Оптическая стабилизация изображения происходит из мира неподвижной фотографии, используя сложные аппаратные механизмы внутри объектива, чтобы сохранить изображение неподвижным и обеспечить резкий захват. Он существует уже давно, но был адаптирован для видео и недавно миниатюризирован для смартфонов. Цифровая стабилизация изображения - это скорее программный трюк, например «цифровой зум», а наоборот, активный выбор правильной части изображения на датчике, чтобы сделать его похожим на объект, а камера движется меньше. Давайте посмотрим, как они работают, и как они применяются в новейших гаджетах.
Оптическая стабилизация изображения: стабилизатор для вашего объектива
В How-To Geek уже есть статья, объясняющая, как работает стабилизация оптического изображения. Но для полноты мы подведем итог: оптическая стабилизация изображения, обозначенная как OIS для краткости и также называемая «IS» или «снижение вибрации» (VR, не относящаяся к виртуальной реальности) в зависимости от марки камеры, является все о аппаратном обеспечении.
Объектив камеры с оптической стабилизацией изображения имеет внутренний двигатель, который 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 (например, от встряхивания рук оператора) и позволяя записывать более резкое, менее размытое изображение. Это, в свою очередь, позволяет фотографировать в нижнем свете или при более низком значении F-stop при все еще четком определении.
Оптическая стабилизация изображения обычно ограничивалась высококачественными фотокамерами и видеокамерами. Но технология была достаточно повторена, и теперь вы можете получить ее в зеркальных камерах и зеркальных камерах на потребительском уровне. Он даже был сокрушен, так что объектив OIS может вписаться в модуль камеры для смартфонов. Да, это означает, что в некоторых смартфонах, имеющих толщину менее полутора дюймов, есть крошечный элемент движущегося стекла. Если на вашем телефоне есть объектив OIS, вы можете удерживать верхний конец до уха, немного встряхнуть его и даже услышать, как стабилизирующий элемент грохочет в модуле задней камеры. (Хм, не делай этого слишком сложно.)
Вот пример крошечного элемента OIS модуля камеры телефона. Обратите внимание, как верхняя часть узла объектива может перемещаться независимо от датчика изображения внизу.
Обладая гораздо меньшими объективами и датчиками, функция OIS на телефонах не так способна, как на больших камерах. Но он по-прежнему помогает вам делать более четкие фотографии и менее шаткое видео. Некоторые заметные проекты телефонов с оптической стабилизацией изображения включают iPhone 6+ и более поздние версии, Samsung Galaxy S7 и более поздние версии, LG G-series и Pixel 2 от Google.
Ручная стабилизация изображения: обрезка видео для его стабилизации
Цифровая стабилизация изображения выполняется в программном обеспечении. Если вы знакомы с разницей между оптическим зумом и цифровым зумом (т. Е. Раздувая пиксели на изображении, не улучшая их), это похоже. Но цифровая стабилизация оказывает гораздо более непосредственное, измеримое влияние на видео.
Чтобы стабилизировать дрожащее предварительно записанное видео, вы можете вырезать разделы на границах, которые «перемещаются» вокруг каждого кадра, в результате чего видео выглядит более стабильным. Это оптическая иллюзия: пока видео дрожит, урожай каждого кадра изображения настраивается, чтобы компенсировать дрожание, и вы видите «гладкую дорожку видео». Для этого требуется либо масштабирование на кадре изображения (и жертвующее качеством изображения), либо изменение самого кадра (в результате чего изображение будет уменьшено с черными границами, которые перемещаются).
Редакторы видео пациента могут делать это вручную с завершенной записью, покадровой. Вот драматический пример короткого выстрела из «Звездных войн» Эпизод VII.
Это преувеличенный пример обрезки для стабилизирующего эффекта, но он показывает, как перемещение изображения вокруг видеофрагмента относительно объекта (корабля) или фона может привести к более плавному видео. Вот коллекция более типичных примеров с предметами реального мира.
Цифровая стабилизация изображения: программное обеспечение для обрезки видео для вас
С помощью дополнительного программного обеспечения компьютеры могут автоматически применять эту технологию обрезки и перемещения к видео. Программное обеспечение для редактирования видео, такое как Adobe Premiere, Final Cut Pro и Sony Vegas, может сделать это, как правило, достижение эффекта путем обрезки или масштабирования полноразмерного видео в небольшом количестве и динамической стабилизации его по кадру. Вот пример автоматического эффекта стабилизации на видео, выполненного в Final Cut Pro (пропустите до 3:34, если он еще не установлен).
Подобно оптической стабилизации изображения, это программное обеспечение для последующей обработки становится все дешевле и более распространено. Можно даже использовать базовую стабилизацию масштабирования и урожая, встроенную в некоторые бесплатные видеоуслуги, такие как YouTube и Instagram. Существует ограничение на то, насколько этот эффект может быть применен, так как ему нужно увеличить масштаб, чтобы компенсировать дрожание камеры, не показывая черные области на краю видеорамки. Чем больше вы увеличите масштаб изображения, тем ниже будет качество конечного видео. Обратите внимание, что следующее видео рамка стабилизированных кадров (сверху) меньше, чем полный кадр исходного не стабилизированного видео (снизу) из-за урожая, необходимого для стабилизирующего эффекта.
Таким образом, стабилизация изображения может быть применена к существующему видео. Теперь объедините эту технологию стабилизации движения и обрезки, небольшую дополнительную комнату на сетке пикселов неподвижного фотоаппарата при съемке видео и супер-продвинутое программное обеспечение, которое обнаруживает части изображения и их движение, и вы можете автоматически стабилизировать, как только видео записывается! Это программное обеспечение записывает все изображение на датчик камеры для каждого кадра, автоматически определяет, как камера дрожит по отношению к основному объекту и фону, и обрезает видео до размера 4K или 1080p, перемещая изображение вокруг, чтобы компенсировать движение самой камеры.
Вот что означает «стабилизация цифрового изображения»: использование инструментов обрезки видео, автоматически и сразу в камере, без необходимости дополнительного программного обеспечения после записи видео.
Эта технология не нуждается в каких-либо дополнительных движущихся частях механизма объектива, что делает ее более дешевой в производстве. Это не так технически эффективно, как оптически стабилизированная линза, потому что вам нужна более совершенная компьютеризированная обработка для применения инструментов обрезки в реальном времени. Но при правильной комбинации аппаратного и программного обеспечения эффекты могут быть драматичными. Вот видео новейших технологий стабилизации цифровых изображений в новой серии GoPro 7.
Обратите внимание, что GoPro 7, как и его предшественники, не имеет каких-либо движущихся частей стабилизации в самой камере, а видео выше 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 - недостаточно, чтобы полностью удалить тряску с велосипеда, идущего вниз по лестнице, например, и накладывает на видеокадр 10% урожая. Но это впечатляющее улучшение по сравнению с нестабильной камерой без затрат или времени, необходимых для OIS или стабилизации только программного обеспечения. GoPro имеет встроенную цифровую стабилизацию изображения со времен серии Hero 5, и она доступна и на других камерах действия.
Цифровая стабилизация изображения также может применяться к видео на телефонах. Google использовал только программную систему на исходном пикселе (называемый «EIS» для «стабилизации электронного изображения»), и теперь большинство телефонов высокого класса имеют, по крайней мере, некоторый уровень цифровой стабилизации, явно или нет. Samsung отмечает, что на Galaxy Note 8, Galaxy S9 и Galaxy S9 + оба оптических а такжеодновременно используется цифровая стабилизация изображения. Но есть одна большая минуса 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 видеокадров, она просто не работает ни на одном из них за раз.
