Меню

Что такое интеллектуальный стабилизатор изображения



Оптическая и цифровая стабилизация изображения. В чем разница?

Оптическая и цифровая стабилизация изображения

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

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

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

Давайте посмотрим, как они работают и как они применяются.

Оптическая стабилизация изображения: стабилизатор для вашего объектива

Оптическая и цифровая стабилизация изображения

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

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

Пример крошечного элемента OIS модуля камеры телефона.

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

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

Цифровая стабилизация изображения: программное обеспечение для обрезки видео

Оптическая и цифровая стабилизация изображения

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

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

Пример автоматического эффекта стабилизации

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

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

Автоматическая стабилизация видео при его записи

Оптическая и цифровая стабилизация изображения

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

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

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

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

Стабилизация электронного изображения

Оптическая и цифровая стабилизация изображения

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

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

Читайте также:  Стабилизатор е170 что это такое

Источник

Pixel-Story.ru

Зачем стабилизация нужна в смартфонах и почему ее наличие важно для фотографии и видеозаписи

Зачем стабилизация нужна в смартфонах и почему ее наличие важно для фотографии и видеозаписи

Камера смартфона состоит из множества компонентов, от датчиков и объективов до систем лазерной фокусировки. И все чаще стабилизация изображения становится одной из основополагающих функций камеры.

Стабилизация изображения, как ни странно, важна для стабилизации ваших изображений. Без нее ваши снимки получаются размытыми, а видео выглядят так, будто второсортное кино 80-х. Видите ли, затвор камеры должен быть открытым, чтобы захватывать свет. Пока это происходит, малейшее движение может испортить весь кадр. Это особенно актуально, когда затвор открыт в течение длительного времени, например, при съемке в темноте.

Поскольку в наших смартфонах все чаще появляются HDR и ночные режимы, стабилизация изображения превратилась из роскоши в необходимость. Практически все смартфоны обеспечивают стабилизацию изображения как минимум на одной камере и делают они это разными способами. В этом материале мы расскажем про них.

Оптическая стабилизация изображения (OIS)

OIS — это аппаратное решение, использующее микроэлектромеханический (MEMS) гироскоп для определения движения и соответствующей настройки системы камеры. Например, если вы держите свой смартфон, и ваша рука слегка смещается влево, система OIS заметит это и немного сместит камеру вправо.

Это аппаратное решение не требует обрезки изображения, а это означает, что для захвата фотографии в телефоне используется полное считывание с датчика. В результате вы получите видео с нулевым искажением, поскольку пропадает «эффект желе», возникающий при цифровой стабилизации. OIS также делает видео намного более естественным, так как не применяется цифровая обработка.

Оптическая стабилизация максимально полезна для съемки видео или фотографий. Она особенно хороша в условиях слабого освещения, когда затвор камеры открыт дольше. Из-за отсутствия оптической стабилизации фотографии могут получаться размытыми даже из-за небольшого движения рукой.

При включенном OIS незначительные колебания нивелируются, что позволяет делать более четкие фотографии. То же самое касается телеобъективов, где малейшее дрожание усиливается из-за гораздо более широкого поля зрения.

Электронная стабилизация изображения (EIS)

EIS — это попытка сделать то, что делает OIS, но без физического оборудования. Этот вид стабилизации работает при помощи акселерометра вашего смартфона для обнаружения небольших движений. Программное обеспечение камеры считывает эти движения и выравнивает каждый кадр. Для изображений это особенно важно при съемке HDR и в ночном режиме, когда камера делает несколько снимков за короткий промежуток времени.

При записи видео программа найдет точку высокой контрастности и попытается удержать эту точку в той же части кадра. Более современные EIS используют машинное обучение для обнаружения объекта и, соответственно, его «захвата».

Обзор Xiaomi Redmi Note 8 Pro

Обычный компромисс с использованием EIS заключается в том, что иногда электроника создает всем известный «эффект желе», делает видео не совсем естественными.

Возможно, самым большим недостатком электронной стабилизации является обрезание изображения. Когда EIS включен, картинка становится немного обрезанной на выходе.

Края изображения с сенсора камеры используются как буферная зона. Стабилизированное изображение можно перемещать в пределах этого поля, сохраняя объект в кадре. Без буферной зоны края изображения обрезались бы более заметно.

Гибридная стабилизация изображения (HIS)

HIS, следуя из названия, представляет собой комбинацию OIS и EIS. Это хорошее комплексное решение. OIS обеспечивает базовую аппаратную стабилизацию, а затем используется EIS для дальнейшего сглаживания видеоматериала.

Благодаря наличию OIS фактор «кропа» EIS не обязательно должен быть высоким. Буфер по краям изображения может быть меньше, что приводит к более тонкому кадрированию и меньшему влиянию на конечный кадр.

Для фото нет никакой пользы от гибридной системы. OIS обеспечит беспроблемную съемку во всех желаемых сценариях. Хотя EIS может быть включен для дополнительной стабилизации с HDR и многократными ночными снимками.

Если вам интересны результаты работы HIS, вот пример Pixel 2 от Google, который был первым флагманом на Android, использующим гибридную систему OIS и EIS:

Если и HIS вам недостаточно, изображения все еще размыты, а видео дергается, то единственным решением данной проблемы будет покупка ручного стабилизатора.

Источник

Как работают стабилизаторы для камеры

Стабилизаторы для камеры — это довольно внушительный класс устройств, которые различаются по назначению и техническим характеристикам. Информации по этому оборудованию в Интернете совсем мало, поэтому мы расскажем, как именно работают современные фотостабилизаторы и в каких ситуациях нельзя обойтись без такого оборудования.

Для чего нужны стабилизаторы для камеры

Стабилизаторы для камеры предназначены для компенсирования движений камеры во время съемки фото и видео. Цель — получить ровное и стабилизированное видео или чёткое фото, без смазанных деталей и «шевеленки». Стабилизаторы одинаково нужны как зеркалкам, так и видеокамерам — такое оборудование незаменимо в фото- и видеосъемке.

Стабилизаторами пользуются профессиональные операторы, которые, в основном, работают в «динамике», другими словами — снимают активные и динамичные сцены, например — с «проводкой». У профессиональных кинематографистов есть свои собственные наработки в области стабилизации изображения.

Самые известные из них — механический стабилизатор «стедикам», а также электронный «гимбал», который измеряет положение камеры и при необходимости регулирует его с помощью двигателей. Гимбал не компенсирует дрожание, возникающее от движений оператора, а стедикам способен на это, поэтому в последнее время профессиональные операторы используют гибридные системы, объединяющие плюсы гимбала и стедикама. Однако такие системы отличаются высокими ценами, которые составляют десятки тысяч долларов. В качестве примера гибридной системы можно привести ARRI Trinity.

Читайте также:  Втулка стабилизатора поперечной устойчивости газель

В случае фотосъемки стабилизатор способен полностью заменить штатив, так как его эффективность ничуть не ниже. Стабилизатор для фототехники незаменим при фотосъемке в условиях плохого освещения: в недостаточно освещенных сценах можно получать «фото с рук», которые по качеству не будут уступать штативной съемке. Стабилизатор для зеркалки позволяет получать чёткие и резкие фото даже на длинных выдержках. Отлично работает с телеобъективами, позволяя получать резкие снимки даже на больших фокусных расстояниях.

Можно также добавить в комплект монопод. Если установить на него стабилизатор, получится длинный рычаг, что создает необычные эффекты с «проводкой» и расширяет возможности съемки.

Благодаря этим качествам стабилизаторы популярны у блогеров, любителей спорта и активного отдыха, путешественников, а также у фотографов, увлекающихся наблюдениями за дикой природой.

Механические и электронные стабилизаторы — в чем разница

Механические и электронные устройства отличаются друг от друга своим устройством. Механические стабилизаторы удерживают плавность кадра благодаря креплению, которое подвешивается на сложной системе шарниров. Шарниры взаимодействуют друг с другом и эффективно компенсируют любые дрожания и смещения подвеса по двум и более осям.

У них конструктивно отсутствует батарея, поэтому с механическим стабилизатором можно работать длительное время, тогда как работа с электронным стабилизатором ограничена зарядом батареи. Более того, в механических стедикамах практически нечему ломаться, поэтому они выгодно отличаются от электронных стабилизаторов своей надежностью.

Механические стабилизаторы необходимо подстраивать под каждую камеру. Регулировать баланс придется после каждой установки камеры и объектива, даже если вы снимете фотоаппарат только для того, чтобы извлечь карту памяти.

Камера с механическим стедикамом полностью под контролем оператора, он может задавать подходящие скорость и характер движения без необходимости включать режимы в смартфоне или через элементы управления. Однако это оборачивается и в минус. Работать с механическим стабилизатором сложнее: на качество съемки может повлиять внезапный порыв ветра или неловкое движение оператора, а если придется перевернуть стедикам, то камера также перевернется и съемка может продолжиться уже вверх ногами. Электронный стабилизатор автоматически удержит камеру в правильной ориентации.

Впрочем, сторонники механических стабилизаторов отмечают, что в кадрах, снятых на этих устройствах, больше жизни, а съемки на камеру, закрепленную на электронном стабилизаторе, создают впечатление излишней «сглаженности», как в компьютерной игре. Кроме того, в ходе съемки надо учитывать скорость работы моторов электронного стабилизатора. Особенно это важно на спортивных мероприятиях, когда нужно успеть заснять все достижения спортсмена, однако камера может не успевать за движением объекта. Для съемки спортивных мероприятий подходит стабилизатор DJI Ronin-S, в котором хорошо отрегулирован спортивный режим.

Вести съемку с механическим стедикамом из машины или в ограниченном пространстве не слишком удобно. В этом случае лучше отдать предпочтение электронному стабилизатору. Электронные стабилизаторы могут работать в самых трудных или ограниченных условиях съемки. Они определяют положение устройства в пространстве за счёт гироскопов. В свою очередь, двигатель и сервоприводы мгновенно компенсируют перемещения подвеса в пространстве. Благодаря этому, электронные стабилизаторы позволяют получать максимально качественную картинку при съемке с рук. Кроме того, по сравнению с механическими стабилизаторами, они обычно имеют меньший вес, что позволяет фотографу меньше уставать при их использовании. Следует отметить, что механические стабилизаторы занимают обе руки в то время, как электронный стабилизатор высвобождает вторую руку.

Какие движения компенсирует стабилизатор

Современный стабилизатор может компенсировать движения по двум или трём осям. Лучше выбирать стабилизаторы с трехосевым механизмом — они позволяют получать максимально плавные видео и чёткие фотографии, поскольку более эффективно компенсируют дрожание рук оператора во время съемки по всем плоскостям: вверх/вниз, вправо/влево и горизонтальные вращения.

В электронных стабилизаторах особенно важно настроить баланс по всем осям, иначе нагрузка возрастет и моторы некоторых моделей будут греться или вибрировать. И, как результат, батарея разрядится быстрее, а в самых сложных случаях моторы и вовсе могут отказать.

Балансировку рекомендуют начинать с горизонтальной оси. Затем удобно отрегулировать вертикальную ось и ось поворота, после чего можно приступить к настройке оси панорамирования. После первой регулировки рекомендуется повторно проверить настройки всех осей. Желательно, чтобы на осях были блокираторы. Они помогут быстрее настроить баланс и позволят зафиксировать оси в правильном положении.

Внешний вид

Стабилизатор может выглядеть по-разному. Обычно это вытянутая штанга, которая на верхнем конце имеет контактную площадку, предназначенную для крепления зеркалки. Внизу штанги имеется удобный хват для удерживания устройства рукой. Профессиональные модели могут иметь двойную ручку — такие устройства гораздо удобнее и позволяют работать без дискомфорта продолжительное время. В верхней части стабилизатора располагается экран и органы управления — это может быть колесо, джойстик или кнопочная панель управления. С их помощью настроить камеру можно за считанные минуты.

Гироскопы

В основе стабилизатора лежат гироскопы. Самый простой пример механического гироскопа — игрушка-юла. Вращение позволяет объекту сохранять стабильность в окружающем пространстве. Механический гироскоп работает аналогичным образом. В таком виде его можно встретить, например, на лодках.

В системах стабилизации используются гораздо более сложные электромеханические гироскопы. Они представляют из себя микросхемы со встроенными датчиками инерции, которые преобразовывают механические перемещения сенсора в электрические импульсы. Именно при помощи датчиков устройство определяет своё положение в пространстве.

Читайте также:  Втулки стабилизатора заднего спейс стар

В настоящее время в стабилизаторах для фототехники используется система силовой стабилизации, которая построена на основе двухстепенных гироскопов. Компенсация движений подвеса достигается за счет совместной работы гироскопа и двигателя разгрузки.

Менее распространены стабилизаторы, в основе которых лежит индикаторная и индикаторно-силовая системы стабилизации. В первом случае используются трехстепенные гироскопы (один гироскоп стабилизирует две оси). Во втором случае — двухстепенные гироскопы (для каждой оси требуется один гироскоп).

Сервоприводы

Все стабилизаторы комплектуются сервоприводами. Без сервоприводов было бы невозможно движение элементов подвеса. Сервопривод представляет собой следящий привод, который автоматически корректирует свое положение. Сервопривод состоит из следующих элементов:

  • Выходной вал;
  • Потенциометр;
  • Мотор;
  • Плата-контроллер.

Выглядит сервопривод так:

Коррекция состояния достигается за счёт ООС — отрицательной обратной связи. Если в системе задействована ООС, то сигнал на выходе будет менять сигнал на входе. При этом изменение сигнала на входе будет противодействовать первоначальному изменению. Чтобы лучше понимать принцип работы ООС можно представить устройство обычного сливного бачка: по мере повышения уровня воды всплывает поплавок, после чего доступ воды ограничивается.

Двигатель

Высокопроизводительные трехосевые подвесы для зеркалок используют мощные бесщеточные двигатели с высоким крутящим моментом. Только такие двигатели могут гарантировать мгновенное реагирование стабилизатора на изменяющееся положение подвеса в пространстве.

В последние годы размеры мотора изменились в меньшую сторону, при этом мощность их не уменьшилась, а, напротив, выросла. Поэтому, подбирая электронный стабилизатор, обращайте внимание и на год выпуска. Выбирая между моделью текущего года и версией двух- или трехлетней давности, отдавайте предпочтение последним моделям, чтобы выиграть в компактности, мощности и времени отклика.

Питание

Стабилизатор может иметь как встроенный, так и съемный аккумулятор. В версиях со съемными аккумуляторами можно своевременно заменить севшую батарею на запасную и продолжить работу. Профессиональные модели стабилизаторов чаще всего оснащаются встроенными аккумуляторами, которые позволяют использовать подвес без подзарядки в течение продолжительного времени.

Максимальный вес и размеры

Одна из главных характеристик любого стабилизатора — это допустимая нагрузка. Именно от этого показателя зависит, насколько тяжелую зеркалку сможет удерживать стабилизатор и насколько эффективно он будет компенсировать движения во время съемки.

При выборе стабилизатора обращаем внимание на класс устройства: для экшн-камер, смартфонов или зеркалок. В первых двух случаях подвес будет работать только со смартфонами и легкими экшн-камерами. Стабилизаторы не позволяют установить полноценную зеркалку не только из-за большого веса фотоаппарата, но и потому, что на контактной площадке отсутствует соответствующее крепление.

Стабилизаторы для смартфонов можно калибровать посредством мобильного приложения. Подключение часто осуществляется через Bluetooth, а видео- и фотосъемку можно начать нажатием на кнопку. Зачастую стабилизаторы могут автоматически разворачивать смартфон вертикально/горизонтально. Некоторые из них снабжены беспроводной зарядкой, что продлевает время работы. При покупке следует обращать внимание на возможность вращения смартфона по вертикальной оси — из-за небольших размеров стабилизатора оно может быть ограничено. Кроме того, на некоторые стабилизаторы не получится установить смартфон с дополнительными объективами для съемки.

Стабилизаторы для экшн-камер имеют небольшой вес и часто комплектуются моноподами, увеличивающими длину стабилизатора. Другая разновидность таких стабилизаторов дает возможность установить экшн-камеру на шлем или другую поверхность, однако держать их в руках будет неудобно из-за отсутствия ручки.

При выборе стабилизатора для камеры учитываем рабочий вес техники (не забываем аксессуары — дополнительный свет, объективы, фильтры, аккумуляторы). Кроме того, при покупке стабилизатора надо обратить внимание на его конструкцию и размеры. Некоторые модели стабилизаторов не предусматривают использование, например, длиннофокусных объективов. И наоборот, если вы покупаете стабилизатор для компактного фотоаппарата, можно не переплачивать за массивные модели стабилизаторов. Если вы часто меняете камеры во время съемки, оцените посадочную площадку стабилизатора: будет ли удобна смена камеры, предусмотрен ли быстрый съем, позволяет ли конструкция переставить камеру на другой стабилизатор или монопод.

Тип подключения

Современные стабилизаторы могут быть как беспроводными, так и проводными. Последние уже отходят на второй план и встречаются гораздо реже. Беспроводные стабилизаторы могут подключаться к зеркалке, например, по Wi-Fi или Bluetooth. Реклама говорит, что это гораздо удобнее, однако в реальных условиях тип подключения не играет первостепенного значения: во время съемки камера и стабилизатор всегда работают в качестве единого узла: расстояние между зеркалкой и подвесом минимальное.

Заключение

Провести качественную фото- и видеосъемку без стабилизаторов крайне затруднительно. Работать со штатива можно, но большинство сцен снимается именно в динамике. В таких условиях стабилизатору просто нет равных.

Для живости в кадре и динамичности сцен выбирайте механический стабилизатор. Если вам нужна стабильная картинка или у вас маловато опыта, а хочется получить кадры на уровне профессионального оператора — предпочтение следует отдать электронному стабилизатору.

Если вы еще задумываетесь, стоит ли покупать такое устройство, посмотрите это видео:

Как мы видим, обычный стабилизатор и несложные приемы съемки (не говоря уже о профессиональных стабилизаторах, которые мы также упоминали сегодня) помогут даже на смартфон или недорогой фотоаппарат снять впечатляющее видео, которое по картинке максимально приближается к профессиональной операторской работе. Стабилизатор значительно расширит возможности съемки, предлагая большое количество вариантов: проводка, пролёт, панорамирование, наплыв, ролл, движение по радиусу или спирали и т. д. По сути, использование стабилизатора ограничено только фантазией оператора.

Источник