Электронная стабилизация изображения в смартфоне. Простой стабилизатор для съёмки видео в движении

Считается, чтобы не смазать кадр, фотографируя с рук, необходима равная: 1/фокусное расстояние .

При этом, 1/фокусное расстояние это граничное значение, это не гарантия резкого кадра. Поэтому нужно делать серию кадров прежде чем выйдет нормальный результат, стабилизатор смещает эту границу в 4 стопа но не избавляет от необходимости делать серию кадров. Кто не понял, постараюсь объяснить на примере.

Пример. Вы прогуливаетесь по городу с зеркальной камерой и фотографическим настроением, видите что-то интересненькое, останавливаетесь, фотографируете, смотрите на экран – кадр смазан. Не паникуем, смотрим на фокусное расстояние – 200мм, значит, чтобы сфотографировать четкий кадр с рук, вам необходима 1/200 сек (одна двухсотая секунды), делаем один-другой-третий кадр и получаем желательный результат. Так вот, если без стабилизатора вы будете фотографировать с 1/200 сек, то с ним, можете фотографировать с тем же фокусным расстоянием (200мм) но уже 1/60 сек!

Будем считать, что у вас фотоаппарат со стабилизатором. В противном случае читать вам эту статью будет интересно только из любопытства. На сегодняшний день стабилизатор можно встретить как в дорогих профессиональных зеркальных камерах, так и в мыльницах, при чем это уже не экзотика какая-то, а функционал, который пихают туда куда надо и не надо.

Условно всех производителей зеркальных камер можно разделить на две группы: первая решила поставить стабилизатор в зеркальную камеру на матрицу (Pentax, Olympus, Sony), а вторая в объектив (Canon, Nikon). Не могу однозначно сказать что лучше. Первый вариант выходит более универсальный и дешевый, а второй надежный и качественный.

Все производители обозначают стабилизатор по-разному, Nikon – VR (Vibration Reduction), Canon – IS (Image Stabilization), Tamron – VC (Vibration Compensation), так что не заморачивайтесь над тем, как это называет производитель работают они у всех одинаково.

Нужен ли мне стабилизатор? Стабилизатор вообще полезная вещь, а в некоторых моментах просто незаменима. Я говорю о телеобъективах, именно с этими линзами вы ощутите все плюсы стабилизатора, в противном случае сможете фотографировать либо в яркий день, либо со штативом , как это делали когда-то мой отец и дед. Чтобы понять всю важность стабилизатора в телевиках советую прочитать обзоры некоторых из них ( , ). Если у вас широкоугольный или портретный объектив стабилизатор вовсе не нужен.

Как и когда им пользоваться? Все очень просто, независимо от производителя работают они все одинаково.

Если стабилизатор на фотоаппарате, находим либо кнопку включения/выключения на камере либо в меню фотоаппарата. Если у вас стабилизатор на объективе, ставим рычаг в позицию включено. Если у вас мыльница, находим в меню функцию стабилизатор, включаем. В мыльницах частенько предлагают на выбор два режима: включить, включить при съемке. Второй по идее должен сэкономить вам заряд батареи. Знаю что в объективах Никон есть ещё режим стабилизатора Active (например ), по идее нужен он для съемки в экстрим условиях (например, когда вы едете в машине), но особой разницы в между обычным режимом и режимом Active я не замечал.

И ещё. Стабилизатор нужно отключать когда вы фотографируете со штативом или же положив фотик на поверхность, именно из-за случайной природы его механизма. В 95% он ведет себя корректно, но именно последние 5% могут испортить вам кадр.

Запомните, стабилизатор вам может помочь только при съемке статических объектов, при фотографировании динамичных объектов (движущихся) он вам ничем не поможет, так что даже не рассчитывайте. Стабилизатор – не панацея и при плохой освещенности надо делать серию кадров.

Подведем итоги

Стабилизатор вещь нужная, но не обязательная, кроме случаев с телеобъективами. Зачастую он спасает на 3-4 стопа выдержки, но не избавляет от необходимости делать несколько кадров, все это из-за случайной природы своего механизма. Он не спасет вас при съемке движущихся объектов.

Наверняка, каждый из нас слышал о том, что существует такое понятие, как стабилизация камеры. Как и почти мифические, но так популярные ныне режимы 4К, Protune, мало кто действительно понимает, что такое стабилизация, как она работает, и нужна ли стабилизация .

Давайте разберемся вместе.

Что такое стабилизация? Стабилизация изображения - это технология, применяемая в фото- и видеосъёмке, которая предотвращает смазывание изображения. Так называемая «шевеленка» на фото и видео - враг всех фотографов и операторов. Когда камера находится в руках, неизбежно смазывание кадра из-за неустойчивого положения рук, или любого движения оператора - ходьбы, бега, езды на велосипеде и т.д.

Стабилизированное изображение - это четкая картинка или плавное видео, без смазанных и размытых элементов.

Какая бывает стабилизация?

В современных камерах стабилизация бывает двух типов - цифровая и оптическая.

Цифровая стабилизация - программная технология, работающая с процессором камеры. Не предполагает использование в корпусе каких-либо дополнительных устройств. В действительности это работает так: снимается изображение большее по размеру, чем видимая часть фото, при смещении камеры видимая область изображения смещается вместе с камерой. До границ фактически снятого изображения. На матрице это выглядит так:

То, что видим мы без цифровой стабилизации:

То, что мы видим при включении стабилизации:

Таким образом, цифровая стабилизация обрезает видимое изображение по периметру примерно на 10%, и вы получаете стабилизированное изображение без эффекта смазанного кадра.

Оптическая стабилизация - технология, при которой линзы в объективе камеры смещаются в сторону, противоположную движению камеры. То есть, стабилизация достигается за счет того, что оптика камеры устраняет причину смазывания изображения.

Оптическая стабилизация показывает более высокие результаты, чем цифровая. Технология не влияет на качество фотографии и хорошо работает при любом увеличении (зуме). Но из-за нее неизбежно увеличение размера камеры, энергопотребления и ее стоимости.

Какая стабилизация применяется в камерах GoPro?

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".

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.

Нередко приходиться сталкиваться с ситуациями, когда нет возможности выставить необходимые параметры для получения качественного фото при съемке с рук. Или нельзя использовать вспышку или другое осветительное оборудование в условиях недостаточной освещенности. Короче говоря, когда даже сильное поднятие и наличие светосильной оптики (возможности выставить большое значение ) все равно не избавит от необходимости выставлять достаточно длинную , которая при съемке с рук даст или смаз.

Для того, чтобы получить качественное изображение, в таких случаях, необходимо добиться стабилизации фотоаппарата. Сделать это можно, либо стабилизировав камеру внешними приспособлениями, либо воспользоваться встроенной стабилизацией.

В этой статье мы рассмотрим решения по стабилизации изображения , которые разрабатывают и внедряют в свои продукты производители фотоаппаратов и объективов. Внешние средства, такие как штатив, монопод и прочее, мы рассмотрим во второй части статьи.

На сегодняшний день существует несколько принципиально отличающихся решений:

• оптическая стабилизация;
• матричная стабилизация;
• электронная (цифровая) стабилизация.

Оптическая и матричная стабилизация предполагает, что в фотоаппарат (или объектив) встроены специальные датчики - гироскопы или акселерометры. Эти датчики постоянно определяют углы поворота и скорости перемещения фотоаппарата (или объектива) в пространстве и выдают команды электрическим приводам, которые отклоняют стабилизирующий элемент объектива или матрицу фотоаппарата.

При электронной (цифровой) стабилизации ничего никуда механически не сдвигается, изображение углы и скорости перемещения фотоаппарата пересчитываются процессором, который устраняет сдвиг, фактически переделывая полученное изображение.

Обычно, производители внедряют в свои продукты какой-то один тип технологий. Либо, делают фотоаппараты со встроенной стабилизацией, но объективы без таковой (как Olympus или Pentax ). Или наоборот - встраивают стабилизатор в объективы и производят сами камеры без нее (Canon , Nikon , Panasonic , Samsung ). Но, как обычно, есть и исключения).

ОПТИЧЕСКАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Оптическая стабилизация - это технология, реализованная в , а не фотоаппарате. Гранды фотостроения - Nikon и Canon практически синхронно начали исследования в области оптической стабилизации. И в 1994 году Nikon представил первую пленочную фотокамеру Nikon Zoom 700VR с, встроенной в объектив, оптической стабилизацией изображения, а в 1995 году Canon представили EF 75-300mm F4-5.6 IS USM , первый в мире объектив, оснащенный оптическим стабилизатором изображения.

Принцип работы заключался в том, что в конструкцию объектива добавляется дополнительный оптический стабилизирующий элемент, который отклоняется электрическим приводом системы стабилизации так, чтобы проекция изображения на плёнке (или матрице) полностью компенсировала колебания фотоаппарата во время съемки.

Мы помним, что фотография - это рисование светом, который проходит через объектив, преломляется линзами объектива и проецируется на светочувствительный элемент (матрица или пленка). Если правильные параметры съемки не соблюдены и выдержка длиннее чем нужно, а вы фотографируете с рук, то проекция изображения попадающего на матрицу сдвигается, вследствие колебания камеры, и изображение получается смазанным.

Так вот, благодаря стабилизирующему элементу, проекция всегда остаётся неподвижной относительно матрицы, что и обеспечивает картинке необходимую чёткость. Но, у этой технологии есть и недостаток - дополнительный оптический элемент немного снижает светосилу объектива . Второй очевидный недостаток, это то, что при прочих равных условиях, объективы со встроенной стабилизацией изображения - дороже .

объективы стабилизации изображения:

• Nikon Vibration Reduction - VR
• Canon Image Stabilization - IS
• Panasonic Lumix Optical Image Stabilizer O.I.S. (Есть разновидности - POWER O.I.S. и MEGA O.I.S. )
• Olympus Image Stabilization - IS
• Sony Optical Steady Shot - OSS
• Tamron Vibration Compensation - VC
• Sigma Optical Stabilization - OS
• Samsung Optical Image Stabilizer - OIS
• Fujifilm Optical Image Stabilizer - OIS

Как вы обратили внимание, у некоторых производителей могут попадаться разные типы оптических стабилизаторов, как например POWER O.I.S. и MEGA O.I.S. у Panasonic . Итак, давайте разбираться:

Изначально, первые оптические стабилизаторы были двухосными - то есть, осуществляли сдвиг проекции изображения по двум осям плоскости - горизонтальной и вертикальной и могли компенсировать колебания при использовании выдержки, длиннее возможной на 1-2 ступени.

Рассмотрим пример : при использовании объектива с фокусным расстоянием 100 мм, минимальная выдержка, которую возможно использовать для получения достаточно резкого изображения, должна быть короче 1/100 секунды (это для полного сенсора, а если в камере установлен , то нужно учитывать - ). Но, если в объективе используется стабилизирующий элемент, выдержку можно сделать короче без ущерба для качества изображения (1 ступень - это сокращение выдержки в 2 раза, 2 ступени - в 2*2=4 ! раза). То есть, можно поставить выдержку, вплоть до 1/25 секунды.

Но прогресс не стоит на месте, и сегодня производители предлагают в своих продуктах, уже гораздо более продвинутые стабилизирующие элементы, способные компенсировать выдержку в 3-4 и даже 5 ступеней (то есть сократить выдержку в 8-16-32 раз, соответственно).

Кроме того, появились технологии с 4-х осевыми стабилизационными элементами, позволяющие компенсировать не только дрожание рук и горизонтальные / вертикальные сдвиги, а и осевые перемещения объектива и сильную тряску при ходьбе. Это существенно промогает при макросъемке и съемке видео на цифровой фотоаппарат с рук.

Как пример - MEGA O.I.S. у Panasonic , это двухосевая стабилизация с компенсацией вибраций до 2-3 ступеней, а POWER O.I.S. - это уже четырехосевая система, которая помимо компенсации до 3-4 ступеней, еще и способна гасить вибрации съемки видео с рук при ходьбе. Подобные технологии есть и у других производителей - например Hybrid IS и Dinamic IS у Canon .

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 )

ЭЛЕКТРОННАЯ (ЦИФРОВАЯ) СТАБИЛИЗАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ

При этом виде стабилизации, примерно 40 % пикселей на матрице отводится на стабилизацию изображения и не участвует в формировании картинки. При дрожании камеры, картинка «плавает» по матрице, а процессор фиксирует эти колебания и вносит коррекцию, используя резервные пиксели для компенсации дрожания. Эта система стабилизации широко применяется в недорогих цифровых видеокамерах, где матрицы маленького размера. Она имеет значительно более низкое качество, чем прочие типы стабилизации, зато принципиально дешевле, так как не содержит дополнительных механических элементов.

Обратите внимание, что производители могут давать возможность выбора использования определенных режимов работы систем стабилизации , например:

• однокадровый режим , при котором система стабилизации активируется только на время экспозиции для одного кадра (Если нет выбора режимов стабилизации, а только переключатель включения/выключения, значит, скорее всего, это единственный возможный режим её работы. Хотя - возможно, что определение режима работы стабилизации выставляется в меню фотокамеры)

• непрерывный режим , при котором система стабилизации работает постоянно, что облегчает фокусировку в сложных условиях. Однако эффективность работы системы стабилизации при этом может оказаться несколько ниже, поскольку в момент экспозиции корректирующий элемент может оказаться уже смещённым, что снижает его диапазон корректировки. Да, и в непрерывном режиме система потребляет больше электроэнергии, что приводит к более быстрому разряду аккумулятора.

• режим панорамирования , при котором система стабилизации компенсирует только вертикальные колебания.

Еще раз заострим внимание, что режимы работы системы стабилизации могут регулироваться как на корпусе объектива, так и в меню камеры.

У всех производителей есть свои специфические наработки и технологии, так что стоит ознакомиться с руководством пользователя конкретного объектива, чтобы в полной мере использовать все его возможности.

Также, важно учитывать, что практически для всех объективов и камер, оснащенных встроенной стабилизацией изображения, производители рекомендуют отключать ее, при установке камеры на штатив.

Кроме того, некоторые производители внедряют в свою технику как оптическую так и матричную стабилизацию:

• Sony , поглотив в свое время компанию Minolta , получили “в наследство” технологию двуосного сдвига матрицы - Konica Minolta AS (Anti-Shake) , доработали ее и сейчас внедряют в некоторые свои фотоаппараты. Причем, новая полнокадровая беззеркальная камера Sony α7 II уже снабжена 5-осевым стабилизатором.
• Компания Panasonic встраивает стабилизацию изображения в объективы, но у них есть уже четыре (пока что - четыре) модели фотоаппаратов со встроенной матричной системой стабилизации - это DMC-GX7 , DMC-GX8, DMC-GX80, DMC-G80 . Какого-то специального названия технология не имеет, просто в спецификациях указано, что в камере используется система стабилизации изображения (Image Sensor Shift Type ).
• Компания Olympus тоже начала производить объективы со встроенной оптической стабилизацией изображения, которая дополняет встроенную матричную. Таких объективов пока всего два - M.ZUIKO DIGITAL 300mm F4.0 IS PRO и M.ZUIKO DIGITAL ED 12-100mm F4 IS Pro.

Подводя итого, хочется сказать, что:

• система встроенной стабилизации изображения - это действительно серьезный помощник, дающий возможность получить качественные кадры в сложных условиях съемки
• даже светосильная оптика поможет уменьшить выдержку, но не поможет при съемке видео с рук, где важна компенсация серьезных колебаний
• стабилизация вместе со светосильной оптикой - это наилучшее сочетание, к которому "стоит стремиться", и которое дает наилучший результат
• если уж вы покупаете не самую светосильную оптику, то хотя бы не экономьте на стабилизации изображения - это нередко очень выручает
• также не забывайте, что длиннофокусные объективы, требуют достаточно коротких выдержек (помним про правило) и в них особенно важна хорошая стабилизация изображения.

Рассказываем простым языком про оптическую стабилизацию в смартфонах.

Почему в современных смартфонах так важна стабилизация изображения? Что это вообще такое? Для чего она нужна? Как работает оптическая стабилизация? Давайте разберемся.

Стабилизация изображения (OIS) - это специальная технология, которая активно используется во время фото- и видеосъемки. Она позволяет предотвратить смазывания изображения, делает его более четким и плавным. В каком-то смысле, она заменяет штатив. Оптическая стабилизация помогает при съемке в неспокойных условиях. Если гаджет подвергся дрожанию во время фотографирования, стабилизация поможет справиться с этой проблемой.

Как работает оптическая стабилизация?

С помощью специального датчика-стабилизатора камера определяет перемещение смартфона и направляет свои линзы в противоположную сторону. Линзы могут перемещаться со стороны в сторону или вверх-вниз. Если объект движется слишком быстро, то никакая стабилизация не поможет сделать изображение более четким. Обычно, она может справиться только с незначительными колебаниями, например, с дрожанием руки. Особенно стабилизация будет заметна во время видеосъемки на ходу - записанное видео практически не будет дергаться, все будет плавно, смотрите один из примеров .

У каждой компании разная технология оптического стабилизатора (OIS), но в целом они все похожи. Оптический стабилизатор - довольно полезная опция для тех, кто часто пользуется камерой.