Стабилизатор изображения при фотографировании

Фотосъемка

Оптической стабилизацией изображения называется не только процесс, но и технология, используемая в фото и видеокамерах. Ее предназначение — предотвращение «размазывания» кадров, особенно при съемке с большими выдержками. Эффект достигается механической компенсацией движений камеры.

Системы, отвечающие за процесс, ограничены в возможностях, но во многих случаях полезны для качества фото. Ведь устройства для их получения стали легкими, штатив используется далеко не часто. Оптическая стабилизация делает несущественными сопутствующую дрожь рук, иные факторы, оказывающие влияние на четкость картинки.

Изобретение системы стабилизации изображения

Что такое стабилизатор изображения в фотоаппаратах

Для разрешения проблем съемки без штатива в современных фотоаппаратах предусмотрена специальная система. Она состоит из несколько частей и элементов, отвечающих за процесс, под общим наименованием — стабилизатор изображения. Иногда применяют другое называние, а именно — компенсатор колебаний.

Штатив столь же хорошо справляется с задачей. Но у него большие размеры, в связи с чем всегда брать его с собой невозможно. Стабилизация возможна и при уменьшении выдержки до периода, соответствующему обратной величине фокусного расстояния. А также, если увеличить чувствительность, что чревато появлением зернистости на кадре. Но в ситуации, когда уровня освещенности не хватает, выдержка уменьшению не подлежит.

Оригинальный механизм стабилизации

Зачем нужна стабилизация изображения

Применение рассматриваемого процесса по отношению к изображению в фотокамерах необходимо. Стабилизация ставит целью достижения такого же эффекта, если бы прибор устанавливался на штативе. Технология заменяет увеличение выдержки в условиях повышенной маневренности фотоаппарата. Можно проводить съемку, держа устройство в руках:

  • при не очень хорошем освещении;
  • когда фокусные расстояния значительны;
  • в условиях повышения чувствительности матрицы, что обычно влечет увеличение уровня шумов.

Цифровая стабилизация изображения — это метод его обработки, когда компенсируется движение не только камеры, но и объекта. Достигаясь отчасти или на 100 %, он позволяет улучшить кадр, уменьшить смазанность деталей. Ниже рассмотрим, что по сути такое оптическая стабилизация и какая у этого процесса разница с цифровой технологией.

Стабилизация в камере Олимпус

Как измеряется эффективность стабилизации

Процесс рассматриваемой корректировки сравним с увеличением продолжительности выдержки. Но это возможно не более, чем в 16 раз. Наибольшее значение достигается при:

  • повышенной вероятности смещения камеры;
  • длительной выдержке;
  • большом фокусном расстоянии объектива.

Обратите внимание! Если говорить о видео, за случайными сдвигами камеры следует колебание серии кадров. В телескопах такие условия возникают при толчках линз. При регистрации объектов возникают осложнения, ведь их изображения смещаются от нормы на фокальной плоскости.

Работа стабилизатора в фотокамере

Первое, на чем основано функционирование стабилизирующей системы, это наличие сенсоров. В их работе применяется принцип гироскопа и акселерометра. Эти датчики засчитывают поворотные углы и скорости случайных движений камеры. Затем подают команды приводам для воздействия на стабилизирующую деталь объектива или матрицу с целью ее отклонения. В электронных (цифровых) системах для расчета применяются процессоры. На основании полученного результата сдвиг устраняется.

Процесс корректировки предполагает три режима.

  1. Кадровый или однократный (Shoot only), действующий лишь при съемке. Система активируется в период экспозиции, что считается дающим наибольший эффект. Ведь предусматривается наименьшее число сдвигов при коррекции.
  2. Непрерывный (Continuous), постоянно работающий. Это облегчает фокусировку при сложных обстоятельствах. Но эффективность может оказаться не так высока. Ведь при экспозиции корректирующий элемент зачастую уже смещен. Диапазон исправлений уменьшается. Другой недостаток — большое потребление энергии. Аккумулятор быстрее теряет заряд.
  3. Панорамирование (Panning). Компенсации подлежат лишь колебания по вертикали.
Система и схема действия стабилизации

Типы стабилизации изображения, что лучше выбрать

Оптический и цифровой стабилизатор — два типа систем. В первом методе процесс связан с подвижной матрицей, а во втором — с работой электроники. Технология применения OIS (Optical Image Stabilizer) относительно оптики проходила презентацию в 1994 году. А в 2003 впервые применили Anti-Shake (антитряску) для цифровых фотоаппаратов. Стабилизатор изображения, оптический или цифровой, а также: что лучше выбрать, как вопрос, требуют понимания процессов. Есть несколько решений, а именно:

  • оптический вариант;
  • матричная компенсация колебаний;
  • электронная или цифровая технология.

Как оптическая, так и матричная типы стабилизаций основаны на том, что в объектив либо фотографический аппарат вмонтированы датчики: гироскопы и акселерометры. Подача ими сигнала на приводы смещает деталь объектива или матрицу. В электронном или цифровом типе процессор рассчитывает параметры, затем устраняет смещение.

Производящие компании снабжают свои устройства какой-то одной разновидностью систем. Но не исключено и появление камер с двумя типами стабилизирующего элемента. Начало этому уже положено.

Объектив с оптическим стабилизатором изображения

Цифровая — IS и VR

Различные компании применяют отличающиеся одно от другого наименования процесса. Его называют стабилизацией изображения (IS) или оптической (OS), понижением вибрации (VC), оптически устойчивым кадрированием (OSS). Цифровая фото стабилизация приводит к тому, что 40 % пикселей матрицы не задействована в создании картинки, так как отведена для стабилизации. Аббревиатура IS и VR означает в переводе с английского «стабилизацию изображения» и «уменьшение вибрации».

Обратите внимание! Хотя это системы с одним и тем же технологическим процессом, но от разных разработчиков.

Когда видеокамера или фотоаппарат дрожит, изображение плавно перемещается по матрице. Процессор отмечает эти случайные движения и корректирует ситуацию резервными пикселями. В итоге непроизвольные малые колебания компенсируются. Электронная кадровая стабилизация используется в цифровых видео и фотокамерах, у которых небольшие матрицы, 0,8 или 1,3 Мп.

Качество работы подобных систем проигрывает по сравнению с другими типами. Но из-за отсутствия дополнительных механических частей принцип обходится дешевле. Цифровой фото и видео стабилизатор соответствует технологии под названием EIS или Electronic Image Stabilizer. Она же — Digital или цифровая стабилизация.

Итак, сдвиг вычисляется процессором посредством имеющихся в фотографическом аппарате программ. По краям матрицы информация отчасти теряется. То есть, снимая большую картину, получаем лишь центральную ее область на фотографии. Если камера шевелится, видимая зона может смещаться на матрице в противоположном направлении, но в рамках всего снимаемого.

Обратите внимание! У относительно дешевых устройств в резерв уходит часть пикселей, что снижает четкость. А в дорогих применяются те части матрицы, которые не участвуют в формировании картины. Сдвиг анализируется по алгоритмам, способным его распознать и скомпенсировать.

Чтобы картинка в результате не дергалась, требуется включение в стабилизатор функций, отличающих перемещающийся объект от смещений самой камеры. Так динамические части снимаемой картины не будут оказывать влияния на процесс стабилизации. В числе «минусов» метода отмечают плохую совместимость с цифровым увеличением. Тогда появляются помехи.

Оптическая стабилизация в объективе

Стабилизирующая деталь, будучи размещенной в объективе, наделена подвижностью по вертикальной и горизонтальной осям. При этом от гироскопических датчиков поступают команды, в результате которых она отклоняется через электрический привод. Параметры смещения таковы, что проекция на матрице (ранее — пленке) целиком исправила ситуацию нестабильности положения фотографического аппарата в период экспозиции. Итогом является неподвижность проекции относительно матрицы при небольших амплитудах колебаний устройства. Фотография получает требуемую четкость.

При оптической разновидности стабилизации процесс реализуется не в аппарате, а лишь в объективе. Nikon и Canon исследовали этот аспект одновременно, представив результаты в 1994 и 1995 годах соответственно. Технологический метод OIS и что это такое означает: в объектив включен дополнительный элемент. Эта деталь смещается электрическим приводом системы, проекция на матрице (пленке) делает стабильной работу устройства. Смазанность фото исключается тем, что одна неподвижна по отношению к другой.

Оптический стабилизатор в конструкции фотоаппарата

Сначала первые системы были двуосные, сдвигали изображение по вертикальным и горизонтальным плоскостям. Они стабилизировали непроизвольные движения при выдержке, которая была продолжительнее возможной на 2 ступени. Сейчас элементы стабилизации более продвинуты, обеспечивая 5 ступеней. Появились системы с 4 осями. Они компенсируют не только горизонтальные и вертикальные смещения, дрожание рук, но и обеспечивают съемку при ходьбе.

Реализованная идея не лишена недостатков. А именно, некоторое снижение светосилы. А также подобные объективы довольно дорого стоят. Производители Canon, Nikon, Panasonic были вдохновлены на собственные разработки. Оптический фото стабилизатор хорошо себя зарекомендовал в камерах и объективах многих моделей.

Интересно! При изготовлении пленочных фотоаппаратов не было другой возможности бороться с их непроизвольными движениями. Но в цифровых устройствах есть другой выход — смещать сам матричный сенсор.

Стабилизация на матрице

Премьера разработки, изначально действующей в фотоаппарате Dimage A1, осуществилась в 2003 году с подачи компании Konica Minolta. По сути метод компенсирует движения фотографического устройства не встроенным в объектив элементом, а самой матрицей. При этом та закреплена на подвижной платформе. Объектив обходится дешевле, упрощается по конструкции, приобретает надежность. Стабилизация достигается при любой оптике. К примеру, она сменная в зеркальных устройствах. Применение сдвига матрицы отличается от оптической системы тем, что:

  • не добавляет искажений визображение;
  • влияние на светосилу объектива теперь может полностью отсутствовать.

Но подобный метод стабилизации дает меньший эффект по сравнению с оптическим способом. Anti-Shake снижается при увеличении фокусного расстояния у объектива. Ведь матрице придется двигаться чрезмерно быстро, а требуемая амплитуда смещений велика. В результате она не успевает за проекцией. А также большая точность срабатывания требует знания фокусного расстояния. Старые трансфокаторы функционально ограничены в применении к процессу. Фокусировка на мини-дистанциях при макросъемке дает неэффективный результат.

Системы имеют различные наименования у производителей. К примеру, у Olympus это IS — стабилизация изображения. Sony называет метод SSS (Super Steady Shot или супер-устойчивый кадр), Konica Minolta — Anti-Shake (AS); а Pentax — уменьшением тряски (SR). Внутрикамерная (или матричная) стабилизация реализуется в самом фотоаппарате. Матрица подстраивается под проекцию, а не наоборот. Технология продолжает прогрессировать, в результате чего совершенствуется. Поэтому стоит надеяться, что недостатки метода будут устранены.

Типы стабилизации

Внешний стабилизатор

Штатив применяется, как дополнительное средство стабилизации камер. В продаже имеется разнообразный ассортимент различных конструкций. Это ручной вариант, монопод, тренога. К приспособлению предъявляется ряд требований.

  1. Материал изготовления — это металл или пластик. Первый тяжелый, его трудно перемещать, а также он дороже по стоимости. Но устойчивость значительная.
  2. Высота выдвижения связана с качеством стабилизации. Что это может значить? Чем она больше, тем вероятнее задрожит камера.
  3. Ножки должны иметь хорошую фиксацию.

Обратите внимание! Используя штативы, необходимо отключать стабилизацию, предусмотренную в фотоаппарате. Ведь в подобных условиях система может дать сбой, ухудшив кадр.

Утяжеляя тем или иным способом фотоаппарат, можно создать стабилизатор своими руками. Есть много вариантов обеспечения подобной устойчивости. Но при этом основная цель — достичь хороших ее показателей за счет веса.

Трехосевой внешний стабилизатор — штатив

Рассмотренный ряд технологий применяется не только в фотокамерах, но и в съемке видео, биноклях, телескопах. Действительно, исключить влияние движения устройства на кадр можно с помощью внешних приспособлений типа штатива или при использовании встроенной стабилизации. Различные решения успешно разработаны и внедрены в процессы, связанные с фотосъемкой. Но технология продолжает развиваться. Так компания Olympus выпускает стабилизирующие объективы, дополняющие матричную компенсацию.

В итоге можно отметить серьезную помощь подобных систем в получении качественных фото. При этом сложные условия процесса съемки не мешают созданию четкости. Лучшее сочетание — оптика с большой светосилой, дополненная стабилизацией. Не следует экономить на этих двух характеристиках, если хочется получить отличный результат. Особенно важна рассмотренная здесь технология при длиннофокусных объективах.

Оцените статью
Добавить комментарий