне забезпечення, яке виявляє частини зображення та їх рух, і ви можете зробити стабілізацію автоматично, праворуч під час запису відео! Це програмне забезпечення записує все зображення на датчику камери для кожного кадру, автоматично визначає, як камера трясе по відношенню до основного об'єкта та фону, і обрізає відео до розміру 4K або 1080p, переміщуючи зображення навколо, щоб компенсувати рух самої камери.
Ось що означає «цифрова стабілізація зображення»: застосування інструментів кадрування до відео, автоматично і негайно в камері, без необхідності додаткового програмного забезпечення після запису відео.
Ця технологія не потребує додаткових рухомих частин в механізмі об'єктива, що робить його дешевшим у виробництві. Це не настільки технічно ефективний, як оптично стабілізований об'єктив, тому що вам потрібно більш просунута комп'ютеризована обробка для застосування інструментів обрізки в реальному часі. Але з правильним поєднанням апаратного та програмного забезпечення, ефекти можуть бути драматичними. Ось відео про останні технології цифрової стабілізації зображення в новій серії GoPro 7.
Зауважимо, що GoPro 7, як і його попередники, не має будь-яких рухомих стабілізаційних частин у самій камері, а відеозображення вище не було стабілізовано за допомогою додаткового програмного забезпечення, такого як Premiere або Final Cut. Все це відео знімається безпосередньо з камери, а обрізка застосовується автоматично для компенсації струшування та вібрації. Це не ідеально, це не достатньо для того, щоб повністю усунути тремтіння з велосипеда, який спускається вниз, наприклад, на сходинку, і на відеокадрі він обрізається на 10%. Але це вражаюче покращення в порівнянні з нестабілізованою камерою, без витрат або часу, необхідних для стабілізації OIS або програмного забезпечення. GoPro має вбудовану цифрову стабілізацію зображення, починаючи з серії Hero 5, і також доступна на інших камерах.
Цифрова стабілізація зображення також може бути застосована до відео на телефонах. Google використовував лише оригінальну програмну систему на оригінальній пікселі (називається "EIS" для "електронної стабілізації зображення"), і тепер більшість висококласних телефонів мають принаймні деякий рівень цифрової стабілізації, явно чи ні. Samsung відзначає, що на Galaxy Note 8, Galaxy S9 і Galaxy S9 + обидва оптичні і одночасно використовується цифрова стабілізація зображення. Але є одна велика мінус для цифрової стабілізації зображення: на відміну від системи оптичної стабілізації, вона не може бути застосована до нерухомих зображень. Оскільки цифрова стабілізація зображення покладається на обрізання серії відео кадрів, вона просто не працює на одному.
Зображення: Canon, GoPro
