Jaký je rozdíl mezi optickou a digitální stabilizací obrazu?
Pokud jste se někdy pokoušeli zachytit video v telefonu při chůzi, víte, že udržujete obrázek stále obtížný. Existuje nějaká čistá technologie navržená k tomu, aby snížila tento nepřátelský efekt a existují dva různé přístupy k jeho implementaci.
Optická stabilizace obrazu pochází ze světa statické fotografie, s využitím komplexních hardwarových mechanismů uvnitř objektivu, aby obraz zůstal stále a umožnil ostré zachycení. Je to už dlouho, ale bylo upraveno pro video a v poslední době miniaturizováno pro smartphony. Digitální stabilizace obrazu je spíše softwarovým trikem, jako je "digitální zoom", ale v opačném směru, aktivně vybírá správnou část obrazu na snímači, aby vypadala jako předmět a fotoaparát se pohybuje méně. Podívejme se na to, jak oba pracují, a jak se používají v nejnovějších fotografických gadgets.
Optická stabilizace obrazu: Stabilizátor pro váš objektiv
How-To Geek již obsahuje článek vysvětlující, jak funguje optická stabilizace obrazu. Pro úplnost však budeme shrnout: optická stabilizace obrazu, označovaná jako OIS krátká a také nazývaná "IS" nebo "redukce vibrací" (VR, bez vztahu k virtuální realitě) v závislosti na značce kamery, je vše o hardwaru.
Objektiv fotoaparátu s optickou stabilizací obrazu má vnitřní motor, který fyzicky přesune jeden nebo více skleněných prvků uvnitř objektivu, jakmile fotoaparát zaostří a zaznamená snímek. Výsledkem je stabilizační efekt, který brání pohybu objektivu a kamery (například z otřásání rukou operatéra) a umožňuje zaznamenávat ostřejší, méně rozmazaný obraz. To samozřejmě umožňuje, aby byly snímky pořízeny v nižším světle nebo s nižší hodnotou F-stop, zatímco jsou stále dobře definovány.
Inženýrství, které jde do těchto věcí, je úžasné. Je to velmi malá verze externího hardwaru, jako jsou víceosé kardany používané v systémech, jako je Steadicam - ty velké ramenní kamery namontované na rameni, které jste možná viděli při sportovních akcích nebo filmových sadách. Výsledky stabilizačního systému uvnitř objektivu nebo uvnitř fotoaparátu nejsou tak dramatické, jako ty, které získáte z vnějších gyroskopických stabilizátorů, ale jsou stále docela působivé. Fotoaparát s objektivem s optickou stabilizací obrazu dokáže zachytit jasnější statické snímky při nižších úrovních světelnosti než jedna bez a stejná technologie může být použita k vytvoření nepatrného zlepšení rozmazaného, otupělého efektu nahrávání videa na ruční kameru. Velkou nevýhodou je, že optická stabilizace obrazu vyžaduje spoustu dalších prvků v objektivu a kamery vybavené OIS a čočkami jsou mnohem dražší než méně složité konstrukce.
Optická stabilizace obrazu byla omezena na high-end statické a videokamery. Technologie byla však dostatečně iterativní, že ji můžete získat v DSLR na úrovni spotřebitelů i v zrcadlových kamerách. Dokonce se skrčilo, aby se objektiv OIS mohl vložit do modulu fotoaparátu smartphone. Ano, to znamená, že v některých smartphonech, které jsou pod tloušťkou půl centimetru, je malý, pohyblivý skleněný prvek. Pokud je váš telefon vybaven objektivem OIS, můžete držet horní konec až k uchu, trochu ho protřepat a dokonce slyšet stabilizační prvek v zadním modulu fotoaparátu. (Um, nedělejte to příliš tvrdě, i když.)
Zde je příklad malého prvku OIS telefonního modulu. Všimněte si, jak se horní část sestavy objektivu může pohybovat nezávisle na snímači obrazu pod ním.
S mnohem menšími čočkami a senzory, funkce OIS na telefonech není tak schopná, jako na velkých kamerách. Ale stále vám pomáhá dělat jasnější fotografie a méně trýznivé video. Některé pozoruhodné modely telefonů s optickou stabilizací obrazu zahrnují iPhone 6+ a novější, Samsung Galaxy S7 a novější, LG G-series a Google Pixel 2.
Ruční stabilizace obrazu: Oříznutí videa k jeho stabilizaci
Digitální stabilizace obrazu se provádí v softwaru. Pokud jste obeznámeni s rozdílem mezi optickým zoomem a digitálním zoomem (tj. Vyfukováním pixelů na obraz bez vylepšení), je to podobné. Ale digitální stabilizace má mnohem okamžitý a měřitelný efekt na video.
Chcete-li stabilizovat nechutné předem zaznamenané video, můžete oříznout části na okrajích, které se "pohybují" kolem každého snímku, což vede k videu, který vypadá stabilněji. Je to optická iluze: zatímco se video otřáslo kolem, oříznutí každého snímku obrazu bylo upraveno tak, aby kompenzovalo otřesy, a "vidíte" hladkou stopu videa. To vyžaduje buď zvětšení rámečku obrazu (a obětování kvality obrazu) nebo zmenšení samotného snímku (což vede k menšímu snímku s černými okraji, které se pohybují kolem).
Video editory pro pacienta to dokáží ručně s dokončeným nahráváním, rámcem za rámy. Zde je dramatický příklad na krátký výstřel ze Star Wars Epizoda VII.
Jedná se o přehnaný příklad oříznutí pro stabilizační efekt, ale ukazuje, jak posunutí obrazu kolem obrazového rámečku vzhledem k předmětu (lodi) nebo pozadí může vést k hladšímu videu. Zde je sbírka typických příkladů s reálnými osobami.
Digitální stabilizace obrazu: Software Oříznutí videa pro vás
S přidáním pokročilého softwaru mohou počítače tuto technologii oříznout a přemisťovat automaticky na video. Software pro úpravu videa, jako jsou Adobe Premiere, Final Cut Pro a Sony Vegas, to lze dosáhnout tím, že obecně dosáhnete efektu oříznutím nebo zvětšením obrazu v plné velikosti malého množství a jeho dynamickým stabilizováním podle jednotlivých snímků. Zde je příklad automatického stabilizačního efektu na video, který se provádí v programu Final Cut Pro (přeskočte na 3:34, pokud již není nastaven).
Stejně jako optická stabilizace obrazu, tento postprocesorový software se stává levnějším a distribuovanějším. Je dokonce možné použít základní stabilizaci zoomu a plodin zabudovanou do některých bezplatných video služeb, jako jsou YouTube a Instagram. Existuje limit, kolik lze tento efekt aplikovat, protože potřebuje přiblížit, aby kompenzoval otřesy fotoaparátu, aniž by zobrazoval černé oblasti na okraji rámečku videa. Čím více přiblížíte, tím nižší je kvalita posledního videa. Všimněte si následujícího snímku, že rámeček stabilizovaného záběru (horní) je menší než celý snímek původního nestabilizovaného videa (dno) v důsledku plodiny potřebné pro stabilizační efekt.
Tak je možné, jak stabilizaci obrazu lze použít na stávající video. Nyní kombinujte tuto techniku stabilizace pohybu a oříznutí, trochu více prostoru na mřížce pixelů snímače statických snímků při natáčení videa a super pokročilý software, který detekuje části obrazu a jejich pohyb, a můžete stabilizovat automaticky, správně při nahrávání videa! Tento software zaznamenává celý snímek na snímači fotoaparátu pro každý snímek, automaticky snímá, jak se fotoaparát otřásá ve vztahu k primárnímu objektu a pozadí a ořízne video až na velikost 4K nebo 1080p při pohybu obrazu kolem, aby kompenzoval pohyb fotoaparát sám.
To znamená, že "digitální stabilizace obrazu" znamená: použití nástrojů pro oříznutí videoklipů automaticky a okamžitě ve fotoaparátu, aniž by bylo nutné po nahrání videa používat další software.
Tato technologie nepotřebuje žádné další pohyblivé součásti v mechanismu čoček, takže je levnější k výrobě. Není to tak technicky efektivní jako opticky stabilizovaná čočka, protože potřebujete pokročilejší počítačové zpracování pro použití nástrojů pro ořezávání v reálném čase. Ale s správnou kombinací hardwaru a softwaru mohou být efekty dramatické. Zde je video nejnovějších technik digitální stabilizace obrazu v nové sérii GoPro 7.
Všimněte si, že GoPro 7, stejně jako jeho předchůdci, nemá v samotném fotoaparátu žádné pohyblivé stabilizační součásti a výše uvedené video nebylo stabilizováno extra software jako Premiere nebo Final Cut. Všechno toto video se odehrává přímo z fotoaparátu a oříznutí se provádí automaticky, aby se kompenzovalo otřesy a vibrace. Není to dokonalé - není to dost dobré, abyste úplně odstranili otřesy z motocyklu, který sestoupil například po schodech, a na videokameru dává zhruba 10% plodiny. Ovšem je to impozantní zlepšení oproti nestabilizovanému fotoaparátu, aniž by se jednalo o náklady nebo čas potřebný pro stabilizaci OIS nebo softwaru. GoPro má digitální stabilizaci obrazu ve fotoaparátu od série Hero 5 a je k dispozici i na dalších akčních kamerách.
Digitální stabilizace obrazu může být aplikována také na video na telefonech. Společnost Google použila pouze systém založený na softwaru na původním pixelu (označovaný jako "EIS" pro "elektronickou stabilizaci obrazu") a nyní většina špičkových telefonů má alespoň explicitně či nikoliv určitou úroveň digitální stabilizace. Samsung uvádí, že na Galaxy Note 8, Galaxy S9 a Galaxy S9 +, oba optické a digitální stabilizace obrazu se používá současně. Existuje však jedna velká nevýhoda digitální stabilizace obrazu: na rozdíl od optického stabilizačního systému, nelze jej použít na statické snímky. Vzhledem k tomu, že digitální stabilizace obrazu závisí na oříznutí série statických videozáznamů, nepracuje na jednom jediném snímku.
Obrazový kredit: Canon, GoPro
