Стабилизация изображения: Оптическая и цифровая стабилизация в фотоаппарате / Гид покупателя

Содержание

Что такое стабилизатор изображения в фотоаппарате

Для чего нужен стабилизатор изображения в фотоаппарате и что это такое? С применением новых технологий фотокамеры становятся все легче и при работе с ними очень большая вероятность получить нечеткое изображения из-за дрожания рук или других случайных факторов влияющих на устойчивое положение объектива, особенно при съемке отдаленных объектов при их увеличении. Вот для решения таких проблем и применяется такое устройство фотокамеры как стабилизатор изображения (в некоторых фирмах может применяться название: компенсатор колебаний).

Конечно, отлично со стабилизацией изображения справляется штатив, но его применение из-за размеров не всегда оправдано, и штатив невозможно всегда носить с собой. Но если есть возможность, то отказываться от штатива для фотоаппарата не стоит.

Еще один простой способ стабилизации это уменьшить выдержку до величины меньшей обратному от фокусного расстояния (например, при фокусном расстоянии 108 мм выдержка должна быть меньше чем 1/125) и увеличить чувствительность, но при этом может появиться зернистость на изображении. Да и уменьшать выдержку не всегда позволяет малая освещенность.

Стабилизатор изображения может быть оптический или цифровой.

Оптическая система

При оптической стабилизации идет работа с блоком линз, то есть они сдвигаются на необходимое расстояние в сторону противоположную движению самой фотокамеры.

Такие устройства по цене больше других. Но преимуществом оптической системы может служить то, что стабилизированное изображение, которое попадает на матрицу, передается и в видоискатель и в систему автофокуса.

Так же еще есть система на основе перемещения матрицы. Эта система позволяет использовать почти любые объективы (уже не обязательна система оптической стабилизации в объективе), что важно для фотоаппаратов со сменными объективами, ведь объективы не дешевы. Но при такой стабилизации в видоискатель и в систему авто фокуса будет попадать нестабилизированное изображение и при большом фокусном расстоянии такая система теряет свою эффективность, потому что на больших расстояниях от объекта матрице приходиться слишком быстро двигаться и она перестает успевать за движением изображения.


Оптический стабилизатор изображения

Оптический стабилизатор не влияет на качество фотографии и хорошо работает при любом увеличении. Но из-за него может увеличиться размер фотокамеры и увеличиться его энергопотребление.


Цифровая система

При цифровой стабилизации (EIS Electronic (Digital) Image Stabilizer) идет вычисление сдвига процессором с помощью программ записанных в фотоаппарат, при этом теряется часть информации по краям матрицы.

То есть снимается изображение больше по размеру, чем мы видим на фотографии и при смещении фотокамеры видимая область изображения имеет возможность смещаться на матрице в противоположную сторону, но в пределах фактически снятого изображения.

В дешевых фотоаппаратах при включении цифровой стабилизации часть элементов матрицы переходит в резерв для работы стабилизатора, что может уменьшить четкость фотографии. В дорогих моделях при стабилизации используются те элементы матрицы, которые не принимают участия в формировании изображения в обычном режиме, и поэтому четкость не будет уменьшаться.

Анализ сдвига идет на основе алгоритмов видеоанализа, которые могут распознать сдвиг изображения и компенсировать его. Для того, что бы не было дергания картинки при съемке в стабилизатор должны быть встроены функции, позволяющие отличить движущийся объект от движения камеры, то есть подвижные объекты не должны влиять на стабилизацию изображения.

Недостатком цифрового стабилизатора изображения является его плохая работа совместно с цифровым увеличением, проявляющаяся в появлении помех на изображении.


Дополнительно о стабилизации изображения

Для работы стабилизаторов в фотоаппарат встроены сенсоры, которые регистрируют смещение фотокамеры и его скорость и выдают сигналы или приводам для смещения элемента стабилизации или процессору для дальнейшей обработки в случае цифровой стабилизации.

Система стабилизации изображения позволяет подавить вибрации амплитудой 0,6-0,8 мм.

Применение систем стабилизации изображения позволяет увеличивать значение выдержки на 3-4 ступени, что позволит снимать при плохом освещении и при больших расстояниях до объекта.

Впервые оптический стабилизатор изображения был применен фирмой Canon в 1994 году. И получил он название: Image Stabilization (IS).

Другие фирмы тоже начали использовать такое новшество и по-своему называли его:

  • Nikon — Vibration Reduction (VR),
  • Panasonic — MEGA O.I.S.(Optical Image Stabilizer),
  • Sony — Optical Steady Shot.

Стабилизацию на основе подвижной матрицы впервые применила фирма Konica Minolta в 2003 году, тогда она называлась Anti-Shake (антитряска).

Другие фирмы тоже выпускали такие системы и так называли ее:

  • Sony — Super Steady Shot (SSS) — переработанная система Anti-Shake,
  • Pentax — Shake Reduction (SR) — разработка Pentax,
  • Olympus — Image Stabilizer (IS) — применяется в некоторых моделях зеркальных фотокамер и «ультразумах» Olympus.

Оптический стабилизатор изображения показывает лучшие результаты, чем цифровой. И при наличии средств и не строгом требовании к размерам аппарата выбирайте фотокамеру с оптической стабилизацией изображения.

оптическая стабилизация

Победители выставки EISA-2014.

оптическая стабилизация

Как выбрать фотоаппарат по характеристикам.

оптическая стабилизация

Характеристики основных узлов.

Стабилизаторы изображения встроенные в фототехнику

21 Апреля 2015

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 ISO и наличие светосильной оптики (возможности выставить большое значение диафрагмы) все равно не избавит от необходимости выставлять достаточно длинную выдержку, которая при съемке с рук даст шевеленку 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 ис

Стабилизация изображения в фотоаппарате

Фотостабилизация изображения при съёмкеСовременная 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:

  • Оптические;
  • Матричные;
  • Цифровые.

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

Принцип оптической фотостабилизацииОптический 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.

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.

Отключение оптической фотостабилизации объектива

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

Принцип матричной фотостабилизацииМатричная 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

Электронная фотостабилизация изображенияВ 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.

Типы стабилизации изображения, как работает стабилизация изображения


Все что нужно знать о стабилизации изображения в камере и объективе

Многие фотографы пользуются объективами со стабилизацией изображения в течение многих лет, прежде чем начинают понимать как это работает и как правильно применяется. Обычно пру многих это происходит так: установил, включил, снимаю. Но стоит ли переплачивать больше за объектив, если вы до конца не понимаете как работает на нем стабилизация

Давайте разбираться что такое стабилизация изображения и как правильно ее использовать.

Что такое стабилизация изображения?

Стабилизация изображения — это технология, встроенная в объектив, которая помогает минимизировать размытость изображения, вызванную дрожанием камеры.

Разные производители объективов называют эту технологию разными вещами.

Стабилизация изображения (IS) является версией Canon.

Nikon называет их подавлением вибраций (VR).

Tamron называет это контролем вибрации (VC)

Sigma называет их версию оптической стабилизацией (OS).

Sony и Pentax имеют стабилизации изображения (OSS), но их технология встроена в корпус камеры, а не в объектив.

У этой технологии разные названия, но принципы ее работы и ее влияния на ваши изображения одинаковы. Далее мы будем называть ее — стабилизацией изображения или IS.

Как работает стабилизация изображения?

Стабилизация изображения в объективах осуществляется за счет использования плавающего элемента объектива. Ваша камера чувствует, как этот плавающий элемент движется внутри объектива. Затем элемент смещается электроникой объектива в направлении, противоположном сотрясению камеры.

Стабилизация в камере работает, фактически слегка смещая датчик, чтобы учесть дрожание камеры.

Нет точного ответа на вопрос, что лучше, стабилизация на основе объектива или стабилизация изображения в камере. У каждого есть свои плюсы и минусы (это отдельная тема).

Преимущество стабилизации изображения состоит в том, что она позволяет снимать более четкие изображения неподвижных объектов с выдержкой медленнее, чем без нее. Производители объективов оценивают стабилизацию изображения по тому, при какой выдержки вы можете снимать с помощью стабилизации изображения.

Давайте разберем более детально на примере объектива Nikon 24-120 мм f / 4

Nikon оценивает возможности подавления вибрации на 4 ступенях. Без стабилизации изображения вам пришлось бы снимать статичные объекты со скоростью затвора не менее 1/125, чтобы избежать размытия в изображениях от дрожания камеры. С включенным VR на объективе, вы можете  держать объектив и снимать со скоростью 1/15 секунды.

Это мощная штука, если вы снимаете неподвижные объекты в условиях низкой освещенности. Ниже представлены две фотографии, первая была снята при помощи стабилизации изображения IS а вторая была без него. Хорошо видно, что стабилизация изображения помогла качеству изображения.

Стабилизация изображения что это такое

Как работает система стабилизации изображения

Правила выдержки при съемке

Прежде чем мы перейдем к тому, что вы, возможно, не знаете о стабилизации изображения, давайте рассмотрим некоторые важные моменты когда речь идет о выдержке.

Во-первых, при съемке с рук, чтобы избежать дрожания камеры, вам необходимо использовать выдержку, по крайней мере, такую ​​же, как 1/длина вашего объектива. Поэтому, если вы снимаете на объектив 50 мм, вам нужно, чтобы выдержка затвора была 1/50. Если вы снимаете на объектив 200 мм, вам потребуется выдержка 1/200 и т. д.

Так же необходимо учитывать и кроп фактор. Если ваш фотоаппарат имеет кроп-фактор 1,5. И вы снимаете на объектив 70-200 f / 2.8 на 200 мм, вам нужно иметь выдержку затвора не менее 1/300, чтобы устранить дрожание камеры.

Во-вторых, дрожание камеры и размытость изображения — это две разные проблемы. Дрожание камеры вызвано движением камеры / фотографа. Размытие в движении происходит, когда объект движется слишком быстро для скорости затвора. Оба создадут размытие или мягкость на ваших изображениях, но это две разные проблемы.

Как правильно снимать с системой стабилизации

Система стабилизации не работает идеально при каждом снимке

Почему используя систему стабилизации ваши снимки будут имет разный эффект? Потому что технология по сути угадывает, как правильно компенсировать движение. Многие из ваших изображений могут быть более резкими, но другие все еще будут слегка размытыми.

Типы стабилизации изображения, как работает стабилизация изображения

Не оставляйте свой штатив дома, думая, что стабилизация изображения будет работать идеально и снимать каждый раз. Если ваша репутация основаны на том, чтобы сделать снимок при слабом освещении, вам лучше взять штатив и стабилизировать камеру, чем полагаться исключительно на IS.

Стабилизация изображения не останавливает движение

Цель IS — позволить вам снимать статичные объекты с более короткими выдержками, чем вы могли бы сделать иначе. Но она не помогает заморозить движение быстро движущихся объектов. Вам нужно использовать достаточно быструю выдержку, чтобы запечатлеть движение вашего объекта.

Если вы снимаете в бегущее животное, вам нужно будет использовать выдержку 1/1000, чтобы остановить его движение. Даже если вы включили стабилизацию для своего объектива или камеры, вам все равно придется снимать с 1/1000, чтобы остановить движение животного.

Многие новые фотографы снимают семейные или детские портреты на 1/50 или 1/25 секунды и имеют размытость от движущихся объектов, потому что они полагали, что стабилизация позволяет им снимать на 3 или 4 ступени ниже, чем обычно. Но это так не работает. Единственное, что останавливает размытие при движении, — это достаточно быстрая выдержка. Стабилизация изображения полностью не зависит от этого.

Чтобы продемонстрировать, вот два изображения движущегося объекта. Первое изображение было снято за 1/30 секунды, то есть с той же выдержкой, что и цветочная картинка выше, где помогал IS. На этом снимке вы заметите размытость в, потому что эта игрушка движется. Стабилизация изображения не может исправить размытость при движении.

Как работает стабилизация изображения

На втором изображении выключена стабилизацию изображения, но поднят затвор до скорости, достаточно быстрой, чтобы заморозить замедленное движение, 1/200. Шум усиливается, потому что нужно было поднять ISO, но размытия при движении нет.

Как работает стабилизация изображения на фотоаппарате

Когда помогает система стабилизации изображения

Стабилизация изображения не помогает при выдержках быстрее, чем 1/500. В общем, IS работает на более медленных движениях, которые не происходят на скоростях, таких как 1/1000 секунды.

Целью IS является устранение дрожания камеры. Если вы снимаете на объектив 70-200 мм f / 2.8 с фокусным расстоянием 200 мм, но снимаете спортивные события со скоростью 1/1000 секунды, то одной выдержки затвора будет достаточно, чтобы устранить большую размытость от дрожания камеры

Если вы посмотрите в объективы профессиональных спортивных фотографов при съемке быстрых событий, у большинства из них будет отключено IS на их камерах. Они знают, что IS не помогает при коротких выдержках (на самом деле, это может фактически мешать вашим изображениям, потому что IS пытается компенсировать отслеживание объектов).

Вы можете утверждать, что стабилизация изображения помогает стабилизировать изображение в вашем видоискателе. Если на объективе включена функция IS или VR и наполовину нажата кнопка затвора (или вы используете BBF), система стабилизации поможет удержать изображение в видоискателе более устойчивым, что поможет улучшить фокусировку. Но он срабатывает только тогда, когда вы нажали затвор наполовину или используете BBF.

Во-первых, если вы покупаете объектив или фотоаппарат в основном для фотосъемки в действии, знайте, что IS не поможет вам снимать с высокой скоростью затвора, чтобы остановить действие. Возможно, вы платите больше за функцию, которая вам даже не нужна. Например, разница в между версиями объектива Nikon 24-70 мм с VR и без него будет составлять приличную сумму! Кроме того, IS быстрее разрядит вашу батарею и может негативно повлиять на ваши изображения.

Как снимать с системой стабилизации при использовании штатива

Старое правило было всегда отключать IS при использовании штатива. По сути, стабилизация будет пытаться ощущать движение и фактически создавать движение, даже когда его не было. Это создало петлю обратной связи, которая фактически может привести к размытию изображения.

Но это не всегда верно для современных технологий IS и VR. Некоторые объективы и камеры теперь могут распознавать, когда ваша камера установлена ​​на штатив или стабилизирована, и сама выключает IS. Но вы должны проверить инструкцию вашей конкретной марки и моделью объектива, чтобы увидеть, что делать с IS при использовании штатива или монопода.

Есть также моменты, когда ваша камера установлена ​​на штатив, но все еще дрожит, например, в ветреный день или установлена на полу от которого идут вибрации. В таких ситуациях возможно включение стабилизации. Проверьте свой объектив или руководство по эксплуатации камеры.

Вы должны знать, когда использовать IS, а когда отключить его, чтобы получить наилучшие возможные изображения.

Различные режимы системы стабилизации работают по-разному.

Некоторые камеры и объективы имеют разные типы режимов для технологии стабилизации изображения. Вы должны знать, что они означают, чтобы вы использовали правильный режим для правильной ситуации.

Нормальный режим — это то, что рекомендуется для большинства сцен. Объектив обнаруживает медленное и широкое движение камеры и настраивается соответствующим образом. Большинство нормальных режимов также включают обнаружение панорамирования.

Активный режим предназначен для съемки из движущегося транспортного средства или другого неустойчивого положения. Этот режим регулирует больше, чем обычный режим и помогает держать ваш видоискатель устойчивым для лучшего снимка.

Режим штатива предназначен для использования, когда камера установлена ​​на штатив. Очень немногие объективы имеют эту функцию (только большие супер-телеграфии kahuna, такие как 400 мм, 500 мм и 600 мм в Nikon.) Этот режим специально разработан для использования со штативом.

Спортивный режим ограничивает вибрацию до минимума, необходимого для движущихся объектов. Это режим, подойдет при использовании в большинстве случаев если вы снимаете на моноподе. Это также может помочь стабилизировать изображение в вашем видоискателе, даже если вам не нужен IS для устранения дрожания.

Стабилизация отлично работает при съемке видео

Стабилизация изображения определенно поможет уменьшить дрожание камеры, когда вы держите в руках камеру и снимаете видео. Она не может заменить штатив, но улучшит качество вашего видео.

Для чего нужна стабилизация изображения?

Мы говорили о ситуациях, когда вам не нужна стабилизация изображения или контроль вибрации. Но в каких случаях было бы полезно иметь объектив со стабилизацией изображения?

  • Вы снимаете стационарные объекты при слабом освещении. В этой ситуации IS может помочь улучшить ваши изображения, потому что вы можете снизить скорость затвора. Это также может позволить вам настроить другие параметры для улучшения изображений, например, закрыть диафрагму для большей глубины резкости или уменьшить ISO для уменьшения шума на изображениях.
  • Вы снимаете на телеобъектив или супер-телеобъектив, но вам не нужна быстрая выдержка, чтобы остановить действие. Вместо установки скорости затвора в соответствии с обратным правилом вы можете понизить скорость затвора на несколько ступеней (в зависимости от ваших способностей IS) без использования штатива.
  • Вы снимаете при ветре или например с вибрирующего моста.
  • Вы снимаете движущийся объект, и вам нужна помощь в стабилизации изображения в видоискателе. В зависимости от IS вашей камеры качество изображения может немного ухудшиться. Но это может быть предпочтительнее, чем пропустить кадр полностью.
  • Вы снимаете видео без штатива. Вы обязательно заметите улучшение качества, видео хотя это и неполноценная замена штативу.

Заключение

Нет сомнений, что стабилизация изображения (или уменьшение вибрации, оптическая стабилизация и т. д.) является полезным инструментом во многих ситуациях. Но чтобы получить максимальную отдачу от камеры и объектива, вам необходимо понять, как и когда это работает и не переплатить за ту функцию объектива или камеры, которая вам не нужна.

Цифровая стабилизация изображения со стационарных камер — корреляционный подход

Введение

Данную статью я решил написать после прочтения статьи «Массивно-параллельная стабилизация изображения», в которой описывается алгоритм для стабилизации изображения с поворотных камер. Дело в том, что в свое время мной был реализован алгоритм для стабилизации изображения со стационарных камер, который используется в IP-видеосервере MagicBox и некоторых других продуктах компании Синезис, в которой я работаю по настоящее время. Алгоритм получился достаточно удачным по своим скоростным характеристикам. В частности, в нем очень эффективно реализован алгоритм поиска смещения текущего изображения относительно фона. Эта эффективность позволила задействовать основные его элементы (конечно с некоторыми модификациями) для сопровождения объектов, а также для проверки их на неподвижность.

Алгоритм стабилизации включает в себя следующие основные элементы: обнаружение смещения для текущего кадра, компенсация данного смещения и периодическое обновление фона, относительно которого происходит стабилизация. Ниже я подробно распишу каждый из них.

Рис. 1 Стабилизация изображения иногда очень полезна.

Обнаружение смещения текущего кадра

Базовый подход, на котором основывается корреляционный подход по определению смещения, можно кратко описать так:
1) Берется центральная часть фонового изображения. Величина отступа определяется максимальным возможным смещением, которое мы хотим определить. Центральная часть не должна быть слишком маленькой, иначе у корреляционной функции (смотри ниже) не будет хватать данных для стабильной работы.
2) На текущем кадре выбирается часть такого же размера, но смещенная относительно центра картинки.
3) Для каждого смещения рассчитывается некоторая метрика, описывающая корреляцию центральной части фона и текущего изображения. Для этого может быть использована, например, сумма квадратов разности для каждой точки этих двух изображений или, например, сумма абсолютной разности для каждой точки.
4) Смещение, для которого корреляция максимальна (меньше сумма квадратичных разностей или сумма абсолютных разностей), и будет искомым смещением.

Рис. 2 Смещение текущего кадра относительно фона.

Естественно, что если такой подход применить в лоб, то скорость работы алгоритма будет катастрофически низкой, даже не смотря на то, что скорость работы корреляционной функций может быть очень высока. Это не удивительно, так как нам нужно будет перебирать все варианты возможного смещения изображений относительно друг друга (сложность алгоритма можно оценить как O(n^2), где n – число точек изображения).

Первой оптимизацией является использование не полного перебора всех возможных вариантов, а использование метода градиентного спуска: в начале, рассчитывается корреляция в области 3х3 для нулевого смещения, затем выбирается смещение с максимальной корреляцией и процесс повторяется до тех пор, пока не будет обнаружен локальный максимум. Данный метод значительно быстрее, но в худшем случае больших смещений он будет иметь сложность O(n^1.5), что тоже не приемлемо.

Рис.3 Поиск максимума корреляционной функции. Градиентный спуск.

Выходом из этой ситуации является использование многомасштабных изображений (каждый уровень масштабирования уменьшает изображение в два раза). Теперь искать локальный максимум корреляции мы будем искать для максимального масштаба, а затем на меньших масштабах его последовательно уточнять. Таким образом, сложность алгоритма уменьшается до O(n), что уже вполне приемлемо.

Рис.4 Многомасштабное изображение.

Субпиксельная точность

Если компенсировать дрожание изображения с камеры с точностью до пиксела, то стабилизированное изображение будет все равно весьма заметно дергаться. К счастью это можно исправить. Если внимательно проанализировать окрестность корреляционной функции вблизи максимума (см. рис 3), то можно заметить, что значения функции не симметричны относительно максимума, что говорит о том, что максимум располагается не в точке (3, 2), где-то между ней, и точкой (1, 4). Если аппроксимировать поведение корреляционной функции вблизи максимума параболоидом A*x^2 + B*x*y + C*y^2 + D*x + E*y + F = 0, то задача уточнения координат максимума сведется к подбору таких параметров параболоида, при которых его отклонение от фактических значений в известных точках минимально. Опыт подсказывает, что точность получаемого таким образом уточнения будет порядка 0.1-0.2. При компенсации дрожания с такой точностью, стабилизированное изображение уже практически не дергается.
Компенсация смещения

Компенсацию смещения для целого сдвига выполняем следующим образом: смещаем текущее изображение на найденный сдвиг с противоположным знаком. Пустые области, возле края заполняем фоном. Для субпиксельного сдвига компенсацию выполняем методом билинейной интерполяции. При этом, однако, возможно небольшое размытие стабилизированного изображения. Если это критично, то можно применять бикубическую интерполяцию.
Обновление фона

В качестве фона можно использовать просто любой предыдущий кадр. Однако, качество стабилизации заметно улучшается, если в качестве фона использовать усредненное по многим кадра изображение. Фон желательно периодически обновлять, чтобы компенсировать возможные изменения освещенности на сцене. При обновлении фона нужно удостовериться, что фоновое значение достаточно контрастно и неоднородное. В противном случае, корреляционная функция не будет иметь четкого максимума, что сильно снизит точность работы стабилизатора. Также весьма нежелательно, чтобы на фоне присутствовали движущиеся объекты.
Работа в паре с детектором движения

Если стабилизатор работает в паре с детектором движения, то процесс обновления фона для него значительно упрощается. Обычно детектор движения уже имеет в своем составе усредненный по многим кадрам фон, относительно которого он определяет наличие движения. Этот же фон можно использовать и для работы стабилизатора. Стабилизированное изображение от стабилизатора в свою очередь уменьшает число ложных срабатываний детектора движения. Также можно использовать тот факт, что детектор движения в процессе своей работы получает маску областей с наличием движения. Эту маску полученную детектором движения на прошлом кадре, можно использовать при вычислении корреляционной функции для исключения областей с движением. Что также положительно сказывается на работе стабилизатора изображения.
Плюсы предложенного подхода:

1) Высокая скорость работы алгоритма. В частности, для стабилизации изображения разрешением 1280×720 в формате BGRA32 на процессоре Core i7-4470 (задействовано 1 ядро) алгоритму требуется 1.5 миллисекунды.
2) Компенсация дрожания камеры с субпиксельной точностью.
Недостатки предложенного подхода

1) Стабилизация изображения в текущей реализации возможна только для стационарных камер.
2) Обнаруживается и компенсируется только пространственный сдвиг камеры, вращения камеры не компенсируются.
3) Фон должен быть достаточно четким и неоднородным, иначе корреляционной функции будет не за что зацепиться. Поэтому в темноте или в условиях тумана стабилизация будет плохо работать.
4) Фон должен быть неподвижным. Работа стабилизатора на фоне бегущих волн также невозможна.
Замечания по практической реализации

Для начала отметим, что для определения сдвига вполне достаточно использования только серого изображения, цветовые характеристики практически не влияют на точность, но естественно замедляют расчеты.

При реализации стабилизатора желательно использовать оптимизированные функции для работы с изображениями. Я для этих целей использовал библиотеку Simd. В ней в частности можно найти:
1) SimdAbsDifferenceSum и SimdAbsDifferenceSumMasked — для расчета корреляционной функции.
2) SimdReduceGray2x2, SimdReduceGray3x3, SimdReduceGray4x4 и SimdReduceGray5x5 — для построения многомасштабных изображений.
3) SimdBgrToGray — для получения серого изображения.
4) SimdShiftBilinear — для компенсации сдвига.

Посмотреть результат работы алгоритма

Пример 1:

Пример 2:

Стабилизатор изображения оптический или цифровой что лучше выбрать

Дорогие друзья, здравствуйте! С вами на связи, Тимур Мустаев. В своей статье я бы хотел обсудить с вами очень важную часть фотоаппарата, без которой получить хорошую картинку крайне сложно, а иногда и просто невозможно. Я имею в виду стабилизатор изображения.

Последствия отсутствия стабилизации крайне портят снимок. Они могут быть не видны новичку, но профессионал сразу их заметит. Чтобы разобраться во всем, прежде всего, нужно понять, что такое “стабилизатор” и стабилизатор изображения оптический или цифровой что лучше выбрать.

Как подавлять вибрацию в фотоаппарате?

Мало сказать, что фотоаппарат со стабилизатором должен быть в приоритете. Без раздумий берите такой! В конце концов, эту функцию можно отключать, и даже рекомендуют так поступать, например, когда используется штатив. Но вряд ли вам захочется с ней расставаться.

Смысл стабилизации начинаешь понимать сразу же, когда сравниваешь снимки с ней и без.
Конечно, если он отсутствует, это не приговор, и многие фотоаппараты не имеют его. Но это не значит, что фотоаппарат не стоит из-за этого покупать.

Стабилизатор – это устройство внутри камеры, работа которого направлена на борьбу с колебаниями в процессе съемки, устранению возможных помех на фотографии в силу движения камеры

Смазанность кадра не всегда можно заметить в процессе фотографирования, тем более, когда она небольшая, а вот если просматривать на компьютере каждую деталь, то скорей всего что-нибудь да будет нечетким или словно в тумане. Это последствия дестабилизации.

Естественно, устойчивость фотографа не всегда идеальна. Могут немного задрожать руки, пойти вибрация от земли или автомагистрали, на улице может быть ветрено и т.д.

Штатив, а также манипуляции со светочувствительностью и выдержкой удобны только в некоторых случаях, но они не лишены недостатков.

Уменьшение шумов, добавление резкости кадра и многое другое может дать вам обработка в редакторах, но вам не жаль тратить на эти мелочи свое время? Лучше всего иметь именно встроенную в аппарат систему стабилизации.

Управление стабилизацией может быть вынесено на боковую часть объектива или находиться в меню, если стабилизатор цифровой.

Рассмотрим подробнее варианты стабилизаторов в фотоаппарате и их особенности.

Виды стабилизаторов

Думаю, не стоит говорить о том, что стабилизатор в камере – вещь обязательная и весьма полезная. Вопрос в другом: если есть возможность выбора, то отдать предпочтение оптическому или цифровому? Помимо того, что связаны они с разными областями фотоаппарата, у них разные особенности работы.

Итак, оптическая система стабилизации – это оптика, набором линз, расположенных в объективе камеры. Она действует по такому принципу, что линзы сдвигаются в противоположную сторону от той, в какую идет движение самого аппарата, тем самым гасятся вибрации. Пользователи отмечают ее сложное устройство и относительную дороговизну.

Среди преимуществ – четкая, уже уравновешенная картинка, которая отображается и в видоискателе, и на матрице. То есть сначала создается хорошая картинка, затем происходит ее передача на сенсор. Также автофокус хорошо работает по такой картинке, следовательно, меньше ошибок фокусировки на предмете.

Правда, есть и свои минусы. Так как стабилизатор расположен вне самого корпуса камеры, если в объективе не будет этой функции, значит, вам будет весьма трудно при съемке. Придется ориентироваться при использовании на определенный тип объективов, с VR (Vibration Reduction) для Nikon или IS (Image Stabilizer) для Canon. Благо, с выбором оптики сейчас проблем нет.

В данную категорию оптических стабилизаторов также можно отнести тот, что основан на сдвиге матрицы. Здесь: движется фотоаппарат – смещается матрица на энное расстояние. Подвижная платформа светочувствительного прибора подстраивается под получаемое изображение.

В этом варианте, конечно, не придется искать объективы со стабилизацией, что довольно удобно. Хотя при этом матрица будет видеть изображение измененным, а система фокусировки и фотограф в видоискателе – еще нет.

К тому же отмечают, что на длиннофокусных объективах такой стабилизатор плохо справляется со своими обязанностями, и эффект от него снижается.

Что же касается цифрового (электронного) стабилизатора?

По факту вообще не предполагается производителями наличие определенного прибора в фотоаппарате, которое занимает дополнительное место. Все дело берет на себя мощной процессор, в него-то и устанавливается необходимая программа по подавлению вибраций движения.

Камера с цифровым стабилизатором может стоить меньше, чем с оптическим, однако, иметь низкое качество. В какой-то степени цифровой стабилизатор можно назвать лишь постобработкой картинки фотоаппаратом, который тратит приличный процент своей работы не на создание изображения, а на противостояние дрожанию камеры.

 

Стабилизация также будет плохо справляться, если на фотоаппарате объектив с зумом.

Итак, думаю, мы полностью раскрыли тему стабилизаторов, видов. А мнение о том, какой же лучше, остается за фотографами. Пробуйте сами, оценивайте их возможности и делайте выбор. При этом не забывайте, что стабилизатор имеет конкретные функции и большего ждать не следует.

Он, например, не сможет убрать “шевеленку” объекта, если тот быстро перемещается, или если вы сами находитесь в активном движении. Речь идет только об изменениях положения камеры.

Если вы всерьез занялись фотографированием, и хотите узнать все самое главное о фотографии и фотоаппарате, о том, как получать хорошие снимки. Хочу порекомендовать вам видео курс «Цифровая зеркалка для новичка 2.0» или «Моя первая ЗЕРКАЛКА».

Почему именно эти курсы? Все просто. Они один из лучших в сети. Куча хлама сейчас в интернете, которые не приносят никаких знаний. А эти курсы, я советую всем своим друзьям, которые начинают увлекаться фотографией. Они очень простые в понимании и в них собрано все только самое важное и нужное для понимания. А друзьям я плохого не посоветую!

Цифровая зеркалка для новичка 2.0 — для фанатов зеркального NIKON.

Моя первая ЗЕРКАЛКА — для фанатов зеркального CANON.

Счастливо, читатели! Творческих успехов и всегда будьте на чеку – будьте в центре новой информации по фотографии. Для этого посещайте мой блог и подписывайтесь на него. Если вам понравилась статья, поделитесь с друзьями, пусть и они раскроют для себя что-то новое.

Всех вам благ, Тимур Мустаев.

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 и цифровая стабилизация изображения

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.


Оптическая и цифровая стабилизация изображения

Читать еще:

Простое руководство по стабилизации изображения

Некоторые сцены, которые вы хотите сфотографировать, потребуют стабилизации изображения. Это могло быть связано с любым количеством факторов.
Наша статья познакомит вас с разницей между стабилизацией объектива и стабилизацией в камере. И когда следует использовать одно вместо другого.
A dslr mounted on a tripod for image stabilization

A dslr mounted on a tripod for image stabilization A dslr mounted on a tripod for image stabilization

Что такое стабилизация

Стабилизация — это действие, позволяющее максимально неподвижно удерживать камеру во время съемки сцены.Есть много разных способов стабилизации изображения без помощи объектива или камеры.
На протяжении многих лет стабилизация изображения попадала под множество имен. Подавление вибраций, O.I.S., Optical SteadyShot, SR, VC, VR, MEGA O.I.S. их всего несколько.
Все эти технологии существуют, чтобы помочь вам снимать неподвижные изображения в условиях низкой освещенности. Всем нам знакомо разочарование, когда мы не можем запечатлеть то, что видим глазами, на наши цифровые камеры.
В зависимости от марки и модели вашей камеры или объектива стабилизация изображения помогает.Он позволяет получать четкие изображения со скоростью до пяти раз медленнее, чем это возможно.
Есть много способов стабилизировать наш снимок без использования технологий. Если стоять у стены, это помогает снизить дрожание камеры. Этот прием полезен, но не окончен.
Для более длинных выдержек, необходимых для длинных выдержек, необходим штатив. Но носить или использовать штатив не всегда возможно или рекомендуется.
Более длинная выдержка позволяет вашему цифровому изображению улавливать больше движений. Стабилизатор изображения уменьшает размытость изображения и поддерживает высокое качество изображения.
Если вы фотографируете с рук, есть практическое правило, которому вы должны следовать. Раньше мы рассматривали 1/60 секунды как точку отсечки, но для каждого объектива она немного отличается.
Не держите камеру в руках при выдержке меньше, чем эквивалентное вам фокусное расстояние . Например, объектив 400 мм не должен опускаться ниже 1/400 секунды.
Итак, если вы используете 50-миллиметровый объектив, вы можете уменьшить его до 1/50 секунды, что больше предопределенного отсечения 1/60. Конечно, это всего лишь практическое правило, поскольку оно будет зависеть от других факторов.
Такие вещи, как блокировка зеркала, неблагоприятная погода и нестабильная среда, могут привести к размытым изображениям. Даже следования этому практическому правилу может быть недостаточно.
Есть два типа стабилизации изображения; объектив на основе и в камере. У обоих есть плюсы и минусы.
A cityscape with stunning light trails - image stabilization tips

Стабилизация объектива

Стабилизация на основе объектива использует плавающую линзу. Этот элемент управляется электроникой. И двигался против любого неблагоприятного движения, например дрожания камеры.
Преимущества встроенной стабилизации включают более плавную работу с объективами большей длины.Обратной стороной является то, что большинство объективов не имеют их в стандартной комплектации.
Обычно телеобъективы — единственные, которые предлагают стабилизацию объектива. Они также стоят намного дороже, потому что имеют эту дополнительную функцию.
Преимущество в том, что если он вам не нужен, вы можете купить объектив по гораздо более низкой цене. И Tamron, и Sigma используют системы стабилизации объектива. И это работает как с цифровыми камерами Canon, так и с Nikon.

Встроенная стабилизация

В камере стабилизация работает как стабилизация на основе объектива.За исключением того, что вместо перемещения элемента датчик изображения перемещается для компенсации. Датчик перемещается.
Преимущество стабилизации в камере касается всех объективов, которые вы используете с камерой. Вместо того, чтобы покупать дорогие объективы, вам нужно только один раз вложить больше денег в корпус камеры.
Обратной стороной является то, что встроенная стабилизация менее эффективна для сглаживания неровностей. Это особенно актуально для объективов с большим фокусным расстоянием.
Фактическая стабилизация датчика — самый дешевый вариант.Компенсация вибрации ниже. Canon и Nikon, например, не предлагают встроенную стабилизацию. Они считают, что стабилизация объектива более эффективна для уменьшения дрожания.
Sony, Pentax и Olympus уже использовали эту встроенную стабилизацию. И фотографам это нравится.
A dslr mounted on a tripod for nikon image stabilization

Когда НЕ использовать стабилизацию изображения

Стабилизация изображения со штативом

Когда вы используете штатив вместе со стабилизацией изображения, это становится контрпродуктивным. Вы не должны использовать оба вместе, поэтому вам нужно выбрать одно или другое.
При совместном использовании вы создаете петлю обратной связи. Здесь камера улавливает собственные вибрации. Он начнет двигаться, чтобы противодействовать им, даже когда камера полностью неподвижна.
Это, в свою очередь, добавляет размытость изображения и размытость изображения.

Другие функции стабилизации

Некоторые системы камер имеют функцию панорамирования. Именно здесь конструкция камеры позволяет перемещать камеру из стороны в сторону. Это с уменьшенным дрожанием движения.
Некоторые старые объективы, а также цифровые зеркальные или беззеркальные системы начального уровня не имеют этой опции.Они также могут работать некорректно при панорамировании. Это только добавляет размытости изображению.
Это еще один случай, когда лучше всего отключить стабилизацию изображения.

Срок службы батареи

Последняя причина, по которой вы должны выключить систему стабилизации, — это время работы от батареи. Если он включен, особенно когда вы им не пользуетесь, он разряжает вашу батарею, как торт на детской вечеринке.
Это особенно верно для больших линз и больших сенсоров.Их перемещение требует больше энергии.

,

Полное руководство по стабилизации изображения

Сегодня покупателей фотоаппаратов и смартфонов засыпают такими терминами, как OIS, VR, стабильный снимок и многое другое, когда дело доходит до USP камеры. Но что такое стабилизация изображения и стоит ли вам действительно беспокоиться о покупке устройства с этой технологией?

Что ж, вот некоторые из вещей, которые могут заинтересовать любого, и сегодня я постараюсь ответить на некоторые вопросы, которые могут у вас возникнуть о стабилизации изображения.

Источник: Pexels

Прежде чем мы продолжим это руководство, нам нужно будет взглянуть на историю камер и на то, почему была разработана эта технология, называемая стабилизацией изображения.

Начало

Первая коммерческая камера — дагеротипическая камера — была изобретена Луи-Жаком-Манде Дагерром и спроектирована Альфонсом Жиру в 1839 году. В то время камеры были большими и громоздкими и требовали от фотографов работы в медленном темпе, в то время как камера удобно размещается на штативе, обеспечивая идеальный снимок.

Только после изобретения 35-мм пленки камеры стали становиться меньше и компактнее, как Leica 1 back, выпущенная в 1925 году.По мере того, как камеры становятся все более компактными, фотография стала популярной среди пользователей, которые путешествовали с камерами, чтобы запечатлеть моменты, когда и когда им хотелось.

Источник: Pxhere Снимать фотографии было роскошью из-за высокой стоимости проявки пленок и фотографий. Но самой большой проблемой был размытый снимок из-за движения или тряски во время съемки. Это было более распространено в небольших камерах.

В 1994 году компания Nikon выпустила первый в мире объектив с оптической стабилизацией, который компенсировал незначительные движения или рывки для получения более плавного снимка.Это положило начало стабилизации изображения, и мы прошли долгий путь от этого.

Что такое стабилизация изображения?

Стабилизация изображения — это собирательный термин для технологии, которая позволяет камерам делать стабильный снимок и может быть воспроизведена для видео.

Стабилизация изображения может помочь пользователям и устройствам, которые они используют, компенсировать движение и движения для получения устойчивого изображения.

Источник: Pixabay

Представьте, что вы сидите перед экраном, и он начинает двигаться.Это сделает ваше зрение и восприятие изображения на этом экране размытым. Но в другом случае представьте себя сидящим в капсуле, где вы и экран движетесь рядом. Там визуальное размытие будет минимальным или даже незначительным.


Это самый принцип стабилизации изображения, когда экран из приведенного выше примера заменяется линзой, а человек, видящий экран, заменяется датчиком изображения или пленкой.

Допуская крошечные движения линзы объектива или сенсора, размытость может быть минимизирована для получения более резкого изображения.

Зачем камерам стабилизация изображения?

Теперь, когда мы понимаем основной принцип стабилизации изображения, нетрудно также понять ее потребности.

С появлением камер меньшего размера пользователи стали чаще перемещаться с камерами, чем в прошлом. И есть более высокая вероятность того, что изображения станут размытыми из-за движения и вибрации во время движения. В таком сценарии требуется стабилизация изображения, и все больше и больше камер и даже производителей смартфонов теперь предлагают устройства со стабилизацией изображения.

через GIPHY

Это приводит к более резким изображениям, а также позволяет пользователям быть более откровенными при съемке. Есть несколько разных названий стабилизации изображения. Однако в первую очередь эту технологию можно разделить на две категории — цифровой и оптический зум.

Оптическая стабилизация изображения

Оптическая стабилизация изображения или OIS имеет прямое отношение к оптике, отсюда и название. Вот как это работает.

Также читайте : Обзор камеры OnePlus 5: действительно ли флагманская камера?

Сдвиг объектива

Сдвиг объектива — это технология, которая наиболее популярна в цифровых зеркальных фотокамерах.Механизм подвижной линзы встроен в блок линзы камеры, который движется в направлении, противоположном движению, чтобы противодействовать влиянию движения на изображение.

Это позволяет элементам объектива перемещаться и направлять свет на датчик изображения или пленку, компенсируя движение. Элементы линз обычно устанавливаются на миниатюрных пружинах, которые позволяют перемещаться на очень короткий момент, а затем элемент возвращается в исходное положение.

Единственным недостатком этой технологии является то, что она требует большего пространства, так как сборка линзы или элементы должны перемещаться и, следовательно, ее нельзя уплотнять.

Сдвиг сенсора

Подобно смещению объектива, смещение сенсора также включает в себя сенсор движения, который компенсирует размытие, связанное с движением.

Сдвиг сенсора обычно используется в тех областях, где стоимость линз имеет большое значение. Это позволяет встроить технологию OIS в камеру, в то время как линзы могут изготавливаться с меньшими затратами, сохраняя размер под контролем.

Dual OIS

Пока только несколько производителей используют двойную OIS, это очень многообещающая технология для стабилизации изображения.

Чтобы лучше понять двойную оптическую стабилизацию изображения, вернитесь к примеру, где экран и человек, наблюдающий за ним, находятся в капсуле. Он использует как сдвиг объектива, так и сдвиг датчика, чтобы обеспечить лучшую стабилизацию изображения.

При каждом движении элементы объектива и датчик внутри камеры перемещаются одновременно, чтобы компенсировать его.

Цифровая стабилизация изображения или электронная стабилизация изображения

При цифровой стабилизации изображения или электронной стабилизации изображения (EIS) все эти механизмы и оборудование сокращаются с использованием некоторых интеллектуальных алгоритмов.

Системы, использующие цифровую стабилизацию изображения, полагаются на гироскоп для обнаружения движения, и они соответственно изменяют видео или изображение. В этой системе датчик захватывает лишнее изображение или видеоданные, особенно по краям, и изменяет запись или захват, чтобы компенсировать движение.

Источник: Wikipedia Цифровая стабилизация изображения отлично подходит как для цифровых, так и для небольших камер, поскольку не требует дополнительного оборудования. Это позволяет делать устройства чрезвычайно компактными, в то время как вся обработка выполняется механизмом обработки изображений.

Некоторые приложения, доступные для мобильных устройств, также позволяют использовать EIS, поскольку это программная функция, которую можно легко встроить в существующие устройства.

Однако самым большим недостатком цифровой системы является то, что она никогда не может быть такой же точной, как оптическая система.

Почему OIS так сильно улучшилась?

Между OIS и EIS отрасль сильно смещена в сторону OIS, поскольку это лучшая технология. Таким образом, OIS претерпела множество улучшений, и теперь у нас есть устройства, которые компенсируют линейные движения, такие как вбок и вверх-вниз, а также могут компенсировать рыскание и тангаж.

Это позволяет датчикам компенсировать угловое движение или движение в изображениях или видео. Датчик буквально установлен на системе пружин, которые позволяют ему двигаться более свободно и компенсировать любое движение, с которым он сталкивается.

Хотя обе системы OIS и EIS имеют свои преимущества и недостатки, на рынке доступны определенные системы и устройства, которые позволяют устройствам без стабилизации изображения получать стабилизацию изображения. Они называются подвесами, и есть ряд брендов, которые предлагают специальные подвесы для таких устройств, как экшн-камеры, зеркалки и даже мобильные телефоны.

Как работает подвес?

Подвес — это активная система стабилизации изображения, которая отслеживает движение и создает отрицательное движение, чтобы его компенсировать. Вместо пружин и гироскопов в подвесе используется система высокоточных двигателей, которые обеспечивают точное и плавное движение устройству при обнаружении движения.

В настоящее время существует множество подвесов, например, OSMO, предлагаемых DJI, которые можно использовать с устройствами Android и iOS для активной стабилизации изображения.

Преимущество карданного подвеса заключается в том, что он может обеспечить стабилизацию изображения для устройства, которое не имеет его по своей сути.

Подвесы

, которые доступны в настоящее время, имеют широкий спектр опций и предлагают точную стабилизацию изображения с контролем по оси X, оси Y, тангажу и рысканью и крену.

Стоит ли стабилизация изображения?

Ну … это действительно зависит от требований, которые вы предъявляете как личность. Для большинства пользователей, которые время от времени занимаются фотографией, отлично подойдет устройство без стабилизации изображения или камера.Но если вы много двигаетесь во время съемки, приобретение устройства со стабилизацией изображения будет иметь гораздо больший смысл.

Другие доступные опции

Со стабилизацией изображения стоимость устройств, безусловно, вырастет, потому что производителю придется предлагать много оборудования для этой единственной функции.

Мы живем в мире выбора. У нас есть такие устройства, как Samsung Galaxy Note 8 с двумя камерами на основе OIS и OnePlus 5, который предлагает отличную оптику, но не имеет OIS . Однако получить стабилизацию изображения не так уж и сложно, и ее можно получить, установив простое приложение или вложившись в стабилизатор, чтобы получить более точное управление.


В указанной выше статье могут содержаться партнерские ссылки, которые помогают поддерживать Guiding Tech. Однако это не влияет на нашу редакционную честность. Содержание остается объективным и достоверным.

.

Сравнение стабилизации изображения / резкости | imatest

Введение

Модуль Imatest Image Stabilization / Sharpness Compare — это постпроцессор для SFRplus, который

  • Измеряет эффективность оптической стабилизации изображения (сокращенно IS или OIS ) путем сравнения резкости (MTF или относительной длины) выбранных почти горизонтальных и почти вертикальных краев из трех похожих изображений SFRplus:
  1. Непоколебимый.
  2. Встряхнуто без стабилизации изображения. (В некоторых недавних камерах отсутствует возможность отключения IS. В этом случае существует несколько подходов к измерению эффективности IS. Один — иметь очень точный вибрационный прибор с известными углами вибрации. Дорогой. Другой — заменить камеру на аналогичная конфигурация пикселей и фокусное расстояние объектива, но без OIS.)
  3. Встряхнул со стабилизацией изображения.

Стандартный SFRplus график

SFRplus_for_OIS_400W
Специальная таблица SFRplus с дополнительным пространством
вокруг центрального квадрата для сильного сотрясения

Получение и выбор изображений для измерения стабилизации изображения будет кратко обсуждаться ниже. Резюме: Одного изображения должно быть достаточно для непоколебимого случая, но наихудшее (наименее резкое) из десяти или более изображений требуется для сотрясенных изображений (без и со стабилизацией изображения).

  • Сравнивает резкость двух изображений. Image Stabilization / Sharpness Compare — это в некотором смысле обобщение MTF Compare, которое сравнивает резкость двух отдельных областей интереса (областей интереса; из разных изображений или из одного изображения). Стабилизация изображения / Сравнение резкости может создать карту сравнения всего изображения всего .

Входными данными для сравнения стабилизации изображения / резкости является набор из двух или трех файлов JSON, созданных SFRplus.

Сравнение постпроцессоров
Каждый из них позволяет сравнивать резкость различных областей и / или изображений
MTF Сравнить Постпроцессор для SFR, SFRplus и eSFR ISO. Входные данные — два файла результатов CSV для отдельных регионов. Позволяет сравнивать отдельные края из любой области любых двух изображений (или одного и того же изображения).Отображает MTF как для изображений, так и для функции передачи (A / B) или (B / A).
OIS / Сравнение изображений

Стабилизация изображения /

Резкость Сравнить
Постпроцессор только для SFRplus. Входные данные — два или три файла результатов JSON. Стабилизацию изображения необходимо проверить в окне настроек SFRplus. Выбор региона должен быть одинаковым для всех файлов, но файлы могут иметь разные размеры. Позволяет сравнивать резкость областей (примерно в одном месте) или изображения на какое-то время.Можно сравнить резкость двух файлов изображений или вычислить эффективность (оптической) стабилизации изображения с использованием трех файлов изображений.
Пакетный просмотр Постпроцессор для SFR, SFRplus и eSFR ISO (в первую очередь SFRplus), который позволяет сравнивать сводные результаты для нескольких файлов, запущенных как пакет и сохраненных в файле, имя которого имеет вид корневой файл _sfrbatch.csv. Наиболее полезен для измерения резкости в центре, на части, в углах и средневзвешенного значения для диапазона апертур, но очень универсален: он может анализировать любую последовательность изображений.

Для краткости мы назовем модуль «Стабилизация изображения» на оставшейся части этой страницы.

Операция

  • Получите изображения. Освещение должно быть ровным и без бликов (см. Рекомендации по освещению). Уровень освещения важен, поскольку он влияет на выдержку (в телефонах с камерой). Уровень освещенности и выдержка должны быть записаны. Камера должна быть установлена ​​на платформе для встряхивания, которая имеет как минимум движения по тангажу и рысканью.Бросок желателен, но перемещения (x, y и z) добавляют относительно небольшую ценность. Должно быть получено не менее десяти (а возможно, двадцати или более) сотрясенных изображений без и с оптической стабилизацией изображения.
  • Выберите наихудшее (наименее резкое) из дрожащих изображений. без и с OIS.

Самый быстрый способ найти наименее резкое (или самое резкое) из пакета изображений — запустить Find Sharpest Files, который позволяет вам читать пакет файлов изображений, выбирать область интереса (ROI), а затем очень быстро ранжировать файлы ,Цифры, используемые программой Find Sharpest Files, нестандартны и не должны использоваться ни для чего, кроме сравнения пакета похожих изображений.

В качестве альтернативы, изображения можно усреднить, считывая их пакет в SFRplus и выбирая Объединить файлы для усреднения сигнала в окне Проверить выбор .

SFRplus_for_OIS_400W

  • Запустите SFRplus для двух изображений (для простого сравнения резкости) или трех изображений (для стабилизации изображения).Изображения должны иметь одинаковые настройки региона. Выбранная область (ROI), показанная справа, является хорошим выбором для стабилизации изображения: она имеет 5 вертикальных и 5 горизонтальных краев (достаточно, чтобы показать эффекты дрожания в центральной и угловой областях, а также различать тангаж, рыскание и рыскание). рулонные компоненты). Хороший выбор варьируется от 5 до 13 регионов (что-то большее — излишество). Также можно использовать собственный файл Edge ID.
OIS_sfrplus_region_selection Выбор региона SFRplus

Обратите внимание на выбор ширины области (сразу под границами кадрирования). Wider (или Widest ) : Smooth для OIS рекомендуется для сотрясенных изображений, которые имеют сильно отличающуюся статистику размытия от стандартных гауссовских размытостей (удваиваются из-за синусоидального характера вибрации).

OIS_sfrplus_region_selection Убедитесь, что в окне SFRplus More settings (показано справа) установлен флажок Image Stabilization . Это позволяет сохранять результаты, необходимые для стабилизации изображения, в сводном файле JSON .

Если вы работаете из Rescharts (или SFRplus Setup), щелкните Сохранить данные (внизу окна Rescharts ). Убедитесь, что файл сводки JSON отмечен в результатах поиска Сохранить SFRplus? окно. Обратите внимание на расположение файлов сводки JSON: они используются в качестве входных данных для стабилизации изображения.

  • Запустите модуль стабилизации изображения , нажав кнопку OIS / Image Compare в левой части главного окна Imatest или щелкнув Modules , Image Stabilization .

Появится окно, показанное ниже.

OIS_sfrplus_region_selection
Открывающееся окно стабилизации изображения

При первом запуске стабилизации изображения три окна внизу (справа от 1. Непрерывный , 2. Встряхнутый NO OIS , 3. Встряхнутый с OIS ) не будут заполнены. При последующих запусках они будут содержать самое последнее имя файла, которое должно быть выходным файлом JSON из SFRplus.

  • Введите имена файлов JSON (сохраненных выходных файлов из SFRplus) в соответствующие поля.
  • При необходимости (если вы не вводили новые имена файлов) нажмите Рассчитать справа, чтобы отобразить результаты.

Результаты показаны ниже.

Показатели стабилизации изображения

Ключевая цель стабилизации изображения — вычислить улучшение резкости в результате стабилизации изображения. При расчетах необходимо учитывать несколько моментов.

  • Размытие непоколебимого изображения следует исключить из расчета, чтобы при сравнении отображались только эффекты стабилизации изображения.
  • Дрожащие изображения, снятые без стабилизации изображения и со стабилизацией изображения, должны в равной степени отражать величину дрожания, чтобы их можно было правильно сравнить. Обычно это требует выбора худшего из большого пакета изображений, как описано выше. На данный момент мы опустим дальнейшие детали, такие как выбор устройства для встряхивания и обсуждение количества изображений, необходимых для хорошей статистической выборки.

Основными результатами стабилизации изображения являются средний край и MTF для неподвижных, сотрясенных без OIS и сотрясенных изображений с OIS.Все остальные показатели выводятся из этих чисел. Приведенный ниже глоссарий содержит ключевые определения, необходимые для понимания результатов.

Определения

Глоссарий терминов, используемых для определения показателей стабилизации изображения
Срок Определение
Изображение
NoS Получено из непоколебимого изображения (NO Shake)
встряхнуть Получено из сотрясенного изображения без стабилизации изображения
OIS Полученное сотрясенное изображение с (оптической) стабилизацией изображения (OIS)
Первичные результаты
Среднее
край
Средняя функция размытия краев, полученная по краям изображения с использованием алгоритма сверхвысокого разрешения / биннинга, полученного из стандарта ISO-12233.MTF — это модуль (абсолютное значение) преобразования Фурье производной среднего края. Функция расстояния.
МОГ Функция передачи модуляции = пространственная частотная характеристика. Функция пространственной частоты.
Производные метрики края
(отдельные числа, полученные из MTF или среднего края)
MTF50 Пространственная частота, при которой MTF падает до 50% от значения низкой частоты.Доступно несколько единиц. Cycles / Pixel является наиболее фундаментальным, но другие могут быть очень полезными. Обычно MTF50 (NoS)> MTF50 (OIS)> MTF50 (встряхивание). Особая осторожность требуется в редких случаях (из-за шума и т. Д.), Когда этот порядок отличается.
R1090 Расстояние подъема средней кромки 10-90%.
R2080 Расстояние подъема средней кромки 20-80%. Может быть немного более устойчив к скосам на краю, чем R1090.
L MTF
L_MTF
Длина (расстояние), соответствующая MTF50, которая обычно близка к R1090 для кромок с хорошим поведением. L MTF (пикселей) = 1 / (2 * MTF50 (C / P)).

L MTF (L_MTF) — полезная, но незнакомая метрика, требующая объяснения. По сути, это длина (то есть расстояние), полученная из MTF, которая хорошо коррелирует с R1090. Напомним, что MTF — это модуль (абсолютное значение) преобразования Фурье, что означает, что информация о фазе была удалена.При сотрясении изображений на краях могут быть значительные неровности (асимметрии, наклоны и т. Д.), Которые могут исказить R1090 или R2080, что сделает их ненадежными в качестве показателей размытия. Эти неровности, которые, как правило, являются частью фазы кромки, имеют ограниченное влияние на MTF. На изображении ниже показан неровный край.

L MTF = 1 / (2 * MTF50), когда MTF имеет циклы в своих единицах (например, циклы / пиксель). (L MTF = 1 / MTF50, когда MTF имеет ширину линии в единицах измерения, например, LW / PH.) На приведенном ниже дисплее L MTF = 1 / (2 * 0.0399) = 12,5 пикселей, что близко к R1090. Это не всегда так.

OIS_sfrplus_region_selection
Средний профиль кромки и MTF для кромки с плохими характеристиками.
L MTF = 1 / (2 * MTF50) = 1 / (2 * 0,0399) = 12,5 пикселей, что близко к R1090.

Сводка — L MTF (а не показатели, полученные непосредственно из среднего края, то есть R1090 или R1080) предпочтительнее для расчетов эффективности стабилизации изображения, но все расчеты будут доступны.

Длина кромок при встряхивании и непоколебимости

Уравнения для длин кромок (R1090, R2080 и L_MTF), соответствующих измерениям NoS, Shake и OIS, достаточно просты, но

для правильного измерения увеличения резкости OIS, необходимо удалить непоколебимую длину
из измерений Shake и OIS длины кромки.

Для этого есть три уравнения.

Метод (Примечание: измерение относится к измерениям при встряхивании без или с OIS (Shake, OIS).
Desig-
нация
Описание
МОГ отдела
(наверное, самый точный)
дел MTF (NoS удален) = MTF (изм.) / MTF (NoS)
L (NoS удален) = 1 / (2 * MTF (NoS удален))
Простая разница
(приблизительное, не очень точное. Может быть удалено из расчетов в будущем.)
S1 L (NoS удален) = L (изм.) -L (NoS)
Корень квадратный из разницы длин квадратов
(приближение, более точное, чем простое вычитание.Лучшее, что можно сделать, если МОГ недоступна.)
S2 L (NoS удален) = sqrt (L (изм.) 2 -L (NoS) 2 )

Обозначения результатов

Пусть L (в L_Shake и L_OIS, ниже) будет одним из измерений длины кромки (L_MTF, R1090 или R2080).

Префикс Длина кромки
измерение
NoS
Удаление
Единицы усиления
OIS_gain_ L_MTF_ div_ (только для L_MTF) Дельта = L_Shake — L_OIS (обычно> 0)
R1090_ S1_ Дробь = L_OIS / L_Shake (обычно <1)
R2080_ S2_ Процент = 100% (1 дробь)
дБ = -20 log 10 (дробь)

Например, усиление OIS с использованием L_MTF с удаленным методом деления непоколебимым размытием, выраженным в дБ, составляет

OIS_gain_L_MTF_div_dB (Это предпочтительный показатель, описанный ниже.)

Предпочтительный расчет

Предпочтительный расчет использует L_MTF с непоколебимым размытием, удаленным с помощью деления MTF (div). Он математически более абстрактен, чем разностные методы ((S1) и (S2)), но прост и точен (не является приближением).

MTF (только встряхивание) = MTF (встряхивание) / MTF (NoS) эквивалентно MTF сотрясенного изображения (без OIS) с удаленным непоколебимым размытием.

MTF (только OIS) = MTF (OIS) / MTF (NoS) — это эквивалент MTF сотрясенного изображения (с OIS) с удаленным непоколебимым размытием.

MTF50, полученное из этих двух чисел, можно использовать для расчета усиления OIS, но следует соблюдать осторожность, если ожидаемый порядок MTF50 (MTF50 (NoS)> MTF50 (OIS)> MTF50 (Shake) изменяется.

MTF50 (только встряхивание) выводится из MTF (только встряхивание), только если MTF50 (встряхивание) В противном случае MTF50 (только встряхивание) = MTF50 (NoS).
L MTF (только встряхивание) = 1 / (2 * MTF50 (только встряхивание)).

MTF50 (только OIS) выводится из MTF (только OIS), только если MTF50 (OIS) В противном случае MTF50 (только OIS) = MTF50 (NoS).
L MTF (только OIS) = 1 / (2 * MTF50 (только OIS)).

Уравнения усиления OIS с использованием L_MTF для OIS в сравнении с Shake (без OIS):

OIS_gain_L_MTF_div_Delta = L MTF (только встряхивание) — L MTF (только OIS) = MTF50 (только встряхивание) / MTF50 (только OIS) (дробь, обычно> 1)

OIS_gain_L_MTF_div_frac = L MTF (только OIS) / L MTF (только встряхивание) = MTF50 (только встряхивание) / MTF50 (только OIS) (дробная часть, обычно> 1)

OIS_gain_L_MTF_div_pct = 100% (1-OIS_gain_L_MTF_frac) (в процентах, обычно> 0)

OIS_gain_L_MTF_div_dB = -20 log10 (OIS_gain_frac) (децибелы, обычно> 0) (показано ниже)

Результаты

Доступны три графических дисплея.
Первый экран (ниже) — это подробные результаты для одного региона. Можно выбрать любой из регионов (18 в данном анализе).

OIS_sfrplus_region_selection
Окно стабилизации изображения, показывающее результаты для одной области

MTF для непоколебимого изображения, сотрясенное изображение (без OIS) и сотрясенное изображение (с OIS) отображаются вместе с функцией передачи встряхивания (без OIS) / встряхивания (с OIS). Таблица содержит все результаты усиления OIS для этого края (полученные из L_MTF, R1090 и R1080; все алгоритмы удаления непоколебимого размытия, дельта, фракция, процент и дБ).

Второй дисплей (ниже) содержит результаты для нескольких регионов для выбранной метрики. Варианты выбора показаны на изображении ниже. Среднее усиление OIS в таблице Multi-ROI и 3D-графика может быть установлено для отображения только по вертикали, только по горизонтали или обоих (все края).

OIS_sfrplus_region_selection
График с несколькими областями интереса для OIS_gain_L_MTF_div_dB (предпочтительный результат), показывающий раскрывающееся меню метрики.
(В настоящее время доступно только ограниченное количество показателей для графиков с несколькими областями окупаемости и трехмерных графиков.)

Третий дисплей представляет собой трехмерный график выбранной метрики.

OIS_sfrplus_region_selection
Трехмерный график OIS_gain_L_MTF_div_dB (предпочтительный результат)

Выходной файл CSV можно получить, нажав кнопку Сохранить данные. Файл CSV, содержащий сводную информацию о входных файлах и сводные результаты для вертикальных, горизонтальных или вертикальных кромок. Вот несколько выдержек из CSV-файла:

Входной файл 1
Дата пробега 24 января 2013 14:49:02
Путь изображения C: ImatestDataSFRplusMiscImage_Stabilizationnovibes.BMP
Название novibes.bmp
Высота Pxls 1200 Ширина Pxls 1600 Области 18

(Это повторяется для второго и (если есть) третьего файлов.

Среднее значение вертикальных краев
Только для встряхивания только OIS Дельта Фракция% дБ усиление
1.L_MTF_div 14,4877 9,8802 4.6075 0,6812 31,8824 3,3568
2. L_MTF_S1 11,7326 7,4965 4,2361 0,6333 36.6706 4,0072
3. L_MTF_S2 14,8671 10,4262 4,4409 0,7001 29,9929 3,1116
4.R1090_S1 12,4647 7,7476 4,7171 0,6213 37,8658 4,14
5. R1090_S2 15,6516 10,7458 4,9058 0,6875 31,2493 3,2607
6. R2080_S1 8.074 5,1292 2,9448 0,6354 36,4551 3,9865
7.R2080_S2 10,1915 7,1259 3,0657 0,6998 30.0222 3,1304

(Это повторяется для горизонтальных и вертикальных кромок.)


Примечание: Это приложение не является неотъемлемой частью инструкций по стабилизации изображения, но оно может быть интересно людям, которые хотят знать, почему и чем алгоритм Imatest отличается от алгоритма CIPA DC-X011.

Приложение: примечания к спецификации CIPA DC-X011-2012

CIPA (Японская ассоциация камер и устройств обработки изображений) опубликовала проект спецификации CIPA DC-X011-2012, Метод измерения и описания характеристик стабилизации изображения цифровых фотоаппаратов (оптический метод), который может заинтересовать пользователей системы стабилизации изображения.Однако модуль Imatest Image Stabilization не следует спецификации CIPA в полной мере из-за серьезных недостатков.

  • Imatest использует тестовую таблицу SFRplus (сетка со скошенными краями), в то время как CIPA использует высококонтрастную (черно-белую) шахматную доску с изображением натюрморта с фруктами в центре черных квадратов. Края диаграммы CIPA прямые, вертикальные и горизонтальные с минимальным контрастом 20: 1. Диаграммы SFRplus могут быть напечатаны с контрастом 20: 1, который удовлетворяет описанию ii §4-2-1, но в противном случае они имеют тенденцию к обрезанию или насыщению, что снижает точность измерения.Мы не рекомендуем печатать SFRplus с контрастностью более 10: 1. (В настоящее время мы рекомендуем диаграммы SFRplus с контрастом 4: 1, которые соответствуют будущему пересмотренному стандарту ISO-12233.)
  • DC-X011 не упоминает о MTF , который на протяжении десятилетий является отраслевым стандартом измерения резкости. Вместо этого он использует расстояние подъема 10–90%, что является менее надежным показателем. Математика, применяемая к этим расстояниям (для устранения непоколебимого размытия и т. Д.), Является приблизительным и непоследовательным (иногда простое сложение или вычитание, иногда квадратный корень из суммы квадратов).Вертикальные и горизонтальные края могут привести к ошибкам фазы дискретизации (именно поэтому в стандарте ISO-12233 используются наклонные края: см. Резкость — что это такое и как она измеряется?) Стандарт CIPA рекомендует чрезмерное количество изображений. , Например, он рекомендует получить десять изображений без дрожания камеры (§4-4-1), но не говорит, что с ними делать (лучший случай? Худший? Средний?). Только один нужен для правильно спроектированной цели с наклонным краем.

Ниже приведены некоторые заметки, которые я сделал при чтении стандарта CIPA.Они включают глоссарий непонятных определений, используемых в стандарте.


Поскольку некоторая терминология в разделе 3-3 документа CIPA может сбивать с толку англоговорящих и важна для понимания остальной части документа, мы создали следующий глоссарий. Размытие имеет единицы измерения расстояния: пиксели или микроны.

CIPA DC-X011 Глоссарий
Срок § Определение
(O) IS (оптическая) стабилизация изображения
Объем размытия в движении 3-3-5 Встряхнуто, без OIS.
Боке 3-3-6 Blur (общий). Может быть вызвано неправильной фокусировкой или дрожанием камеры.
Количество смещения боке 3-3-10 Blur измерял без сотрясения . §4-2-8, похоже, подразумевают, что расстояние подъема 10-90% (для линеаризованного изображения) является ключевым показателем размытия или боке.
Теоретическая величина размытия при движении 3-3-12 Размытие измерено при ВЫКЛ. По-видимому, не включает другие факторы размытия (т.е., размытие без тряски), но не четкое .
Расчетное полное количество боке 3-3-13 Теоретическая оценка размытия = sqrt ((величина смещения боке) 2 + (теоретическая величина размытия при движении) 2 )
Измеренное полное количество боке 3-3-14 Полное размытие измерено при включенной настройке IS.
Контрольная сумма размытия в движении 3-3-15 Значение, используемое для расчета эффективности стабилизации изображения.Равно предполагаемой полной величине боке (IS OFF) — величина смещения боке. Звучит подозрительно, как теоретическая величина размытия в движении. Если вы запутались, прочтите §3-3-15 спецификации CIPA DC-X011 (что вряд ли уменьшит вашу путаницу).
Измеренное количество размытия при движении 3-3-16 Полное размытие измерено с IS ON — Размытие измерено без дрожания.
Другие заметки

Немногое сказано о «вибрационном аппарате», за исключением того, что он должен иметь компоненты формы волны рыскания и тангажа.(Где ролл? Там же, где и ролл в «Рок-н-ролле»?)

§4-2-7 гласит, что «расстояние съемки должно быть примерно в 20 раз больше фокусного расстояния, эквивалентного 35 мм». Почему нельзя просто сказать «высота поля должна быть около 19 дюймов (48 см)»? Диаграммы Imatest SFRplus высотой 24 дюйма (60 см) близки к идеалу.

§4-2-8 подразумевает, что расстояние подъема 10-90% (для линеаризованного изображения) является ключевым показателем расстояния.

§4-4-1: Величина смещения боке = непревзойденное размытие. Рекомендуется> = 10 изображений.Что они подразумевают под 6)… «до тех пор, пока не будет достигнута необходимая и достаточная выдержка»? (Возможно какой-то произвольный максимум.)

§4-4-2: Измеренная полная величина боке = Размытие измерено при встряхивании, ВКЛЮЧЕНО. 10, затем необходимо сделать> = 200 изображений с включенным встряхиванием для каждой выдержки. Неясно, как выбрать среди более 200 изображений.

§4-4-3: Измеренное полное количество боке = Размытие измерено при встряхивании, ВКЛЮЧЕНА. Очень похоже на 4-4-2. Было бы LOT нагляднее, если бы они подчеркнули различия.

§4-5-1: b) Как можно измерить производительность IS, если камера не может выключить функцию IS? Судя по всему, угол колебания вибрационного аппарата известен. (На этот угол может повлиять вес камеры и объектива.) Потребуется очень качественный вибрационный прибор. Этот подход не скоро будет реализован в Imatest.

1) Величина смещения боке = непревзойденное размытие. Под sqrt (Yaw 2 + Pitch 2 ) они означают вертикальные и горизонтальные края? Ясно, как грязь.

5: Для измерения характеристик стабилизации изображения в «ступенях» (f-ступени или EV) измерения необходимо проводить при нескольких выдержках. Для телефонов с камерой (с очень ограниченными настройками) это потребует разных уровней освещенности.

6.8: Слышали ли авторы о МОГ? Прочитав этот раздел (который я бы охарактеризовал как большое замешательство по поводу круга замешательства), я просмотрел документ в поисках MTF. Нада. Я в шоке. Невероятно!

,

Стабилизация изображения (IS) и подавление вибраций (VR)

Домой Пожертвовать Новый Поиск Галерея Практические инструкции Ссылки Семинары О нас Контакт

Почему IS и VR имеют значение
© 2010 KenRockwell.com

I куплю мои вкусности в Ритц, Амазон и Адорама
Это помогает мне опубликовать этот сайт, когда вы тоже получаете свой по этим ссылкам.

Процент четких изображений по сравнению сСкорость затвора.
(Примеры фотографий следуют)

Написано в 2006 г., обновлено в июне 2010 г.

Введение

Я пристрастился к Canon IS (стабилизация изображения) и Nikon VR (подавление вибраций). Они помогают мне получать более четкие изображения с длинными линзами и при тусклом свете.

IS и VR настолько важны для получения отличных снимков, что я не стал бы покупать объектив или камеру без них, учитывая выбор.

Как я вскоре покажу, даже наведи и снимай с IS в некоторых условиях резче, чем дорогая зеркальная камера без IS.

VR по сравнению с IS

VR (Nikon) и IS (Canon) — это одно и то же. Я буду использовать оба термина как синонимы. Каждый производитель использует свои акронимы.

Каждый из них стабилизирует изображения от тряски держания за руку. Он помогает заменить штатив для получения резких фотографий. IS и VR позволяют мне снимать при плохом освещении и забыть о штативе, за исключением самых формальных ночных снимков.

IS и VR отлично подходят для неподвижных объектов, которые я обычно фотографирую. VR ничего не делает для движущихся объектов, таких как спорт и дети.

Некоторым людям нравится использовать VR и IS, чтобы улучшить качество снимков с панорамированием движения, и в этом случае VR стабилизирует одно направление, а другое размыто.

Чтобы уменьшить влияние движения объекта, вам все равно нужно использовать более светосильные объективы, больше света или более высокое значение ISO.

VR помогает только уменьшить движение камеры; он ничего не может сделать, чтобы остановить движение объекта.

Другие производители

Minolta, Panasonic, Olympus и Sony

Minolta (теперь Sony) производит зеркальные фотоаппараты, которые перемещают датчик, чтобы противодействовать движению камеры. Я их не пробовал. Преимущество в том, что они утверждают, что работают со всеми вашими объективами, поскольку VR находится в теле, а не в каждом объективе.

Стабилизатор

Остерегайтесь словосочетания «анти-тряска». Большинство производителей, использующих этот термин, обманывают и просто увеличивают ISO, чтобы получить более короткие выдержки.Вы можете сами установить более высокое значение ISO. Эти камеры обычно ничего не делают для противодействия движению камеры, как это делают IS и VR.

Как работают информационные технологии и виртуальная реальность

Я пропущу детали, но настоящие IS и VR используют датчики движения для обнаружения движения до, а затем во время экспозиции фотографии.

Затем они используют различные устройства для смещения оптического изображения (или перемещения датчика изображения), чтобы противодействовать этому движению.

Они обеспечивают более стабильное изображение во время экспонирования.

Вы можете увидеть их работу в видоискателе (зеркальные фотокамеры Nikon и Canon) и на ЖК-дисплее (компактные камеры Canon).

Игра и график

Дрожание рук, также называемое врачами тремором и вибрацией в компании Nikon, является случайным.

Сделайте достаточно фотографий в любых условиях, некоторые из них будут более резкими, а некоторые — более размытыми. Процент зависит от условий, выдержки и фокусного расстояния.

График показывает, насколько процент резких снимков увеличивается с увеличением выдержки.При очень длинной выдержке, например, 30 секунд, вы почти никогда не получите резких фотографий с рук, независимо от того, есть ли VR или нет. Это никогда не 0,00%, стреляйте достаточно, и вам может повезти и вы получите резкий выстрел даже на очень больших скоростях.

На высоких скоростях, например, 1/1000, вы будете получать четкие снимки почти в 100% случаев, опять же, независимо от того, есть VR или нет. Опять же, почти 100% — это не 100%. Сделайте достаточно снимков на высокой скорости, и вы тоже можете получить нерезкий, и VR также улучшит этот процент для вас.

Все сводится к вероятности и статистике. Есть математики, которые объясняют это лучше. Поскольку это происходит из-за случайности и случайной вероятности, результаты могут и будут каждый раз меняться.

На этом графике показано, как производители заявляют о «остановках улучшения» в зависимости от того, как работает их система.

Точная выдержка и форма кривых зависят от вас, вашего окружения и фокусного расстояния. График нарисован от руки, чтобы проиллюстрировать, что делает и чего не делает VR.

Рассказ старушек об использовании как минимум 1/30 или как минимум 1 / (фокусное расстояние) исходит из общего наблюдения, что для большинства людей вы получите примерно 50% резких снимков на этой скорости. Это середина черной кривой «без VR». Будучи случайной функцией, более высокая скорость дает больший процент резких снимков, и наоборот.

Уловка

Поскольку мы играем в форы, я всегда складываю вещи в свою пользу, используя режим непрерывной выдержки камеры и удерживая кнопку затвора нажатой, чтобы сделать несколько снимков.Я выберу самое резкое позже. По мере того, как скорость затвора становится меньше, а линзы длиннее, я делаю все больше и больше снимков. Например, если я нахожусь в состоянии, которое может давать мне резкие выстрелы в 10% случаев, я сделаю 10 или 20 выстрелов и выберу победителя. Это работает!

Аналогично, поэтому вы можете получить размытие от движения камеры даже на 1/250 секунды с обычным объективом. Скорее всего, время от времени вы будете проигрывать. Если критично, сделайте пару выстрелов на всякий случай.

VR или IS всегда улучшают мои шансы.Нет условий, когда я видел, как бы усугубляло положение рук.

Где сияет VR

VR и IS значительно улучшают золотую середину, где две кривые разделяются. Снимайте со скоростью примерно 1/2 — 1/15 секунды с обычными объективами, и вы увидите самую большую разницу между днем ​​и ночью. Снимайте быстрее, и оба изображения получаются резкими, снимайте медленнее и даже IS становится размытым.

Примеры

Направляющее изображение, из которого взяты кадры.

Вот мой 10-мегапиксельный D200 с объективом 18-135 мм без VR по сравнению с моим 6-мегапиксельным D70 с объективом 18-200 мм VR. Я показываю D70 при 100% увеличении, а D200 при чуть меньшем, чтобы они совпадали.

Наведите указатель мыши на изображение, чтобы увидеть другое изображение для сравнения.

Наведите указатель мыши на это, чтобы сравнить мой D200 без объектива VR с моим D70 с объективом VR.

Теперь вы видите одну из многих причин, по которым я предлагаю менее дорогой корпус и лучший объектив? Помните, что линзы служат примерно 5–10 лет, а цифровые корпуса ежегодно устаревают.Менее дорогой комбо D70 / 18-200 мм VR намного лучше держать в руках на малых скоростях, чем D200 с гораздо более высоким разрешением без объектива VR.

Конечно, они сняты с 1/4 секунды на 28 мм, где VR имеет большое значение. На гораздо более высоких скоростях это не имеет значения, но имеет значение даже при прямом солнечном свете на 135 мм.

Как насчет этого. Наведите курсор мыши, чтобы увидеть разницу:

Наведите курсор мыши, чтобы сравнить мою D200 без объектива VR с моей карманной камерой Canon SD700 с IS.

IS и VR — ключи к резким снимкам с выдержкой, типичной для съемки в помещении и при доступном освещении. В реальном мире даже крошечный наведи и снимай с IS может запускать кольца вокруг 10-мегапиксельной DSLR без VR, когда свет тускнеет и у вас нет штатива.

Для каждого выстрела я сделал шесть выстрелов. С VR или IS пять или шесть снимков были такими резкими. Без VR или IS пять или шесть были такими размытыми. Я сделал столько снимков, чтобы то, что я показываю, было репрезентативным.Если вы сделаете достаточно снимков, вы в конечном итоге сможете получить размытый снимок IS и четкий снимок без него.

К сожалению, размеры и экспозиция не совпадают. Карманные камеры увеличивают только ступенчато, поэтому я получил его как можно ближе, не изменяя размер изображения, как это было в зеркальных фотокамерах. SD700 — это 6-мегапиксельная камера. Как ни странно, карманная камера выглядит даже резче, чем D70: у карманной камеры используется более высокая внутренняя резкость по умолчанию, и после того, как я быстро подобрал уровни, она стала более контрастной.

Штативы

Я обычно выключаю VR на штативе; это не нужно.Если я оставлю его включенным, я тоже никогда не видел проблемы.

Многие системы VR достаточно умны, чтобы определить, стоит ли вы на прочном штативе, и отключить себя; но если вы на ветру или штатив нестабилен, вам помогут VR и IS.

Очень медленная выдержка (несколько секунд)

Если скорость составляет несколько секунд и я держу за руку, VR и IS обычно улучшают ситуацию, даже если результаты все еще не идеальны.

Диапазоны частот и приложения

Вибрация, с инженерной точки зрения, — это измеренная частота и амплитуда.

Системы

VR и IS способны выдерживать вибрации только в определенных диапазонах.

Интересующий частотный диапазон составляет от 0,3 Гц до 30 Гц.

Системы

IS и VR предназначены для игнорирования очень низких частот вибрации, потому что эти системы ошибочно принимают панорамирование или рефрейминг за вибрацию и будут пытаться работать против нас, когда мы пытаемся стрелять.

Частоты выше примерно 30 Гц не оплачиваются

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *