Mikä ero on optisen ja digitaalisen kuvanvakautuksen välillä?

Jos olet koskaan yrittänyt ottaa videon puhelimellasi kävelyn aikana, tiedät, että kuvan säilyttäminen on edelleen hankalaa. On olemassa siistiä tekniikkaa, joka on suunniteltu vähentämään tätä ravistelevaa vaikutusta, ja on olemassa kaksi eri lähestymistapaa sen toteuttamiseen.

Optinen kuvanvakautus tulee valokuvien maailmasta, jossa käytetään monimutkaisia ​​laitteistomekanismeja objektiivin sisällä pitääkseen kuvan edelleen ja mahdollistamalla terävän kuvauksen. Se on ollut jo pitkään, mutta sitä on mukautettu videoon ja äskettäin älypuhelimiin. Digitaalinen kuvanvakautus on enemmän ohjelmiston temppu, kuten “digitaalinen zoomaus”, mutta päinvastoin, aktiivisesti valitsemalla anturin oikea kuva oikeasta osasta, jotta se näyttää aiheelta ja kamera liikkuu vähemmän. Katsotaanpa, miten he molemmat toimivat, ja miten niitä sovelletaan uusimpiin valokuvaus gadgeteihin.

Optinen kuvanvakain: linssin vakaaja

How-To Geekissä on jo artikkeli, jossa selitetään, miten optinen kuvanvakautus toimii. Mutta täydellisyyden vuoksi me tiivistämme: optinen kuvanvakautus, jota kutsutaan lyhyeksi OIS: ksi ja jota kutsutaan myös "IS" tai "värähtelyn vähentämiseksi" (VR, ei suhteessa virtuaalitodellisuuteen), riippuu kameran tuotemerkistä. kaikki laitteistosta.

Kameran objektiivissa, jossa on optinen kuvanvakautus, on sisäinen moottori, joka liikkuu fyysisesti yhden tai useamman linssin sisällä objektiivin sisällä, kun kamera tarkentaa ja tallentaa kuvan. Tämä johtaa vakauttavaan vaikutukseen, joka estää objektiivin ja kameran liikkeen (esimerkiksi käden käden kättelystä) ja mahdollistaa terävämmän, vähemmän epäselvän kuvan tallentamisen. Tämä puolestaan ​​sallii valokuvien ottamisen pienemmässä valossa tai pienemmällä F-stop-arvolla samalla kun se on edelleen hyvin määritelty.

Tekniikka, joka menee tähän tavaraan, on hämmästyttävää. Se on super-pieni versio ulkoisesta laitteistosta, kuten monen akselin kippaukset, joita käytetään sellaisissa järjestelmissä kuin Steadicam-ne suuret olkalaukut, jotka olet nähnyt urheilutapahtumissa tai elokuvasarjoissa. Linssin tai kameran sisäisen vakautusjärjestelmän tulokset eivät ole yhtä dramaattisia kuin ulkoisilla gyroskooppisilla stabilisaattoreilla, mutta ne ovat edelleen melko vaikuttavia. Kamera, jossa on objektiivi, jossa on optinen kuvanvakautus, voi tallentaa selkeämpiä kuvia pienemmillä valonvoimakkuuksilla, ja samaa tekniikkaa voidaan käyttää pienen parannuksen aikaansaamiseen epäselvässä, häikäisevässä videokuvan tallennuksessa käsikameraan. Suurena haittapuolena on se, että optinen kuvanvakautus vaatii paljon ylimääräisiä komponentteja linssissä, ja OIS-laitteilla varustetut kamerat ja linssit ovat paljon kalliimpia kuin vähemmän monimutkaiset mallit.

Optinen kuvanvakautus oli rajoitettu huippuluokan still- ja videokameroihin. Mutta tekniikka on iteroitu tarpeeksi, jotta voit saada sen kuluttajatason DSLR- ja peilittömissä kameroissa. Se on jopa kutistunut niin, että OIS-objektiivi mahtuu älypuhelimen kameramoduuliin. Kyllä, se tarkoittaa, että joissakin älypuhelimissa on pieni, liikkuva lasielementti, joka on alle puolen tuuman paksuinen. Jos puhelimessasi on OIS-objektiivi, voit pitää yläpäätä korvalla, ravista sitä hieman ja kuulla jopa vakautuselementin kiertyvän takakameramoduulissa. (Um, älä tee tätä liian kovaa.)

Tässä on esimerkki puhelimen kameramoduulin pienestä OIS-elementistä. Huomaa, miten linssikokoonpanon yläosa voi liikkua itsenäisesti alla olevasta kuvakennosta.

Paljon pienempiä linssejä ja antureita käytettäessä puhelinten OIS-ominaisuus ei ole yhtä tehokas kuin suuremmissa kameroissa. Mutta se auttaa silti selkeämpiä valokuvia ja vähemmän häpeällistä videota. Joitakin merkittäviä puhelinmalleja, joissa on optinen kuvanvakautus, ovat iPhone 6+ ja uudemmat, Samsung Galaxy S7 ja uudemmat, LG G-sarja ja Googlen Pixel 2.

Manuaalinen kuvanvakautus: Videon rajaaminen sen vakauttamiseksi

Digitaalinen kuvanvakautus tehdään kaikki ohjelmistoissa. Jos olet perehtynyt optisen zoomauksen ja digitaalisen zoomauksen väliseen eroon (ts. Kuvan pikseleiden puhaltaminen ilman niitä parantamatta), se on samanlainen. Digitaalisella vakauttamisella on kuitenkin paljon välitöntä ja mitattavissa olevaa vaikutusta videoon.

Jos haluat vakauttaa häikäisemättömän ennalta tallennetun videon, voit rajata reunat, jotka liikkuvat jokaisen kehyksen ympärillä, ja johtaa videoon, joka näyttää vakaammalta. Se on optinen harhakuva: kun videota ravistellaan, kuvan kunkin kehyksen rajaa säädetään kompensoimalla ravistelua, ja näet ”videon” sileän raidan. Tämä edellyttää joko suurennusta kuvakehyksessä (ja uhraamalla kuvan laatua) tai suurentamalla itse kehystä (tuloksena on pienempi kuva, jossa on mustia reunoja).

Potilaiden videoeditorit voivat tehdä tämän manuaalisesti valmiina tallennuksena, kehyksittäin. Tässä on dramaattinen esimerkki lyhyen laukauksen tähden Star Wars Episode VII: sta.

Tämä on liioiteltu esimerkki vakauttavan vaikutuksen rajaamisesta, mutta se osoittaa, miten kuvan siirtäminen videokuvan ympärille suhteessa kohteeseen (alus) tai taustaan ​​voi johtaa tasaisempaan videoon. Tässä on kokoelma tyypillisempiä esimerkkejä todellisista aiheista.

Digitaalinen kuvanvakautus: ohjelmiston rajaus video sinulle

Lisäyksellä kehittyneitä ohjelmistoja tietokoneet voivat soveltaa tätä rajaus- ja siirtotekniikkaa videoon automaattisesti. Videoeditointiohjelmisto, kuten Adobe Premiere, Final Cut Pro ja Sony Vegas, voivat tehdä tämän, yleensä saavuttamalla vaikutuksen rajaamalla tai suurentamalla täysikokoista videota pienellä määrällä ja dynaamisesti vakauttamalla sen kehyksittäin. Tässä on esimerkki automaattisesta vakautusvaikutuksesta videoon, joka on suoritettu Final Cut Prossa (siirry kohtaan 3:34, jos sitä ei ole jo määritetty).

Samoin kuin optinen kuvanvakautus, tämä jälkikäsittelyohjelma on tulossa halvemmaksi ja jakautuvammaksi. Joissakin ilmaisissa videopalveluissa, kuten YouTubessa ja Instagramissa, on mahdollista käyttää myös perus-zoomaus- ja viljelystabilointia. On raja, kuinka paljon tätä vaikutusta voidaan soveltaa, koska sen on lähennettävä kameran tärinän kompensoimiseksi näyttämättä mustia alueita videokehyksen reunalle. Mitä enemmän lähennät, sitä pienempi on lopullisen videon laatu. Huomaa, että seuraava video vakiintuneen videokuvan (ylhäältä) kehys on pienempi kuin alkuperäisen ei-stabiloidun videon koko (alhaalla) vakauttamisvaikutuksen kannalta välttämättömän kasvun vuoksi.

Näin kuvanvakain voidaan soveltaa olemassa olevaan videoon. Yhdistä nyt liikkuva ja rajaus vakautustekniikka, pieni ylimääräinen huone kameran anturin pikseliverkossa, kun otat videota, ja erittäin kehittynyt ohjelmisto, joka havaitsee kuvan osat ja niiden liikkeen, ja voit tehdä vakauttamisen automaattisesti, oikealla videon tallennuksen yhteydessä! Tämä ohjelmisto tallentaa koko kuvan kameran anturille jokaiselle kehykselle, tunnistaa automaattisesti, miten kamera tärisee suhteessa ensisijaiseen kohteeseen ja taustaan, ja rajaa videon 4K: n tai 1080p: n kokoiseksi samalla, kun siirrät kuvaa ympärille kompensoidakseen liikkeen. itse kamera.

"Digitaalisen kuvan vakauttaminen" tarkoittaa sitä, että leikkaustyökaluja käytetään videoon automaattisesti ja välittömästi kameraan ilman, että videon tallennuksen jälkeen tarvitaan ylimääräisiä ohjelmistoja.

Tämä tekniikka ei vaadi ylimääräisiä liikkuvia osia linssimekanismissa, joten se on halvempaa valmistaa. Se ei ole yhtä teknisesti tehokas kuin optisesti stabiloitu linssi, koska tarvitset kehittyneempää tietokoneistettua käsittelyä, jotta rajaustyökalut voidaan käyttää reaaliajassa. Laitteiden ja ohjelmistojen oikean yhdistelmän ansiosta vaikutukset voivat olla dramaattisia. Tässä on video uusimmista digitaalisen kuvanvakautustekniikoista uudessa GoPro 7 -sarjassa.

Huomaa, että GoPro 7: llä, kuten sen edeltäjillä, ei ole liikkuvia vakautusosia itse kamerassa, eikä yllä oleva video ole vakiintunut ylimääräisellä ohjelmistolla, kuten Premiere tai Final Cut. Kaikki tämä video on otettu suoraan kamerasta, jolloin rajaus tapahtuu automaattisesti ravistelun ja tärinän kompensoimiseksi. Se ei ole täydellinen - se ei ole tarpeeksi hyvä, kun esimerkiksi poistetaan portaasta alaspäin pyöräillen pyörä, ja se asettaa noin 10%: n rajauksen videoruudulle. Mutta se on vaikuttava parannus ei-vakiintuneeseen kameraan ilman kustannuksia tai aikaa, joka tarvitaan OIS- tai ohjelmistovakauttamiseen. GoPro on ollut kamerassa digitaalinen kuvanvakautus Hero 5 -sarjan jälkeen, ja se on saatavana myös muissa kameroissa.

Myös digitaalinen kuvanvakautus voidaan soveltaa puhelimissa olevaan videoon. Google käytti pelkästään ohjelmistojärjestelmää alkuperäisessä Pixel-ohjelmassa (jota kutsutaan nimellä "EIS" sähköisen kuvanvakauttamiseksi), ja nyt useimmissa huippuluokan puhelimissa on ainakin jonkin verran digitaalista vakautusta, nimenomaan tai ei. Samsung toteaa, että Galaxy Note 8: ssa, Galaxy S9: ssä ja Galaxy S9 +: ssa, molemmat optiset ja digitaalista kuvanvakautusta käytetään samanaikaisesti. Digitaalisen kuvan vakauttamiseen liittyy kuitenkin yksi suuri haittapuoli: toisin kuin optista vakautusjärjestelmää, sitä ei voi soveltaa still-kuviin. Koska digitaalinen kuvanvakautus perustuu rajattujen still-kuvakehysten rajaamiseen, se ei vain toimi yhdellä kerrallaan.

Kuvan luotto: Canon, GoPro