Что такое стабилизатор изображения в фотоаппарате

Что такое стабилизатор изображения в фотоаппарате

Стабилизация изображения — технология, применяемая в фотографии и кинематографе, снижающая смазывание или тряску изображения из-за перемещений съёмочной камеры. В фотографии назначение стабилизатора заключается в расширении возможностей съёмки без штатива или другой опоры в условиях низкой освещённости, когда требуются длинные выдержки. В кинематографе и на телевидении стабилизаторы используются для снижения тряски изображения, неизбежной при движении камеры в руках оператора или на транспортном средстве.

Цифровая стабилизация изображения — технология обработки изображения в видеотехнике, позволяющая (помимо компенсации движения камеры) полностью или частично компенсировать движение одного из объектов в кадре и улучшить качество изображения благодаря меньшей смазанности сюжетно важных деталей.

Стабилизатор изображения — общее наименование всех частей камеры, осуществляющих стабилизацию изображения.

Содержание

Разновидности [ править | править код ]

Все известные системы стабилизации делятся на активные и пассивные. К первым относятся гиростабилизаторы и механические демпферы, стабилизирующие положение камеры в пространстве, такие как «Стэдикам», специальные платформы и панорамные головки [1] . Пассивные системы основаны на оптической или цифровой компенсации смещения действительного изображения относительно поверхности светоприёмника, или на сдвиге самой матрицы вслед за смещающимся изображением.

Возможности систем стабилизации изображения ограничены. По самым оптимистическим данным, выигрыш в величине допустимой выдержки составляет 8—16 раз (3—4 ступени экспозиции) [2] [3] [4] .

Тем не менее, в целом ряде случаев автоматическая стабилизация бывает крайне полезна, позволяя увеличить выдержку на эти самые 3—4 ступени и спокойно снимать с рук в таких условиях освещения и на таких фокусных расстояниях объектива, когда без стабилизатора понадобился бы фотоштатив. Кроме того, иногда стабилизация позволяет избежать «принудительного» увеличения чувствительности матрицы, приводящего к росту уровня шумов.

Технологии нашли применение в фотографии, видеосъёмке, в конструкции астрономических телескопов, биноклей. Наибольшее значение стабилизация имеет в случае опасности смещения камеры при съёмке, при большой выдержке и значительном фокусном расстоянии объектива. В видеокамерах движение камеры вызывает видимое колебание кадра к кадру. В астрономии толчки аппаратуры вызывают колебания линз, которые вызывают проблемы с регистрацией положения объектов в связи со смещениями изображений от номинального положения на фокальной плоскости.

«Шевелёнка» и «сдёргивание кадра» [ править | править код ]

Работа системы стабилизации [ править | править код ]

Стабилизаторы изображения бывают оптическими, с подвижной матрицей и электронными (цифровыми).

Датчик стабилизатора изображения [ править | править код ]

В фотоаппарат встроены специальные сенсоры, работающие по принципу гироскопов или акселерометров. Эти сенсоры постоянно определяют углы поворота и скорости перемещения фотоаппарата в пространстве и выдают команды электрическим приводам, которые отклоняют стабилизирующий элемент объектива или матрицу. При электронной (цифровой) стабилизации изображения углы и скорости перемещения фотоаппарата пересчитываются процессором, который устраняет сдвиг.

Оптический стабилизатор изображения [ править | править код ]

В 1994 году фирмой Canon была представлена технология, получившая название OIS (англ. Optical Image Stabilizer — оптический стабилизатор изображения). Стабилизирующий элемент объектива, подвижный по вертикальной и горизонтальной осям, по командам от гироскопических датчиков отклоняется электрическим приводом системы стабилизации так, чтобы проекция изображения на плёнке (или матрице) полностью компенсировала колебания фотоаппарата за время экспозиции [5] . В результате при малых амплитудах колебаний фотоаппарата проекция всегда остаётся неподвижной относительно матрицы, что и обеспечивает картинке необходимую чёткость. Однако наличие дополнительного оптического элемента немного снижает светосилу объектива.

Технология оптической стабилизации была подхвачена другими производителями и хорошо зарекомендовала себя в целом ряде телеобъективов и камер (Canon, Nikon, Panasonic). Разные производители называют свою реализацию оптической стабилизации по-разному:

  • Canon и Kodak — Image Stabilization (IS)
  • Nikon — Vibration Reduction (VR)
  • Panasonic — MEGA O.I.S., Power O.I.S. (Optical Image Stabilizer); система двойной стабилизации камера+объектив — Dual IS
  • Sony — Optical Steady Shot (OSS)
  • Tamron — Vibration Compensation (VC)
  • Sigma — Optical Stabilization (OS)

Для плёночных фотоаппаратов оптическая стабилизация — единственная технология борьбы с «шевелёнкой», поскольку саму плёнку двигать, как матрицу цифрового фотоаппарата, не получится.

Стабилизатор изображения с подвижной матрицей [ править | править код ]

Специально для цифровых фотоаппаратов компания Konica Minolta разработала технологию стабилизации (англ. Anti-Shake — антитряска), впервые применённую в 2003 году в фотокамере Dimage A1. В этой системе движение фотоаппарата компенсирует не оптический элемент внутри объектива, а его матрица, закреплённая на подвижной платформе.

Читайте также:  Платье в пол для мамы невесты

Объективы становятся дешевле, проще и надёжнее, стабилизация изображения работает с любой оптикой. Это важно для зеркальных фотоаппаратов, имеющих сменную оптику. Стабилизация со сдвигом матрицы, в отличие от оптической, не вносит искажений в картинку (быть может, кроме вызванных неравномерной резкостью объектива) и не влияет на светосилу объектива. В то же время считается, что стабилизация сдвигом матрицы менее эффективна, нежели оптическая стабилизация.

С увеличением фокусного расстояния объектива эффективность Anti-Shake 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 трансфокаторов, и расстояния фокусировки при малой дистанции, что ограничивает её работу при макросъёмке.

Системы стабилизации с подвижной матрицей:

  • Konica Minolta — Anti-Shake (AS);
  • Sony — Super Steady Shot (SSS) — является заимствованием и развитием Anti-Shake от Minolta;
  • Pentax — Shake Reduction (SR) — разработка Pentax, нашла применение в зеркальных камерах Pentax K100D, K10D и последующих;
  • Olympus — Image Stabilizer (IS) — применяется в некоторых моделях зеркальных, «ультразумах» и во всех беззеркальных камерах Olympus.

Электронный (цифровой) стабилизатор изображения [ править | править код ]

Существует и EIS (англ. Electronic (Digital) Image Stabilizer — 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 видеокамеры картинка «плавает» по матрице, а процессор фиксирует эти колебания и вносит коррекцию, используя резервные пиксели для компенсации дрожания картинки. Эта система стабилизации широко применяется в цифровых видеокамерах, где матрицы маленькие (0,8 Мп, 1,3 Мп и др.). Имеет более низкое качество, чем прочие типы стабилизации, зато принципиально дешевле, так как не содержит дополнительных механических элементов.

Режимы работы системы стабилизации изображения [ править | править код ]

Существует три типичных режима работы системы стабилизации изображения: однократный или кадровый (англ. Shoot only — только при съёмке), непрерывный (англ. Continuous — непрерывно) и режим панорамирования (англ. Panning — панорамирование).

В однократном режиме система стабилизации активируется только на время экспозиции, что, теоретически, наиболее эффективно, так как требует наименьших корректирующих перемещений.

В непрерывном режиме 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. Кроме того, в непрерывном режиме система потребляет больше электроэнергии, что приводит к более быстрому разряду аккумулятора.

В режиме панорамирования система стабилизации компенсирует только вертикальные колебания.

Интересные факты [ править | править код ]

В сентябре 2012 года первым в мире мобильным телефоном с оптической стабилизацией изображения (OIS) стал смартфон Nokia Lumia 920.

Зачем нужна стабилизация изображения?

У каждого фотографа иногда получаются смазанные, нечёткие, как будто размытые кадры. Виной тому — дрожание фотоаппарата в момент съёмки, что чаще всего случается во время работы при слабом освещении. Ведь в таких условиях фотосъёмка, как правило, ведётся на длинных выдержках. А чем длиннее выдержка, тем больше вероятность получения смазанного кадра.

Система стабилизации изображения включена: кадр резкий.

Система стабилизации выключена: кадр размыт.

Чтобы картинка не дрожала и кадры не смазывались, современные фотоаппараты, смартфоны, видеокамеры всё чаще оснащаются системой стабилизации изображения. Она помогает компенсировать дрожание фотоаппарата в руках и получать резкие кадры даже в сложных съёмочных ситуациях. Для современных многомегапиксельных фотоаппаратов это особенно важно, ведь на кадрах, полученных с них, будет заметен даже самый незначительный смаз. Микросмаз может возникнуть и от малейших вибраций механизмов самой камеры. Так что стабилизация сегодня — не просто дополнительная «фишка», а необходимость.

Стабилизатор изображения позволяет во многих случаях отказаться от использования штатива, например, можно снимать с рук в вечернем или даже ночном городе.

Как понять, какой из стабилизаторов работает лучше, а какой — хуже? Эффективность стабилизации принято оценивать в ступенях экспозиции. Предположим, без стабилизации резкое изображение получается сделать на выдержке в 1/30 с. Если использовать стабилизатор эффективностью в 4 ступени экспозиции, то можно рассчитывать на резкие кадры на выдержках вплоть до 1/2 с. А если заявлена эффективность всего в две ступени, чёткую картинку стоит ожидать лишь на 1/8 с.

Читайте также:  Красные платья со шлейфом фото

Цифровая (электронная) стабилизация

Самый простой вид стабилизации, не требующий никаких отдельных модулей и механических деталей, лишь программные алгоритмы. При включении цифровой стабилизации часть матрицы выделяется для её работы, а изображение снимается с кропом. Во время съёмки картинка перемещается по матрице, гася тем самым колебания.

Чем «агрессивнее» работает такая стабилизация, тем сильнее обрезается и теряет в качестве итоговое изображение.

Электронная стабилизация в Canon EOS 77D:

В основном такой вид стабилизации используется при видеозаписи. Интересно, что цифровую стабилизацию могут производить и продвинутые редакторы видео, такие, как Adobe After Effects.

Этот тип стабилизации чаще можно встретить в бюджетной технике — смартфонах, некоторых экшн-камерах, любительских видеокамерах, компактных фотоаппаратах. В системных фотокамерах он присутствует, разве что, в качестве дополнительной возможности для видеосъёмки.

Гораздо большую эффективность демонстрируют технологии не цифровой, а оптической стабилизации.

Оптическая стабилизация в объективе

В фототехнике оптическая стабилизация чаще встречается не в самой камере, а в её объективе. Этот же тип стабилизации является самым старым — его начали использовать ещё в конце прошлого столетия. Первой такую технологию представила в 1995 году компания Canon, назвав её Image Stabilization (IS). Сегодня каждый уважающий себя производитель фотообъективов имеет свою собственную технологию оптический стабилизации. Но поскольку название Image Stabilization осталось за Canon, остальные компании назвали свои разработки иначе. Ниже мы приводим список названий технологии оптической стабилизации в объективах различных производителей.

  • Canon — IS (Image Stabilization)
  • Nikon — VR (Vibration Reduction)
  • Sony — OSS (Optical SteadyShot)
  • Panasonic — MEGA O.I.S.
  • Fujifilm – OIS (Optical Image Stabilizer)
  • Sigma — OS (Optical Stabilization)
  • Tamron — VC (Vibration Compensation)
  • Tokina – VCM (Vibration Compensation Module)

Модуль оптической стабилизации одного из объективов Tamron.

Схема работы оптического стабилизатора в объективе: подвижный оптический элемент компенсирует вибрации.

Как правило, если объектив оснащён системой оптической стабилизации, это отражено в его названии, где указана соответствующая аббревиатура. Например, CANON EF-S 18-55MM F/4-5.6 IS STM, AF-P DX NIKKOR 18–55mm f/3.5–5.6G VR.

Чаще всего объектив, оснащённый стабилизатором, имеет переключатель, активирующий его работу.

Как работает оптическая стабилизация в объективе? В его схеме есть особый модуль с подвижным оптическим элементом. В процессе фотосъёмки модуль определяет колебания фотоаппарата и, чтобы их компенсировать, соответственно двигает оптический элемент. В итоге изображение остаётся резким.

Плюсы:

  • Зеркальные и беззеркальные фотоаппараты имеют сменные объективы. И если у вас часто получаются смазанные кадры, можно с лёгкостью «прокачать» свой старый фотоаппарат, дополнив его объективом с оптической стабилизацией. Это увеличит количество чётких снимков.
  • Системы оптической стабилизации в современных объективах, как правило, могут сэкономить 3–5 ступеней экспозиции.
  • В зеркальных фотоаппаратах стабилизатор в объективе поможет сразу в видоискателе увидеть стабилизированную картинку — без дрожания изображения гораздо удобнее компоновать кадры.

Минусы:

  • Объективы со стабилизацией стоят дороже, они тяжелее по весу и крупнее по габаритам, нежели аналоги, лишённые стабилизатора.
  • Дополнительный оптический элемент в оптической схеме может негативно сказаться на качестве изображения, светопропускании, светосиле, боке объектива.
  • Стабилизаторы в разных объективах демонстрируют разную эффективность, имеют свои тонкости работы. Приходится учитывать при съёмке, что один объектив имеет эффективный стабилизатор, другой не так хорош в стабилизации, а третий и вовсе её не имеет.
  • Во многих объективах стабилизатор издаёт жужжащие звуки, что может быть критично при видеозаписи.

Оптическая стабилизация в фотокамере

Зачем добавлять дополнительный модуль в оптику, если можно стабилизировать сам сенсор в фотоаппарате? С развитием технологий стало возможным разместить матрицу на специальном подвижном механизме, который вслед за колебаниями камеры двигает сам сенсор. Стабилизация на матрице позволяет гасить движения и наклоны вверх-вниз, повороты по часовой стрелке и против. Последнего, кстати, не может стабилизатор в объективе. Не все производители оснащают свои фотоаппараты этой технологией. Пока стабилизация на матрице есть только у следующих компаний:

  • Sony — Super Steady Shot (SSS), SteadyShot Inside (SSI);
  • Pentax — Shake Reduction (SR);
  • Olympus и Panasonic — In Body Image Stabilizer (IBIS).
Читайте также:  Кавказские обычаи на свадьбе

Системы стабилизации на матрице в аппаратах Sony.

Система стабилизации камеры Sony α7 II:

Pentax K-1: стабилизатор изображения включён.

Pentax K-1: стабилизатор изображения выключен.

А что, если на аппарат с внутренней стабилизацией поставить объектив, имеющий свой модуль стабилизации? Sony, Olympus и Panasonic позволяют использовать одновременно оба стабилизатора, тем самым достигая большей эффективности в резкости изображения.

Плюсы:

  • Современные системы стабилизации на матрице позволяют компенсировать дрожание камеры во всех возможных направлениях. В зависимости от производителя и модели фотоаппарата, эффективность стабилизации на матрице может достигать пяти ступеней экспозиции.
  • Универсальность. Если камера имеет встроенный стабилизатор, к ней в комплект можно подобрать более компактные объективы без стабилизации. На ней любой объектив станет «стабилизированным», даже старый «Гелиос» от «Зенита».
  • Системы стабилизации на матрице почти бесшумны. А значит, их в полной мере можно использовать при видеозаписи.
  • Стабилизированное изображение можно увидеть сразу через электронный видоискатель или экран фотоаппарата. А вот в зеркалках, в оптическом видоискателе, увидеть стабилизированную картинку не получится.
  • Возможность реализовать множество дополнительных функций. К примеру, функцию слежения за звёздным небом для фотографирования его на длинных выдержках.

Раритетный объектив Nikkor 50mm 1:1.2, установленный через tilt-адаптер на Sony A7RII, обрёл стабилизацию и позволил снимать с рук необычные ночные пейзажи!

На рынке появилось много смартфонов, которые оснащены разными инновационными технологиями и решениями. Модернизация коснулась гаджетов, они получили полезные опции и возможности. Одним из нововведений стала оптическая стабилизация изображения, обознающаяся как OIS. Стоит подробнее рассмотреть значение опции. Ведь при выборе смартфона показатели пикселей камеры – не самый главный критерий.

Значение оптической стабилизации

Технология перешла в телефоны из фотоаппаратов и видеокамер. Небольшие устройства конца прошлого века были настоящим прорывом. Смысл стабилизатора заключается в применении разных способов для компенсации движений и рывков камеры в руках человека. Снимки выходят более четкими в неспокойных условиях без применения штатива.

Метод позволяет снизить размытость картинки на фотографиях. Это достигается благодаря автоматическому смещению линз камеры. Использование оптической стабилизации картинки помогает получать снимки отличного качества и достойные видео. Они получаются четкими, ясными и плавными. С оптической стабилизацией можно использовать длинную выдержку. Она повлияет на качество картинки, изменит ее в лучшую сторону, делая ее ясной даже при плохом освещении.

Функция стабилизации помогает устранить размытость на фотоснимках, если съемка осуществляется в момент движения, или у оператора дрожат руки. На снятом видео незаметно тряски, изображение четче располагается в кадре, виды его детали.

Как работает оптическая стабилизация

Технология оптической стабилизации основывается на использовании датчика-стабилизатора. Он улавливает малейшее перемещение смартфона и направляет линзы в обратную сторону. Линзы могут менять расположение с одной стороны в другую и по направлению вверх-вниз.

При слишком быстром передвижении объекта никакая технология не позволит «поймать его» и получить первоклассный снимок. Стабилизация призвана устранять несущественное дрожание, дерганье. Все положительные характеристики опции можно оценить, когда пользователь будет снимать видео на ходу. Клип получится четким, не размытым, плавным.

Рассмотрим пример. Когда пользователь держит смартфон в руках, не имея возможности воспользоваться штативом или подставкой, достаточно малейшего движения, чтобы смазать картинку. Если погода солнечная, то на качество видео это не повлияет, поскольку наблюдается высокая скорость записи. При сумерках, когда камере понадобится полсекунды для охвата света, изображение получится некачественным, размытым. Если съемка ведется без стабилизации, то картинка на выходе будет дерганой, резкой. Никакой свет не в состоянии повлиять на нее.

Смартфоны со встроенным оптическим стабилизатором увеличат четкость кадров при недостаточном уровне освещенности. Стабилизация картинки избавляет фотографии и видеоклипы от размытости, дрожания, смазывания.

Важно! Но стоит помнить, что технология не подразумевает корректировки движения объектов в фокусе, но в целом она прекрасно заменяет штатив.

Возможности оптической стабилизации весьма ограничены, преимущества при нормальной выдержке поставляют 8-16 раз, а это приравнено к 3-4 ступеням экспозиции. Технология полезна при фотографировании и съемке видео с рук, когда нет штатива. Функция в смартфоне поможет заглушить шумы матрицы и увеличит ее чувствительность. Оптическая стабилизация востребована в фотографиях, съемках видео и астрономических телескопах.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector