Что такое оптический стабилизатор в фотоаппарате. «Шевелёнка» и «сдёргивание кадра». Съёмка из неустойчивого положения

Рассказываем простым языком про оптическую стабилизацию в смартфонах.

Почему в современных смартфонах так важна стабилизация изображения? Что это вообще такое? Для чего она нужна? Как работает оптическая стабилизация? Давайте разберемся.

Стабилизация изображения (OIS) - это специальная технология, которая активно используется во время фото- и видеосъемки. Она позволяет предотвратить смазывания изображения, делает его более четким и плавным. В каком-то смысле, она заменяет штатив. Оптическая стабилизация помогает при съемке в неспокойных условиях. Если гаджет подвергся дрожанию во время фотографирования, стабилизация поможет справиться с этой проблемой.

Как работает оптическая стабилизация?

С помощью специального датчика-стабилизатора камера определяет перемещение смартфона и направляет свои линзы в противоположную сторону. Линзы могут перемещаться со стороны в сторону или вверх-вниз. Если объект движется слишком быстро, то никакая стабилизация не поможет сделать изображение более четким. Обычно, она может справиться только с незначительными колебаниями, например, с дрожанием руки. Особенно стабилизация будет заметна во время видеосъемки на ходу - записанное видео практически не будет дергаться, все будет плавно, смотрите один из примеров .

У каждой компании разная технология оптического стабилизатора (OIS), но в целом они все похожи. Оптический стабилизатор - довольно полезная опция для тех, кто часто пользуется камерой.

Карпухин И. В.

В статье исследуются способы стабилизации изображения. Рассмотрены основные технические характеристики, а также достоинства и недостатки разных способов.

Ключевые слова: стабилизация изображения, оптический стабилизатор, цифровой стабилизатор.

Введение

Современные требования, предъявляемые к оптическим приборам, сводятся в основном к сочетанию двух противоречащих друг другу характеристик: высокого углового разрешения и минимальной массы и габаритных размеров прибора. Эти требования сохраняются также для аппаратуры, работающей в условиях подвижного или недостаточно устойчивого основания. Для сохранения потенциальных возможностей оптических приборов в области разрешающей способности чаще сего используют различные дополнительные механические устройства, снижающие влияние движения основания на качество изображения. Такие устройства называют системами стабилизации изображения.

1 Способы стабилизации изображения

Существует два основных способа стабилизации изображения: оптический и цифровой (электронный). Электронная стабилизация изображения использует комплексный программный алгоритм улучшения качества изображения. Оптическая же является аппаратным решением.

1.1 Оптическая стабилизация изображения

Оптический стабилизатор состоит из двух элементов: детектора движения – системы гироскопов, которые фиксируют перемещение прибора в пространстве, и компенсирующей линзы. Принцип действия таков: компенсирующая линза в объективе смещается в противоположном направлении от зарегистрированного датчиком смещения. В результате лучи света на всех кадрах попадают в одну и ту же область на светочувствительной матрице. Снятие показаний с детектора происходит чаще, чем считывание данных с матрицы, и линза успевает скорректировать свое положение еще до снятия изображения с матрицы. Благодаря этому не возникает ни сдвигов изображения между кадрами, ни размытости в рамках одного кадра.

Одним из минусов оптического стабилизатора является использование при его производстве дорогостоящих и сложных механических элементов. Кроме того, наличие оптической группы из нескольких элементов может сказаться на светосиле объектива, то есть на способности обеспечивать тот или иной уровень освещенности изображения при данной яркости объекта.

В общем случае оптические стабилизаторы делятся на два вида: первые перемещают весь прибор на подвижном основании, вторые перемещают оптические элементы внутри прибора. В последних для стабилизации оптического изображения обычно применяются следующие элементы.

Зеркала. Для изменения направления визирного луча может быть использовано плоскопараллельное зеркало с внутренним или наружным отражающим покрытием. Чтобы повернуть линию визирования на заданный угол, зеркало поворачивают на половинный угол.

Клинья. Для малого отклонения визирного луча при значительном механическом перемещении применяются преломляющие оптические клинья. Два одинаковых клина, поворачивающихся в разные стороны на одинаковые угла, образуют клин с переменным углом отклонения луча.

Куб-призма. Состоит из двух прямоугольных призм, склеенных гипотенузными гранями, на которых имеются отражающие покрытия. Куб-призма дает возможность изменения направления визирного луча больше, чем на 180˚.

Призма Дове , или призма прямого зрения. Эта призма оборачивает оптическое изображение сверху вниз. Призмой Дове пользуются для того, чтобы вращать изображение вокруг оси визирования.

Призма Пехана. Поскольку призма Дове имеет значительную длину, то в компактных устройствах для вращения изображения используют призму Пехана, представляющую собой склейку призмы Шмидта и полупентапризмы. Призма Пехана может работать и в сходящихся пучках, но потери света здесь больше, поэтому применяется она реже.

Жидкостный клин . Кювета с эластичными стенками, прозрачными окнами, заполненная прозрачной легкотекучей жидкостью, используется в системах стабилизации оптического изображения как регулируемый оптический клин. В зависимости от наклона стеклянного окна визирный луч, проходящий через кювету, отклоняется в ту или иную сторону.

Количество оптических элементов, используемых для стабилизации оптического изображения, непрерывно увеличивается. Здесь приведены только основные, применение которых в оптическом приборостроении стало традиционным.

1.2 Цифровая стабилизация изображения

Действие цифрового стабилизатора основано на анализе смещения изображения на матрице. Изображение считывается только с части матрицы, таким образом по краям остается запас свободных пикселей. Эти пиксели и используются для компенсации смещения прибора. Т.е. при дрожании кадра картинка перемещается по матрице, а процессор фиксирует колебания и корректирует изображение, смещая его в противоположном направлении.

В цифровых стабилизаторах отсутствуют подвижные части (в частности, оптические группы из нескольких линз). Это положительно сказывается на надежности, так как меньше элементов подвержены поломке. Кроме того, использование цифровых стабилизаторов изображения позволяет увеличить чувствительность светопоглощающих элементов (матрицы). Также скорость реакции цифрового стабилизатора может быть выше, чем оптического.

У цифровых стабилизаторов есть ряд недостатков по сравнению с оптическими, в частности, при плохой освещенности получается изображение низкого качества. С увеличением фокусного расстояния объектива эффективность снижается: на длинных фокусах матрице приходится совершать слишком быстрые перемещения со слишком большой амплитудой, и она просто перестаёт успевать за «ускользающей» проекцией.

Таким образом, считается, что стабилизация сдвигом матрицы менее эффективна, нежели оптическая стабилизация.

2 Основные технические характеристики

Одним из основных параметров, характеризующих качество функционирования систем стабилизации оптического изображения, является динамическая точность, которая определяется ошибками стабилизации оптического изображения и ошибками слежения линии визирования за исследуемым объектом.

Задача определения точности стабилизации оптического изображения сводится к измерению угловых отклонений линии визирования при угловых и возвратно-поступательных переносных движениях основания, обусловленных качкой подвижного объекта. При этом необходимо учитывать ряд специфических особенностей функционирования системы в системах рассматриваемого класса. Это, прежде всего, малые величины ошибок стабилизации и слежения; необходимость измерения точности стабилизации оптического изображения непосредственно на оптическом элементе, который соединен с системой неединичной кинематической связью и совершает колебания в инерциальном пространстве, необходимость измерения ошибок стабилизации и слежения при различных положениях системы и оптического элемента.

Список используемых источников

Система стабилизации и наведения линии визирования с увеличенными углами обзора / В.А, Смирнов, В.С. Захариков, В.В. Савельев // Гироскопия и навигация, № 4. Санкт-Петербург, 2011. С.4-11.

Автоматическая стабилизация оптического изображения / Д. Н. Еськов, Ю. П., Ларионов, В. А. Новиков [и др.]. Л.: Машиностроение,1988. 240 с.

Стабилизация оптических приборов / А.А. Бабаев -Л.: Машиностроение, 1975. 190 с.

), в том числе и фокус.

Но все же, почему фотографии могут быть иногда смазанными? Что еще нужно учитывать в процессе фотографирования, чтобы этого не происходило?

Работа стабилизатора в фотокамере

Сегодня мы разберемся с понятием стабилизатор изображения в зеркальных фотоаппаратах. Итак, что это и зачем он нужен?

Дело в том, что объектив и сам корпус фотоаппарата содержат набор сложных внутренних механизмов. Среди них есть чувствительные датчики, отвечающие именно за восприятие движения камеры в разных направлениях и с разной скоростью. То есть, процессор фотоаппарата изначально учитывает возможность возникновения некой погрешности в получении изображения.

С помощью специального устройства, противодействующего данному движению, проецируемое изображение на экране мы видим отчетливо, без ощутимого смазывания.

Безусловно, в определенных моментах стабилизатор в камере нужен, без него фотография получится намного худшего качества, чем с ним. Это касается даже дешевеньких “мыльниц”. Но встроенная стабилизация имеет свои пределы. Давайте разберем все подробнее.

Когда стабилизация необходима:

1. Дрожание рук и неустойчивое положение фотографа.
2. Сильный ветер, съемка в движении или движущихся объектов.
3. Длиннофокусные объективы. Большое фокусное расстояние может дать значимую “шевеленку”, которая обязательно отразится и на фото.
4. Длинная выдержка, необходимая для особых визуальных эффектов на снимке или при низкой освещенности. Когда увеличивается время срабатывания затвора и в итоге создания кадра, соответственно, вероятность, что камера шевельнется, возрастает.

Следствием дестабилизации изображения неизменно является смазанная, нечеткая картинка. Данные проблемы в некоторых случаях решаемы. Так, проблему № 1 и частично № 2 можно решить, используя штатив при съемке, или же нужно занять более устойчивое положение с опорой на обе ноги.

Весьма полезно приучать себя не двигаться, замирать при фотографировании. Часто у новичков с этим сложности, а ведь фотоаппарату нужно время сделать кадр, и в этом плане лишние движения ни к чему.

Чтобы избежать дрожания камеры при работе с большими фокусными расстояниями, как вариант, можно подойди поближе, если позволяют условия съемки, тогда не придется выкручивать зум аппарата.

Если у вас кроп, но нужно умножить число на значение (1,6 для Canon и 1,5 для Nikon). Тем самым получим 1/80 и 1/75 соответственно. Тем самым, снимать ниже этих пределов не рекомендуется во избежание шевеленки. Старайтесь соблюдать правило, хотя и оно не может быть абсолютным гарантом получения резкого кадра.

При сильной внешней вибрации (съемка при беге или в движущейся машине, на открытом пространстве при очень ветреной погоде и т.д.) даже хороший стабилизатор вас вряд ли спасет — просто учитывайте это при съемке.

Стабилизация в камерах разных моделей

Где искать стабилизатор в камерах? Переключатель обычно находится на самом объективе сбоку, рядом с автофокусом. И с ним все просто – вкл. и выкл.

Иногда, правда, в некоторых камерах есть активный и нормальный режимы работы стабилизатора. Первый стоит включать при больших колебаниях техники, а второй в ходе обычной спокойной съемки. Их различия заключается в тех частотах и амплитудах движения камеры, которые они могут погасить.

Независимо от камеры, у стабилизаторов принцип один – сделать резкое изображение, не допустить появление смазов и нечеткости. Единственное, названия его могут быть разными: так, в фотоаппаратах Canon кнопка стабилизации называется Image Stabilization, у Nikon – Vibration Reduction. Аббревиатура, которую вы найдете на своих фотокамерах, соответственно, IS и VR.

Это что касается стабилизатора в объективе, но есть и другие варианты, имеющие свои достоинства. Производители некоторых фотоаппаратов (например, Olympus, Sony, Nikon, Canon) сделали стабилизатор, встроенный в саму матрицу камеры.

Можно сказать, что стабилизация в объективе удобна, но с другой стороны… а если вам попадется оптика без стабилизатора и в самой матрице его не будет?

Скорей всего с такими параметрами фотоаппарата вы выиграйте в его более низкой цене, но в качестве проиграете. Таким образом, стабилизатор в матрице надежнее, он позволяет меньше задумываться, есть ли или нет данная функция у определенного объектива.

Например, такой стабилизатор в фотокамерах Nikon называется «подавление шума» и устанавливается в меню.

Внешний стабилизатор

Что может выступить дополнительным средством для стабилизации камеры? Конечно, это . Здесь мы имеем большое разнообразие в выборе, это может быть, как тринога, так и монопод. Пару слов о требованиях к штативу.

• Тяжелый штатив из металла, а не пластика, выйдет дороже по цене и его сложнее носить с собой из-за веса, но он более устойчив. Это несомненный плюс для стабилизации.
• Чем выше вы выдвигаете штатив, тем больше становится возможность дрожания камеры.
• Ножки: они должны хорошо фиксироваться.

Любые утяжелители для камеры – это, фактически, стабилизаторы своими руками. Здесь умельцы предлагают много вариантов, но главное это – хорошая устойчивость на земле и неподвижность всей конструкции, достигаемая за счет ее веса.

Если вас заинтересовала информация и вы готовы пойти дальше в обучении фотоискусству. Если вы хотите научиться фотографировать и получать красивые фотографии, то сегодня это стало возможно. Предлагаю вам в качестве гида, видео курс «Моя первая ЗЕРКАЛКА ». Это ряд видео уроков, которые помогут вам понять основные и важные моменты получения качественных фотографий.

Моя первая ЗЕРКАЛКА — для обожателей зеркальной камеры CANON.

Цифровая зеркалка для новичка 2.0 — для обожателей зеркальной камеры NIKON.

На сегодня все. Жду вас на моем блоге снова, до свидания и до новых встреч!

P.S. Не забывайте подписываться на новости и приглашать своих знакомых и друзей и делиться в социальных сетях, еще не кто не отменял.

Всех вам благ, Тимур Мустаев.

Из года в год на пользовательском рынке продаются все более продвинутые смартфоны, в начинке которых часто применяются различные инновации. Тенденция к совершенствованию также относится к камерам смартфонов, которые за последние годы получили множество новых функций и возможностей. Одной из таких инноваций стала оптическая стабилизация изображения (OIS), о которой мы сегодня и поговорим. В данном случае мы говорим о методе, с помощью которого снижается размытие на фотографиях, что достигается с помощью автоматического смещения линз камеры и позволяет компенсировать смещение или вибрацию самой камеры в ходе съемочного процесса. Применение оптической стабилизации изображения позволяет снимать великолепные фотографии и видео благодаря четкости и плавности. В этой статье мы коротко обсудим, что из себя представляет оптическая стабилизация изображения и с чем ее едят. Возможно, при покупке следующего смартфона вы выберете модель с учетом этой функции, ведь не секрет, что многие пользователи берут в расчет только мегапиксели камеры, забывая о прочих не менее важных характеристиках.

Появление функции оптической стабилизации изображения пришлось на 90-е годы. Именно тогда эта функция впервые была интегрирована в коммерческие устройства. Уже тогда некоторые фотокамеры и зеркальные объективы были оснащены оптической стабилизацией изображения, которая позволяла добиться высокого качества фотографий без применения штативов. Как уже отмечалось, принцип работы OIS заключается в смещении оптических элементов, таких как линзы. Именно за счет этого дрожание камеры не портит фотографии и видео.

На сегодняшний день этой функцией оснащены многие флагманские смартфоны. Тем не менее, ее принцип работы в мобильных аппаратах несколько отличается от традиционных объективов, что обусловлено меньшими размерами сенсоров. Кроме того, в камерах смартфонов необходимо получить достаточно света, в то время как условия для съемки могут быть неблагоприятными.

Камера, в оснащение которой входит функция OIS, умеет определять перемещение смартфона в пространстве благодаря специальным датчикам – мы говорим о гироскопе и вычислителе. После этого начинается смещение линз в разные стороны для того, чтобы оказать противодействие дрожанию. Метод, о котором мы упомянули называется аппаратной оптической стабилизацией изображения, в то время как существует еще программная электронная. Действие цифровой оптической стабилизации обеспечивается за счет программного обеспечения, которое позволяет снизить негативное влияние движения на фотографии.

Тем не менее, несмотря на ряд преимуществ, в некоторых случаях применение функции OIS бесполезно. В частности, речь идет о быстро движущемся объекте, который просто невозможно зафиксировать. Кроме того, если само устройство очень сильно трясется, то оптическая стабилизация изображения помогает лишь в некоторой степени. Это обусловлено тем, что функция не служит непосредственным препятствием дрожания камеры, она предназначена для нейтрализаций последствий этого дрожания. Изображение будет улучшено только если дёргается рука, которая держит мобильное устройство. Из этого следует, что оптическая стабилизация изображения более оправданна для видеосъемки по сравнению с фотографиями.

Следует отметить, что для применения функции OIS необходим модуль камеры большего размера, чем обычный. К примеру, такие увеличенные модули реализованы в таких девайсах, как Nokia 8 , Samsung Galaxy S8, Galaxy Note 8, Pixel 2 и LG G6, а также в «яблочных» iPhone 7 и Plus 6 Plus / 6s Plus. Интересно, что в компактных моделях iPhone функция OIS попросту отсутствует. Что касается смартфона-первопроходца, в котором была применена оптическая стабилизация изображения, то им стала модель смартфона Nokia Lumia 920, с подробными характеристиками которого можно ознакомиться . Также в нашем каталоге вы можете просмотреть спецификации множества мобильных аппаратов от ведущих производителей. Надеемся, что теперь при выборе смартфона вы будете обращать внимание на такой важный параметр камеры, как OIS.

Наверняка, каждый из нас слышал о том, что существует такое понятие, как стабилизация камеры. Как и почти мифические, но так популярные ныне режимы 4К, Protune, мало кто действительно понимает, что такое стабилизация, как она работает, и нужна ли стабилизация .

Давайте разберемся вместе.

Что такое стабилизация? Стабилизация изображения - это технология, применяемая в фото- и видеосъёмке, которая предотвращает смазывание изображения. Так называемая «шевеленка» на фото и видео - враг всех фотографов и операторов. Когда камера находится в руках, неизбежно смазывание кадра из-за неустойчивого положения рук, или любого движения оператора - ходьбы, бега, езды на велосипеде и т.д.

Стабилизированное изображение - это четкая картинка или плавное видео, без смазанных и размытых элементов.

Какая бывает стабилизация?

В современных камерах стабилизация бывает двух типов - цифровая и оптическая.

Цифровая стабилизация - программная технология, работающая с процессором камеры. Не предполагает использование в корпусе каких-либо дополнительных устройств. В действительности это работает так: снимается изображение большее по размеру, чем видимая часть фото, при смещении камеры видимая область изображения смещается вместе с камерой. До границ фактически снятого изображения. На матрице это выглядит так:

То, что видим мы без цифровой стабилизации:

То, что мы видим при включении стабилизации:

Таким образом, цифровая стабилизация обрезает видимое изображение по периметру примерно на 10%, и вы получаете стабилизированное изображение без эффекта смазанного кадра.

Оптическая стабилизация - технология, при которой линзы в объективе камеры смещаются в сторону, противоположную движению камеры. То есть, стабилизация достигается за счет того, что оптика камеры устраняет причину смазывания изображения.

Оптическая стабилизация показывает более высокие результаты, чем цифровая. Технология не влияет на качество фотографии и хорошо работает при любом увеличении (зуме). Но из-за нее неизбежно увеличение размера камеры, энергопотребления и ее стоимости.

Какая стабилизация применяется в камерах GoPro?