Стабилизатор изображения для фотоаппарата что это

Стабилизатор изображения для фотоаппарата что это

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.

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.

Читайте также:  Распределение обязанностей между мужем и женой

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.

Современная фотографическая техника обладает высокоточными затворами, которые обеспечивают большой диапазон выдержек. Съёмку при слабом уровне освещённости приходится выполнять, используя длительные выдержки, чтобы получить нормальное качество изображения. В этом случае неизбежно смазывание картинки от вибрации и небольших движений рук. Чтобы этого избежать, фотоаппараты оборудуются разными устройствами. Одно из таких устройств – стабилизатор изображения. Далее мы разберемся в том, что такое стабилизация изображения при съёмке и рассмотрим ее разновидности и принципы действия.

Разновидности стабилизации

Какой бы опытный фотограф ни был, при фотографировании на выдержках продолжительнее 1/60 секунды редко удаётся избежать вибрации и лёгкого смещения фотоаппарата от точки съёмки. В результате изображение получается смазанным. Если такой эффект не использован специально, в творческих целях, чтобы подчеркнуть скорость быстро движущегося объекта, нечёткие фотографии отправляются в брак. Чтобы корректировать вибрацию фотоаппарата используются устройства стабилизации. Ими оснащаются практически все фотокамеры. Компенсация смещения фотоаппарата осуществляется за счёт принципиально разных систем. Стабилизаторы изображения могут быть трёх видов:

Первый вид стабилизации не имеет отношения к фотоаппарату, так как вся система установлена в объективе. Матричные и цифровые системы входят в конструкцию фотокамеры. Каждая из схем имеет свои достоинства и недостатки.

Электронная стабилизация фотографии

Оптическая и матричная система компенсации “шевеленки”относятся к электронным. Но реализуются совершенно разными способами.

Принцип оптической стабилизации

Оптический стабилизатор вмонтирован в объектив фотоаппарата. Эта система подразумевает установку дополнительных элементов в конструкцию. На корпусе объектива находится переключатель, позволяющий отключить систему оптической стабилизации или, в некоторых случаях, отключить ее по какой-то из осей. Принцип действия стабилизатора основан на отслеживании перемещения фотоаппарата в разных плоскостях. Для этого в объективе установлена подвижная линза или система линз, а так же датчики угловой скорости, которые отслеживают малейшие перемещения фотокамеры по вертикали и горизонтали. Сигналы, поступающие с датчиков, обрабатываются микросхемой, которая управляет работой миниатюрных электромагнитов. Перемещая линзы, система оптической стабилизации компенсирует отклонения фотоаппарата от точки фокуса. В результате изображение получается резким и не смазанным даже на продолжительных выдержках.

Читайте также:  Количество браков по руке хиромантия

Датчики перемещения работают на основе сверхлёгких пьезоэлектрических гироскопов, а поступающие с них данные контроллер обрабатывает с частотой до 1000 раз в секунду. Это позволяет электромагнитам оперативно корректировать все случайные перемещения фотоаппарата. Оптический стабилизатор обладает следующими достоинствами:

  • Хорошая эффективность при съёмке телеобъективами;
  • Возможность выиграть 2-4 ступени выдержки;
  • В видоискатель попадает уже стабилизированное изображение.

С объективом 100 мм следует работать на выдержках 1/100 секунды или более коротких. Использование оптического стабилизатора позволяет получить хорошие кадры при интервалах 1/30-1/20. На выдержках от 1/500 и короче, его можно отключить, так как вибрация фотокамеры на снимках будет незаметной. При продолжительных интервалах, более 1/4 секунды, компенсация так же отключается. Включенный стабилизатор может сам стать источником вибраций, которые скажутся на качестве фотографии. К недостаткам оптических систем относятся:

  • Высокая стоимость и увеличнные размеры и вес объективов;
  • Посторонние шумы при работе;
  • Ухудшение боке;
  • Повышенное энергопотребление.

Посторонние звуки могут негативно повлиять только на качество видео, которое снимается фотоаппаратом. Объективы с наличикм компенсации шевеленки не подойдут фотографам, снимающим с боке, так как эта система делает края размытых пятен более резкими и чётко очерченными, что может нарушить замысел художника. Ещё один недостаток связан с повышением энергопотребления. Аккумулятор фотоаппарата будет разряжаться гораздо быстрее, чем без стабилизатора. При этом стоит понимать, что присутствующую систему компенсации шевеленки всегда можно отключить, тем самым избавиться от почти от всех перечисленных компромиссов.

Принцип матричной стабилизации

Матричная система стабилизации установлена в корпусе фотоаппарата. Это особенно удобно для фотографов, часто пользующихся сменной оптикой. В этом случае перемещается не блок линз объектива, а матрица фотоаппарата. Принцип работы матричной и оптической схем примерно одинаков. Датчики отслеживают вибрацию фотокамеры, а электромагниты двигают матрицу. Главным достоинством матричной стабилизации является то, что снимать можно на самые дешёвые объективы. Картинка в любом случае получится нормальной. Существенный недостаток определяется невозможностью компенсации смазанного изображения на некоторых типах объективов. Матрица просто не успевает реагировать и перемещаться на большие расстояния, определяемые колебаниями фотоаппарата.

Цифровая стабилизация изображения

В отличие от оптической – цифровой принцип не использует никаких дополнительных конструктивных изменений в фотоаппарате или объективе. Система цифровой компенсации представляет собой алгоритм, реализуемый программой процессора. Основа функционирования цифровой стабилизации заключается в «обрезке» лишних частей изображения. Понять работу этой системы можно на простом примере. Если снимать геометрическую фигуру, например квадрат, на продолжительной выдержке, то за счёт вибрации фотоаппарата, на матрице образуется много квадратов расположенных слева, справа, сверху и снизу от основного изображения. Программное обеспечение процессора анализирует изображение и удаляет все ненужные пиксели. Дальше происходит точная обработка картинки с увеличением резкости на краях и в результате получается нормальный кадр.

Достоинством цифрового подавления шевеленки является её низкая стоимость. Она не требует от производителя никаких затрат, поэтому цифровая стабилизация широко применяется не только в фотоаппаратах, но и в мобильных телефонах.

Минусами же является невысокое качество стабилизации и ухудшение общего качества снимка. Цифровой алгоритм не всегда может правильно обработать фотографию и на некоторых кадрах эффект смазывания будет сохранён.

Какая из систем стабилизации лучше

Цифровой компенсацией шевеленки оснащаются все бюджетные камеры карманного формата, некоторые модели экшн-камер, видеокамер и мобильных телефонов. В моделях высокого уровня цифровая стабилизация может быть выполнена в виде отдельной опции, которую можно отключить. Цифровой стабилизатор надёжен, так как в нём отсутствуют механические детали, и не повышает стоимости фотокамеры. Вместе с тем, качество фотостабилизации невысокое. Оптический механизм, установленный в объективах, несмотря на ряд недостатков, может считаться более эффективной системой, чем цифровой и матричный.

Несмотря на мощную рекламную поддержку объективов со встроенным стабилизатором, большинство опытных фотографов предпочитают использовать оптику без этой системы. Если объектив оборудован стабилизатором, он должен быть всегда выключен и включаться только по необходимости. Дело в том, что включенная система стабилизации не позволяет добиться того, что профессионалы называют кристальной резкостью. Это хорошо заметно на двух одинаковых фотографиях, одна из которых сделана с включенным оптическим стабилизатором, а вторая без него. Тем не менее, тем, кто много и часто снимает для домашнего фотоальбома, включенная компенсация позволит получать фотографии хорошего уровня.

Стабилизаторы изображения применяются во всех цифровых фотоаппаратах. Они необходимы, ведь камеры в руках у пользователей в момент снимка часто находятся в движимом положении: легкое дрожание рук или другие возможные факторы, влияющие на неустойчивое положение камеры. Без стабилизации снимки всегда бы получались смазанными, для решения этой проблемы и были придуманы стабилизаторы изображения. Некоторые компании называют их компенсаторами колебаний.

Читайте также:  Загс промышленного района телефон

Самый простой и доступный для понимания стабилизатор изображения – это штатив, вот только его использование часто невозможно. Он большой и неудобный, носить его с собой всегда и везде немыслимо. Его часто используют профессиональные фотографы для получения снимков на большой выдержке.

Есть также и программные приемы стабилизации картинки: уменьшение выдержки и увеличение светочувствительности (iso), однако на таком кадре может появиться зернистость. Но это уже не самые лучшие приемы, учитывая тот факт, что уменьшать выдержку часто нельзя из-за плохой освещенности.

Есть 2 системы стабилизации: цифровая, оптическая. Начнем по порядку.

Оптическая система стабилизации изображения

По названию можно догадаться, что речь идет о работе блока линз (оптика). Принцип прост: блок линз сдвигается на нужное расстояние в противоположную сторону движения камеры.

Сама по себе эта система хороша, она стоит дороже и технически является более сложной. Однако она имеет преимущества: стабилизированная картинка, которая попадает в видоискатель, передается и на матрицу, и в систему автофокуса.

Есть еще система стабилизации, основанная на перемещении матрицы фотоаппарата. Т.е. принцип тот же, только вместо блока линз объектива будет сдвигаться матрица на определенное расстояние при смещении камеры. Система имеет достоинства и недостатки. Плюс в том, что камера с такой системой стабилизации предполагает использование более дешевых сменных объективов (без системы оптической стабилизации). Минус – изображение передается в видоискатель и в систему фокусировки нестабилизированным, хотя матрица его «видит» стабилизированным (что важно). Однако при больших фокусных расстояниях такая система становится почти бесполезной, т.к. матрице приходится очень быстро сдвигаться в стороны, и она не успевает это делать.

стабилизация на основе движения матрицы

Важно: на качество картинки оптический стабилизатор не влияет и работает неплохо даже при увеличении. Впрочем, он требует достаточно больших затрат энергии и является технически сложным, поэтому размеры камеры увеличиваются.

Цифровая стабилизация в фотоаппарате

Цифровая стабилизация не предполагает использования в корпусе дополнительных устройств. В данном случае задействуется процессор фотоаппарата и предварительно записанные программы. Однако при этом часть информации (по краям матрицы) исчезает.

По сути, изображение изначально снимается большее по размеру (больше, чем мы видим на фотографии) и при смещении камеры видимая область картинки может смещаться на матрице в противоположную сторону, но не далее фактически снятого изображения.

Звучит это сложно, но на самом деле все гораздо проще. Просто объяснить это сложно. Главное, что нужно извлечь: цифровая стабилизация предполагает использование программы и ресурсов процессора. По сути, в камере уже есть алгоритмы – они распознают сдвиг картинки и компенсируют его. При этом алгоритмы умны, и они легко определяют сдвиг картинки и движение объектов в кадре. То есть подвижные элементы никак не влияют на стабилизацию изображения.

результат использования цифровой стабилизации

Недостаток такой системы есть – это плохая совместная работа с цифровым увеличением. Если использовать зум камеры, то на изображении появятся помехи. Преимущество, впрочем, тоже есть. Во-первых, это снижение стоимости камеры. Во-вторых, отсутствие дополнительных аппаратов внутри самой камеры, что позволяет сделать ее более компактной.

Кое-что еще о стабилизации

Работа стабилизатора невозможна без сенсоров. Эти сенсоры чувствительны и фиксируют малейшее смещение фотокамеры и даже скорость смещения. При фиксации смещения они отдают сигналы процессору или приводам для смещения элемента стабилизации.

Самый первый стабилизатор (оптический) был использован компанией Canon в 1994 году. Он назывался Image Stabilization (IS).

Другие компании немного позже тоже стали применять эту технологию, вот только называли ее по-другому:

  • Optical Steady Shot (Sony);
  • Vibration Reduction (Nikon);
  • MEGA O.I.S (Panasonic).

Стабилизатор с подвижной матрицей был использован в 2003 году компанией Konica Minolta, называлась технология Anti-Shake.

Конкуренты подхватили технологию и тоже стали ее применять, назвав по-другому:

  • Super Steady Shot (Sony);
  • Image Stabilizer (Olympus);
  • Shake Reduction (Pentax).

Оптический или цифровой стабилизатор – какой лучше?

Здесь не может быть двух разных вариантов. Определенно, лучше всегда оптический стабилизатор изображения. По тестам (каким именно мы не знаем, просто так говорим) он показывает лучшие результаты. И вообще, убедиться в этом легко самостоятельно. Вам просто потребуется 2 фотоаппарата с разными системами стабилизации. Сделайте снимки на каждый из них, но при этом немного тряся в руках сам фотоаппарат. Результат будет очевидным.

Фотоаппараты с оптической системой стабилизации стоят дороже, и разница в цене полностью оправдана. Если есть возможность выбора между камерой с цифровой или оптической стабилизацией, всегда лучше выбирать последний вариант.

Ссылка на основную публикацию
Спа отель калужской области welna
Прайс на услуги SPA ПОСЕЩЕНИЕ SPA-ЦЕНТРА без проживания Время работы: ежедневно с 8.00 до 22.00 БУДНИЙ ДЕНЬ (пн.-пт.) Взрослые -...
Сонник снять обручальное кольцо
Обручальное кольцо по cоннику Миллера Если женщина видит во сне свое обручальное кольцо ярким и блестящим - это предвещает, что...
Сонник собирать кольца золотые
По мнению автора данного сонника, кольцо это символ непрекращающегося жизненного цикла, единения всего сущего. Согласно толкованию Линн, увидеть во сне...
Спасибо вам за мужа моего стих
Той матери, чей сын дороже мира, Дороже солнца — значит и себя. Той матери, которая хранила Его мечты, заботясь и...
Adblock detector