Что такое стабилизация со сдвигом матрицы
Зачем нужен матричный стаб?
Мне досадно, что некоторые люди зачарованно повторяют эти два слова «матричный стаб», не понимая вообще, где это реально нужно и насколько это РЕАЛЬНО важно.
Немного общей информации с сайта dphotoworld.net:
В общих чертах здесь хорошо описали суть технологии. Меня огорчает путаница в головах людей, думающих, что наличие этой самой матричной стабилизации всё принципиально поменяет. Это не так.
Матричная стабилизация в видео
Предпосылка для использования этой технологии при съёмке видео — возможность получать плавное изображение без дополнительных устройств при съёмке с рук. В теории звучит красиво, но не на практике.
Во-первых, беззеркалки, где применяется эта технология обычно компактные и несбалансированные. Если вы возьмете любую полнокадровую камеру Sony с хорошим родным объективом, то ощутите насколько она неудобно лежит в руке и как оптика перевешивает камеру. Это означает, что при съёмке с рук количество случайных вибраций будет значительно выше, чем если бы вы держали профессиональную видеокамеру с удобным хватом и хорошим балансом. То есть, система стабилизации будет уже перегружена ввиду того, что вы снимаете видео на непригодный для этого фотоаппарат. Камеры с удобной рукояткой и правильной балансировкой значительно лучше приспособлены для съёмки с рук.
Во-вторых, как работает сама технология. Сдвиг матрицы возможен только в некоторых пределах. Работа матричного стабилизатора даже в теории не может погасить любые вибрации камеры, как это делают профессиональные стедикамы. Соответственно, съёмка с рук с такой технологией возможна только если вы делаете очень осторожные движения и максимально крепко держите камеру (о чём говорилось в предыдущем пункте).
Продолжая этот пункт, стоит заметить, что камеры Sony Alpha имеют относительно узкий байонет как для полного кадра, соответственно работа матричного стабилизатора там сильно ограничена. Матричный стаб от Sony нередко работает ощутимо хуже, чем оптическая стабилизация в оптике других производителей. Этого нельзя сказать о камерах системы Micro 4/3, где соотношение размера матрицы к диаметру байонета очень хорошее. Там матричная стабилизация работает значительно лучше, чем на камерах Sony.
Насколько эффективен матричный стаб?
Чудес не бывает. Если вы захотите снять фото с действительно длинной выдержкой (1 секунда и длиннее), вам понадобиться штатив. Если вы захотите сделать плавное видео с амплитудным движением камеры (ходьба или бег), вам понадобится стедикам. Сдвиг матрицы не может компенсировать сильные колебания, так же как и не может оптическая стабилизация. Сразу скажу, и их комбинация чуда не производит.
Как быть с оптической стабилизацией?
Точно так же. По эффекту эти две технологии очень похожи. Более новые объективы с продвинутой оптической стабилизацией дают тот же эффект. Вы можете делать осторожные проводки на видео или даже немного перемещаться и видео будет годным к просмотру. Хитрость тут в использовании широкоугольных объективов. Длиннофокусная оптика тяжелее поддаётся стабилизации. Впрочем такие модели телевиков как Canon 100-400mm f4.5-5.6L II или Canon EF 70-300mm f4.5-5.6 IS USM III позволяют снимать с рук при очень длинных выдержках (как для такой оптики). Мне лично удавалось получить резкие кадры при 300мм и выдержке 1/25. Надо уточнить, что я снимал на камеру с крепким и удобным хватом — Canon R. Повторюсь, когда у вас есть возможность крепко держать камеру, вы облегчаете работу любого стабилизатора — будь он оптический или матричный.
Когда нужно стабилизировать изображение?
В целом нельзя однозначно сказать, какая из технологий лучше. И та и другая выполняет одну и ту же функцию — НЕМНОГО помочь стабилизировать изображения при съёмке с рук. Надо понимать, в каких ситуациях вам понадобится эта технология и понадобиться ли вообще.
Так например, стабилизация абсолютно не нужна при репортажной съёмке и студийной фотосъёмке (т.к. вы должны ставить достаточно короткую выдержку, чтоб не смазывать движения людей), при предметной и интерьерной съёмке (т.к. вы должны использовать штатив), для ночных пейзажей (т.к. если вы хотите хорошее фото, надо все равно брать штатив).
Что касается съёмки видео, то сделать короткие подсъёмки с рук можно с равным успехом как с матричной, так и с оптической стабилизацией и с обязательно ровными и крепкими руками. Если же вы хотите получить динамику в кадре и делать активные движения камерой, без дополнительных средств стабилизации (вроде стедикама) вам не обойтись.
Смысл этой статьи в том, чтоб объяснить, что матричный стаб — это не панацея и не исключительная технология. Хорошо, когда он есть. Но если его нет, но есть стабилизация в объективе, вы ничего не теряете.
Стабилизация изображения. Глава 2 – Матричная стабилизация
В первой главе были рассмотрены принципы стабилизации изображения посредством встроенных в объектив оптических систем стабилизации. Настал черёд поговорить о более современной и продвинутой технологии матричной стабилизации изображения.
Данная технология возникла уже в XXI веке и впервые была применена в 2003 г. на фотокамере Dimage A1 от доживающей последние годы компании Konica-Minolta.
Первый матричный стабилизатор получил название AS (Anti-Shake). Он был двухосевым и умел компенсировать смещение камеры по горизонтали и по вертикали. Огромным плюсом новой технологии была возможность работы с любыми объективами, что являлось кардинальным отличием от технологии Nikon’а и Canon’а, до сих пор устанавливающих стабилизатор исключительно в объективы.
На сегодняшний день системы матричной стабилизации изображения могут компенсировать смещения уже по 5 осям (вверх-вниз, в стороны, вокруг собственной оси) и позволяют выиграть до 5 стопов при съёмке с рук. Хотя их разновидностей не так уж и много:
Перед тем как перейти к описанию технической части работы систем стабилизации изображения посредством сенсора фотоаппарата давайте посмотрим видео о том, как стабилизатор помогает в тех или иных ситуациях получить чёткую картинку:
Сенсор фотокамеры в это время ведёт себя примерно так:
На последнем видео очень хорошо видно, как датчик изображения перемещается туда-сюда. Именно таким образом осуществляется матричная стабилизация изображения. Сенсор фотокамеры закрепляется на специальной подвижной платформе, которая может перемещаться в плоскости, перпендикулярной оптической оси объектива. Эта конструкция управляется микропроцессором, который считывает информацию с очень точного датчика измерения угловой скорости и гироскопических сенсоров, задаёт направление сдвига платформы и запускает электроприводы для её перемещения.
Матричный стабилизатор позволил внедрить в фотокамеры ещё одну новую технологию – “сдвиг матрицы”. Дабы далеко не гоняться за примерами, давайте вспомним анонсированную в начале текущего года фотокамеру Olympus OM-D E-M5 Mark II. Она обладает стандартной для систем Micro 4/3 матрицей с разрешением 16 мегапикселей. Тем не менее камера умеет делать 40-мегапиксельные снимки, что достигается следующим образом: камера щёлкает серию из 8 снимков, каждый раз сдвигая матрицу устройства в разные стороны на расстояние примерно в 1 пиксель, а затем формирует конечную картинку путём наложения всех кадров.
Наиболее эффективно системы матричной стабилизации работают с широкоугольной оптикой – для стабилизации картинки датчику не нужно смещаться на большие расстояния и работать с высокой амплитудой. Владельцам фотокамер с технологией стабилизации изображения посредством сенсора удавалось получать чёткие результаты даже при съёмке с выдержками в районе 1 с. С увеличением фокусного расстояния эффективность матричной стабилизации падает, и в паре с длиннофокусными телевиками стабилизатор не всегда сможет адекватно помочь.
Плюсы матричной стабилизации:
Минусы матричной стабилизации:
Плюсов в данной технологии больше, чем минусов. И все они более существенные. Особенно радуются появлению и совершенствованию систем стабилизации видеографы, которым крайне важна плавная картинка. А с учётом, что в этом году на рынок всё активнее выходят модели с двойной стабилизацией изображения (и оптической, и матричной), мы скоро и вовсе перестанем переживать по поводу трясущихся рук или съёмки в условиях плохой освещённости – чёткую картинку при 5-секундной выдержке они не обеспечат, но на 1/2 с можно будет снять без существенных проблем.
Всё что нужно знать о системах стабилизации изображения
Системы стабилизации изображения значительно упрощают съёмку с рук, компенсируя колебания камеры и предотвращая появление на изображении шевелёнки или смаза. Особую эффективность их применение приобретает в связке с длиннофокусной оптикой. В рамках материала мы расскажем об основных типах систем стабилизации, принципах их действия, а также плюсах и минусах каждого вида стабилизаторов.
Самым простым стабилизатором изображения является штатив и его производные (монопод, настольный или плечевой штативы). С помощью данного аксессуара удаётся неподвижно закрепить фотоаппарат и сделать кадр на длинной выдержке. Встроенные в камеру системы стабилизации выполняют схожую функцию, но не на столь длинных выдержках. Они сглаживают эффект от тряски или других смещений фотокамеры, а также позволяют выиграть от 1 до 5 ступеней экспозиции при съёмке с рук в условиях недостатка света.
 |
Системы стабилизации изображения придут на помощь фотолюбителю в ситуациях, когда невозможно воспользоваться вспышкой. Ещё они всегда готовы посодействовать в получении качественного результата без смаза и шевелёнки, когда сильное поднятие светочувствительности (ISO) не позволяет избавиться от необходимости выставлять достаточно длинную выдержку для съёмки текущей сцены.
Стабилизатор выполняет не менее важные функции и при съёмке видео. Его наличие в арсенале камеры позитивным образом сказывается на плавности отснятого видеоряда. Некоторые системы стабилизации также умеют компенсировать высокочастотные вибрации от моторов дронов и радиоуправляемых моделей, позволяя заполучить на выходе чёткую картинку без дрожания объектов в кадре.
Родоначальником систем стабилизации выступает видеотехника. Но если раньше стаб присутствовал только на борту объективов, то сейчас активно встречается в самих фотоаппаратах, экшн-камерах и внутри камер мобильных телефонов.
Справка. В среде производителей фототехники не принято делиться своими секретами с конкурентами, поэтому каждый крупный игрок выпускает собственную систему стабилизации изображения с фирменным наименованием:
Существует три основных типа стабилизации: цифровая, оптическая и матричная.
Цифровая стабилизация
 |
Работа систем цифровой (иными словами — электронной) стабилизации основывается на программных алгоритмах улучшения качества, которые определяют сдвиг изображения и компенсируют его за счёт обрезания краёв кадра исходного изображения. В таком случае для построения картинки используется вся площадь сенсора, но создаётся своеобразный кроп — изображение уменьшается вплоть до 40 % от первоначального размера, а часть пикселей резервируется под его возможный сдвиг в рамках фактически снятого кадра. Проще говоря, при дрожании камеры картинка плавает по поверхности матрицы от одного края к другому.
Зачастую цифровая стабилизация используется в экшн-камерах, цифровых компактных фотоаппаратах и смартфонах, т.к. она не требует места для установки дополнительных аппаратных компонентов и, соответственно, не оказывает влияния на ценник устройства.
В то же время электронный стабилизатор, как было сказано выше, обрезает часть картинки (к примеру, семейство Action-камер Sony в обычном режиме ведёт съёмку с углом поля зрения 170°, а со стабом он урезается до 120°). Негативные воздействия на качество изображения также проявляются в создании помех при использовании цифрового зума и в потере детализации картинки как при фото-, так и при видеосъёмке. Более эффективными альтернативами цифрового стабилизатора являются оптические и матричные системы стабилизации.
Оптическая стабилизация
Данные системы компенсации колебаний применяются, как следует из названия, в конструкции объективов. Впервые оптическая стабилизация была установлена на борту зум-объектива Canon EF 75-300mm f/4-5.6 IS USM в 1995 г. В семействе смартфонов её дебют состоялся намного позже — в 2012 г. указанной системой был оборудован модуль основной камеры телефона Nokia Lumia 920.
СТАБИЛИЗАТОРЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ (Часть 1)
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:
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 исключения).
ОПТИЧЕСКАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ
Принцип работы заключался в том, что в конструкцию объектива добавляется дополнительный оптический стабилизирующий элемент, который отклоняется электрическим приводом системы стабилизации так, чтобы проекция изображения на плёнке (или матрице) полностью компенсировала колебания фотоаппарата во время съемки.
Мы помним, что фотография – это рисование светом, который проходит через объектив, преломляется линзами объектива и проецируется на светочувствительный элемент (матрица или пленка). Если правильные параметры съемки не соблюдены и выдержка длиннее чем нужно, а вы фотографируете с рук, то проекция изображения попадающего на матрицу сдвигается, вследствие колебания камеры, и изображение получается смазанным.
Ниже приведены обозначения, применяемые производителями для идентификации встроенной в объективы стабилизации изображения:
Как вы обратили внимание, у некоторых производителей могут попадаться разные типы оптических стабилизаторов, как например POWER O.I.S. и MEGA O.I.S. у Panasonic. Итак, давайте разбираться:
Но прогресс не стоит на месте, и сегодня производители предлагают в своих продуктах, уже гораздо более продвинутые стабилизирующие элементы, способные компенсировать выдержку в 3-4 и даже 5 ступеней (то есть сократить выдержку в 8-16-32 раз, соответственно).
Кроме того, появились технологии с 4-х осевыми стабилизационными элементами, позволяющие компенсировать не только дрожание рук и горизонтальные / вертикальные сдвиги, а и осевые перемещения объектива и сильную тряску при ходьбе. Это существенно промогает при макросъемке и съемке видео на цифровой фотоаппарат с рук.
ВНУТРИКАМЕРНАЯ ИЛИ МАТРИЧНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ
Матричная стабилизация – это технология, реализованная в фотоаппарате, а не объективе. Она была предложена компанией Konica Minolta и впервые применена в 2003 году в фотокамере Dimage A1 (сама технология называлась — Anti-Shake).
Ниже приведены обозначения, применяемые производителями для идентификации встроенной в камеры стабилизации изображения:
ЭЛЕКТРОННАЯ (ЦИФРОВАЯ) СТАБИЛИЗАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ
При этом виде стабилизации, примерно 40 % пикселей на матрице отводится на стабилизацию изображения и не участвует в формировании картинки. При дрожании камеры, картинка «плавает» по матрице, а процессор фиксирует эти колебания и вносит коррекцию, используя резервные пиксели для компенсации дрожания. Эта система стабилизации широко применяется в недорогих цифровых видеокамерах, где матрицы маленького размера. Она имеет значительно более низкое качество, чем прочие типы стабилизации, зато принципиально дешевле, так как не содержит дополнительных механических элементов.
Обратите внимание, что производители могут давать возможность выбора использования определенных режимов работы систем стабилизации, например:
Еще раз заострим внимание, что режимы работы системы стабилизации могут регулироваться как на корпусе объектива, так и в меню камеры.
У всех производителей есть свои специфические наработки и технологии, так что стоит ознакомиться с руководством пользователя конкретного объектива, чтобы в полной мере использовать все его возможности.
Также, важно учитывать, что практически для всех объективов и камер, оснащенных встроенной стабилизацией изображения, производители рекомендуют отключать ее, при установке камеры на штатив.
Кроме того, некоторые производители внедряют в свою технику как оптическую так и матричную стабилизацию:
Подводя итого, хочется сказать, что:
Комментарии
Добавить комментарий
Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи. Пожалуйста войдите или зарегистрируйтесь
Оптическая или цифровая: какая стабилизация лучше и зачем она вообще нужна
Чтобы изображения получались резкими даже при съемке «с рук», в гаджетах используют системы стабилизации. Но не все они одинаковы: рассказываем, какие из них лучше.
Зачем вообще нужна стабилизация изображения в смартфонах и камерах? Для получения четкого снимка и объект, и камера должны быть жестко зафиксированы. И если с объектом проблем не возникает (конечно, если это не ребенок или активное животное, которым правила съемки не объяснишь), то с самим гаджетом сложнее.
Если снимать в хорошую погоду с небольшого расстояния, выдержка на аппарате будет довольно короткой.
А если нет возможности использовать короткую выдержку? Например, вы снимаете в облачный день и света не так много. Хорошо, когда есть штатив или хотя бы неподвижный элемент, куда можно поставить гаджет (например, гранитный парапет). Но если все же приходится снимать с рук, приходит на выручку система стабилизации. Ее задача — компенсировать дрожания вашей руки.
Стабилизация: внешняя и встроенная
Стабилизация делится на активную и пассивную. К первой относятся всевозможные подвесы, стедикамы и другие устройства, стабилизирующие камеру в пространстве. Подобные аксессуары в наши дни применяются не только профессионалами, но и всеми подряд — в продаже достаточно стабилизаторов от множества брендов, рассчитанных на самый разный кошелек. Другое дело, что всем этим нужно уметь пользоваться, а пассивная стабилизация никаких особых знаний не требует.
Пассивная стабилизация уже встроена в саму камеру и работает либо по принципу оптической стабилизации изображения (Optical Image Stabilizer, OIS), либо по принципу цифровой стабилизации изображения (Electronic Image Stabilizer или Digital Image Stabilizer, EIS или DIS). Оба решения используются в современных смартфонах, но чем они отличаются и какое из них лучше?
Оптическая стабилизация: чистая механика
Общая задача стабилизаторов — сделать итоговое изображение четким, но добиваются этого системы разным способом. OIS, появившаяся раньше, представляет собой целый комплекс: стабилизирующий элемент объектива, способный двигаться по вертикали и горизонтали, с помощью электроприводов «маневрирует» по командам от гироскопических датчиков ради того, чтобы во время экспозиции фотоаппарата полностью компенсировать движения камеры в проекции изображения на пленке или матрице цифровых фотоаппаратов.
Позднее появилась система, в которой движения компенсируются уже с помощью подвижной матрицы внутри корпуса камеры — это позволило использовать сменные объективы, хотя и ценой чуть меньшей эффективности. Но заметить это можно только в очень сложных условиях съемки.
Оптические системы стабилизации со временем появились и в смартфонах. Не так давно мы тестировали vivo X60 Pro, где использована именно такая система. Можно посмотреть на видео, как она работает.
Цифровая стабилизация: программное решение
Цифровая стабилизация также борется с нечетким изображением, но делает это без механической «помощи». При EIS часть пикселей матрицы камеры не формирует картинку, а работает в качестве резерва — при движении процессор понимает, что изображение будет смазанным и использует эти «запасные» пиксели, чтобы компенсировать потери. В итоге кадры получаются четкими, но зачастую менее качественными, чем то же изображение, выполненной с помощью устройства с оптической стабилизацией. При этом реализация подобного решения требует меньших затрат, а потому цифровая стабилизация часто встречается в бюджетных устройствах.
Флагманские смартфоны обычно имеют комбинированную систему стабилизации, в которой OIS дополняется EIS. Это позволяет добиться максимально качественного изображения, хотя, например, Google в своей линейке Pixel использует только цифровую стабилизацию — софт у компании написан качественный, и он дает возможность делать весьма хорошие кадры. Другое дело — бюджетные устройства, создатели которых экономят на комплектующих и в итоге получается, что сами по себе компоненты камеры не лучшие, к тому же слабое «железо» не позволяет реализовать максимально качественные алгоритмы EIS, так что на выходе получаются фотографии, которые без слез можно разглядывать только на экране этого же смартфона.
Оптическая или цифровая стабилизация: что лучше?
Так что в итоге, какой из вариантов лучше? Однозначно, оптическая. Но реализовать ее не так просто — особенно, в компактных объективах смартфонов. Поэтому такие системы используют, главным образом, в дорогих гаджетах. Например, в большинстве моделей из нашей подборки лучших камерофонов 2021 года.
Цифровая стабилизация — «эконом-вариант». Лучше, чем никакой, но не так эффективная, как оптическая. Такие встречаются, как правило, в смартфонах среднего класса.