Как включить стабилизатор изображения. Стабилизаторы изображений. Съемка на длинной выдержке

С того момента как в телефонах появились первые фотокамеры, между производителями мобильных устройств началась гонка фото-возможностей. Сперва она выражалась только в наращивании количества пикселей, но со временем производители начали улучшать камеру и другими способами. Одним из последних нововведений стало появление в смартфонах оптической стабилизации изображения, которая раньше встречалась только фотоаппаратах. В данной статье мы расскажем о том, что такое оптическая стабилизация, как она работает и для чего она нужна в смартфоне.

Для того чтобы разобраться с тем, что такое оптическая стабилизация в смартфоне необходимо объяснить значение нескольких смежных терминов. Начнем со стабилизации изображения.

Стабилизация изображения – это технология, которая пришла в смартфоны из фотоаппаратов и видеокамер. Она заключается в использовании различных способов для компенсации естественных движений камеры в руках оператора. Это позволяет получить более четкие кадры без использования штатива. Кроме этого, наличие стабилизации изображения позволяет использовать более длинную выдержку, что в свою очередь позволяет получать более яркую картинку в условиях плохой освещенности, например, при съемке ночью. Стабилизация изображения может работать на основе оптической или цифровой стабилизации.

Устройство камеры и 4-осевой оптической стабилизации в смартфоне Xiaomi Mi 5.

Оптическая стабилизация работает механически, она изменяет положение матрицы или отдельных элементов объектива таким образом, чтобы компенсировать движение камеры. Впервые оптическая стабилизация появилась в 1994 году, когда компания Cannon представила свою технологию OIS или Optical Image Stabilizer. Данная технология работала на основе специального стабилизирующего элемента объектива, позиция которого изменялась по двум осям согласно командам, которые приходили от сенсоров.

Vibration Reduction (VR) от Nikon;
Optical Steady Shot (OSS) от Sony;
Optical Stabilization (OS) от Sigma;
Vibration Compensation (VC) от Tamron;
Dual IS от Panasonic;

С приходом цифровых фотоаппаратов стало возможно стабилизировать изображение не только за счет работы отдельных элементов объектива, но и за счет движения матрицы. В результате начали появляться системы оптической стабилизации с подвижной матрицей. Первой такой системой стала Anti-Shake (AS) от Konica Minolta. Позже аналогичные системы стабилизации представили и другие производители фотоапаратов, например:

Super Steady Shot (SSS) от Sony;
Image Stabilizer (IS) от Olympus;
Shake Reduction (SR) от Pentax;

Цифровая стабилизация или EIS (Electronic (Digital) Image Stabilizer) – это второй способ стабилизации изображения. Она не требует механического движения и может работать по разным принципам, например, сдвиг матрицы может симулироваться за счет резервных пикселей. Для этого под стабилизацию изображения отводится около половины всех пикселей на матрице. Эти пиксели обычно не участвуют в создании изображения, информация с них используется только тогда, когда нужно стабилизировать картинку. В этом случае цифровая стабилизация работает за счет того, что картинка плавает по поверхности матрицы и камера корректирует это движение с помощью резервных пикселей. Данная технология используется в основном в цифровых видеокамерах.

В смартфонах оптическая стабилизация впервые появилась в 2012 году. Первопроходцем стал смартфон Nokia Lumia 920, который впервые получил объектив с оптической стабилизацией изображения (OIS). С тех пор оптическая стабилизация начала регулярно появляться во флагманских смартфонах. Сейчас же оптическая стабилизация встречается даже в смартфонах среднего ценового диапазона, например, она есть в таких моделях как:

Sony Xperia XA Ultra (14 тыс. руб.);
Samsung Galaxy A5 (2016) SM-A510F (14 тыс. руб.);
Sony Xperia XA2 Dual (16 тыс. руб.);
Samsung Galaxy A7 (2016) SM-A710F (20 тыс. руб.);
LG G6 32GB (24 тыс. руб.);

Стабилизаторы изображения применяются во всех цифровых фотоаппаратах. Они необходимы, ведь камеры в руках у пользователей в момент снимка часто находятся в движимом положении: легкое дрожание рук или другие возможные факторы, влияющие на неустойчивое положение камеры. Без стабилизации снимки всегда бы получались смазанными, для решения этой проблемы и были придуманы стабилизаторы изображения. Некоторые компании называют их компенсаторами колебаний.

Самый простой и доступный для понимания стабилизатор изображения – это штатив , вот только его использование часто невозможно. Он большой и неудобный, носить его с собой всегда и везде немыслимо. Его часто используют профессиональные фотографы для получения снимков на большой выдержке.

Есть также и программные приемы стабилизации картинки: уменьшение выдержки и увеличение светочувствительности (iso), однако на таком кадре может появиться зернистость. Но это уже не самые лучшие приемы, учитывая тот факт, что уменьшать выдержку часто нельзя из-за плохой освещенности.

Есть 2 системы стабилизации: цифровая, оптическая. Начнем по порядку.

Оптическая система стабилизации изображения

По названию можно догадаться, что речь идет о работе блока линз (оптика). Принцип прост: блок линз сдвигается на нужное расстояние в противоположную сторону движения камеры.

Сама по себе эта система хороша, она стоит дороже и технически является более сложной. Однако она имеет преимущества: стабилизированная картинка, которая попадает в видоискатель, передается и на матрицу, и в систему автофокуса.

Есть еще система стабилизации, основанная на перемещении матрицы фотоаппарата. Т.е. принцип тот же, только вместо блока линз объектива будет сдвигаться матрица на определенное расстояние при смещении камеры. Система имеет достоинства и недостатки. Плюс в том, что камера с такой системой стабилизации предполагает использование более дешевых сменных объективов (без системы оптической стабилизации). Минус – изображение передается в видоискатель и в систему фокусировки нестабилизированным, хотя матрица его «видит» стабилизированным (что важно). Однако при больших фокусных расстояниях такая система становится почти бесполезной, т.к. матрице приходится очень быстро сдвигаться в стороны, и она не успевает это делать.

Важно: на качество картинки оптический стабилизатор не влияет и работает неплохо даже при увеличении. Впрочем, он требует достаточно больших затрат энергии и является технически сложным, поэтому размеры камеры увеличиваются.

Цифровая стабилизация в фотоаппарате

Цифровая стабилизация не предполагает использования в корпусе дополнительных устройств. В данном случае задействуется процессор фотоаппарата и предварительно записанные программы. Однако при этом часть информации (по краям матрицы) исчезает.

По сути, изображение изначально снимается большее по размеру (больше, чем мы видим на фотографии) и при смещении камеры видимая область картинки может смещаться на матрице в противоположную сторону, но не далее фактически снятого изображения.

Звучит это сложно, но на самом деле все гораздо проще. Просто объяснить это сложно. Главное, что нужно извлечь: цифровая стабилизация предполагает использование программы и ресурсов процессора. По сути, в камере уже есть алгоритмы – они распознают сдвиг картинки и компенсируют его. При этом алгоритмы умны, и они легко определяют сдвиг картинки и движение объектов в кадре. То есть подвижные элементы никак не влияют на стабилизацию изображения.

Недостаток такой системы есть – это плохая совместная работа с цифровым увеличением. Если использовать зум камеры, то на изображении появятся помехи. Преимущество, впрочем, тоже есть. Во-первых, это снижение стоимости камеры. Во-вторых, отсутствие дополнительных аппаратов внутри самой камеры, что позволяет сделать ее более компактной.

Кое-что еще о стабилизации

Работа стабилизатора невозможна без сенсоров. Эти сенсоры чувствительны и фиксируют малейшее смещение фотокамеры и даже скорость смещения. При фиксации смещения они отдают сигналы процессору или приводам для смещения элемента стабилизации.

Самый первый стабилизатор (оптический) был использован компанией Canon в 1994 году. Он назывался Image Stabilization (IS).

Другие компании немного позже тоже стали применять эту технологию, вот только называли ее по-другому:

Optical Steady Shot (Sony);
Vibration Reduction (Nikon);
MEGA O.I.S (Panasonic).

Стабилизатор с подвижной матрицей был использован в 2003 году компанией Konica Minolta, называлась технология Anti-Shake.

Конкуренты подхватили технологию и тоже стали ее применять, назвав по-другому:

Super Steady Shot (Sony);
Image Stabilizer (Olympus);
Shake Reduction (Pentax).

Оптический или цифровой стабилизатор – какой лучше?

Здесь не может быть двух разных вариантов. Определенно, лучше всегда оптический стабилизатор изображения. По тестам (каким именно мы не знаем, просто так говорим) он показывает лучшие результаты. И вообще, убедиться в этом легко самостоятельно. Вам просто потребуется 2 фотоаппарата с разными системами стабилизации. Сделайте снимки на каждый из них, но при этом немного тряся в руках сам фотоаппарат. Результат будет очевидным.

Фотоаппараты с оптической системой стабилизации стоят дороже, и разница в цене полностью оправдана. Если есть возможность выбора между камерой с цифровой или оптической стабилизацией, всегда лучше выбирать последний вариант.

Пожалуйста, оцените статью:

Системы стабилизации изображения призваны компенсировать дрожание наших рук и, соответственно, помочь нам получить более резкую картинку. Существует два основных типа стабилизации: оптическая стабилизация внутри объектива и матричная стабилизация изображения . Давайте остановимся более подробно на первом типе и рассмотрим всю его подноготную.

Появление систем стабилизации внутри объективов уходит корнями в позднюю плёночную эпоху – 90-е годы прошлого века. В те лихие для нашего люда времена и появились первые объективы со стабилизатором на своём борту. Первопроходцем в этой стезе стала компания Canon, которая выпустила свой первый стабилизированный объектив с IS в 1995 г. (официальный анонс стабилизатора IS произошёл годом ранее). Nikon подтянулся лишь спустя 5 лет и анонсировал фирменную систему подавления вибраций VR лишь в 2000 г.

Почему стабилизатор решили разместить именно в корпусе объектива? Этому есть несколько логичных объяснений. Первое и самое важное – в 90-е годы все ещё снимали на плёночную технику и технологически намного легче было внедрить технологию, которая бы стабилизировала световой поток ещё в объективе, т.е. до того он попадал непосредственно на матрицу фотоаппарата. Согласитесь, ведь проще чтобы система проделала свою работы внутри линзы, а не пыталась переместиться рулон с 35-миллиметровой плёнкой.

Вторым аргументом в пользу стабилизатора внутри объектива была дороговизна цифровых фотокамер и их малая популярность. Да, спустя некоторое время, доживающая свои последние года, компания Konica-Minolta таки представила первую в своём роде систему матричной стабилизации изображения. Но она стала популярной только сейчас – во времена тотальной экспансии беззеркалок. Впрочем, об этом мы поговорим во второй главе.

Различные производители по-разному маркируют свои линзы, имеющие на борту стабилизатор изображения. Но по принципу действия они все схожи друг с другом:

Nikon - VR (Vibration Reduction)
Canon - IS (Image Stabilization)
Sony - OSS (Optical Steady Shot)
Panasonic - MEGA O.I.S. или Power O.I.S. (Optical Image Stabilizer)
Fujifilm – OIS (Optical Image Stabilizer)
Sigma - OS (Optical Stabilization)
Tamron - VC (Vibration Compensation)
Tokina – VCM (Vibration Compensation Module)

Давайте рассмотрим, как работает стабилизатор на борту фотокамеры, на примере системы IS от Canon. Для начала посмотрите эту анимацию:

Как видно, основную роль в процессе стабилизации изображения играет двояковогнутая линза, которая смещается при помощи электромагнитов в противоположную сторону относительно траектории движения объектива. Уровень смещения определяется датчиками угловой скорости, оснащёнными гироскопами, и управляется скоростным микроконтроллером (до 1000 считываний данных за секунду). Почему датчика именно 2, а не 5 или 10? Всё просто – первый отвечает за смещение по горизонтали, второй – по вертикали.

Так этот процесс выглядит на видео:

В результате проекция изображения остаётся неподвижной относительно матрицы фотоаппарата и на выходе мы получим качественную картинку без смаза.

Наиболее эффективно оптический стабилизатор будет работать на выдержках, близких к 1 / фокусное расстояние . Вы же помните правило, согласно которому выдержка напрямую зависит от фокусного расстояния? Например, вести комфортную съёмку с рук на 100 мм можно и нужно на выдержках 1/100 с и короче. Это без стабилизатора. При его непосредственном участии можно выиграть до 4-5 стопов и снимать уже не на 1/100 с, а на 1/20-1/25 с.

На коротких (менее 1/500 с) и на длинных (более 1/4 с) выдержках стабилизатор лучше выключать – он может только помешать вам сделать нужный кадр. В первом случае это связано с тем, что датчик стабилизатора изображения будет работать на пределах своих возможностей. Та и получить смаз на таких коротких значениях выдержки практически нереально.

На длинных выдержках стабилизатор тоже является бесполезным. Лучше воспользоваться штативом или установить фотоаппарат на какой-нибудь неподвижный объект. Когда камера установлена на штатив, включенный стабилизатор вполне может оказаться источником шевеленки. Это связанно с тем, что он может пытаться определить фантомные смещения и сам сгенерировать небольшую вибрацию. Конечно, маловероятно что такое может случиться, особенно с современными системами стабилизации, но бывает всякое.

Плюсы стабилизации внутри объектива:

Оптическая стабилизация внутри объектива считается более эффективной, особенно при использовании телеобъективов. Это связано с тем, что стабилизировать изображение на длинном фокусном расстоянии гораздо сложнее – датчик изображений должен совершать больше движений, чем ему позволяет конструкция и месторасположение.
Возможность выиграть от 1 до 5 стопов (в зависимости от поколения) при съёмке в условиях недостаточной освещённости.
При использовании оптической стабилизации внутри объектива изображение передаётся в видоискатель и на датчики автофокуса уже в стабилизированном виде, что позволяет лучше контролировать объект съёмки и более эффективно срабатывать автофокусу.

Минусы стабилизации внутри объектива:

Стабилизированные объективы стоят дороже и имеют бóльшие габариты.
В некоторых случаях стабилизатор может генерировать при работе посторонние звуки, что критично при съёмке видео.
Использование стаба может ухудшить боке.
В случае выхода следующего поколения стабилизатора, придётся покупать новый объектив – модуль системы стабилизации изображения не сменный.

На сегодняшний существует много разновидностей систем стабилизации внутри объективов. Это и Canon Hybrid IS , предназначаемый для макросъёмки, и Nikon VR Sport , который можно обнаружить на профессиональных телееобъективах, и другие узконаправленные вариации. Все эти системы предназначены для того, чтобы мы могли снимать на более длинных выдержках в условиях недостаточной освещённости и получать при этом резкую и не размытую картинку.

Оптическая стабилизация изображения – это технология, используемая для механической компенсации собственных угловых движений камеры с целью предотвращения смазывания картинки при съемке на больших выдержках. Встроенная в объектив система оптической стабилизации служит своеобразной заменой объективу в некотором диапазоне значений выдержки. Выигрыш от использования оптической стабилизации обычно составляет примерно 3 – 4 ступени экспозиции. Благодаря механизму оптической стабилизации в некоторых съемочных ситуациях фотограф может увеличить выдержку и спокойно снимать с рук.

Технология оптической стабилизации изображения появилась в 1994 году, когда компания Canon представила для массового рынка новую систему, получившую название OIS (Optical Image Stabilizer - оптический стабилизатор изображения). Схема этого оптического стабилизатора состояла из специальных линз, которые корректировали направление светового потока внутри объектива и электромагнитных приводов, отвечающих за отклонения этих самых линз.

Стабилизирующий элемент, встроенный в объектив, отличался подвижностью по вертикальной и горизонтальной осям. По команде с сенсора он отклонялся электрическим приводом таким образом, чтобы проекция изображения на светочувствительной пленке (или матрице) полностью компенсировала колебания фотоаппарата за время экспозиции. Благодаря такому решению при малых амплитудах колебаний камеры проекция всегда остается неподвижной относительно матрицы, что и обеспечивает изображению необходимую четкость.

Главной трудностью при создании такой оптической стабилизации являлось точная синхронизация дрожания рук фотографа и величины отклонения корректирующих линз. Однако в компании Canon успешно справились с решением этой проблемы. Правда, не обошлось и без некоторых недостатков. В частности, присутствие дополнительного оптического элемента в конструкции объектива снижает его светосилу.

Принципы работы системы оптической стабилизации, заложенные в начале 90-х годов, по большому счету остались неизменными вплоть до наших дней. За японской компанией потянулись и другие ведущие производители фототехники, которые представили свои системы оптической стабилизации изображения, получившие фирменные наименования:

Canon - Image Stabilization (IS)

Nikon - Vibration Reduction (VR)

Panasonic - MEGA O.I.S. (Optical Image Stabilizer)

Sony - Super Steady Shot

Sony Cyber-Shot — Optical SteadyShot

Sigma — Optical Stabilization (OS)

Tamron — Vibration Compensation (VC)

Pentax — Shake Reduction (SR)

Несмотря на разные названия и описания к этим системам, они основываются на одном подходе, но могут отличаться между собой степенью эффективности компенсации дрожания камеры. Кратко пройдемся по различным вариантам оптической стабилизации от известных компаний-производителей фотооборудования.

Canon

Компания Canon, являющаяся в некотором роде первопроходцем в области оптической стабилизации изображения, традиционно уделяет большое внимание реализации этой системы в своих объективах, предназначенных для зеркальных и компактных камер. Фирменные объективы с встроенной системой оптической стабилизации имеют пометку IS (Image Stabilizer). Система IS предусматривает наличие дополнительной группы линз, размещенных в средней части конструкции объектива. Электромагнитный привод позволяет мгновенно смещать одну из линз этой группы относительно оптической оси. Вибрация камеры фиксируется посредством двух пьезоэлектрических сенсоров, которые часто называют гироскопическими. Один из сенсоров обнаруживает горизонтальное смещение камеры, другой же, соответственно, отвечает за вертикальную плоскость.

Сигналы от гироскопических сенсоров обрабатываются микропроцессором, который определяет величину и направление смещения изображения относительно оптической оси объектива. Далее микропроцессор приводит в действие электромагнитный привод блока стабилизации, чтобы скорректировать положение изображения за счет смещения подвижной линзы по двум осям в плоскости, перпендикулярной оптической оси объектива. В результате, изображение может быть стабилизировано, снижается степень «размазывания» снимка. Тесты показывают, что система IS может быть эффективной при удлинении выдержек до 2 – 3 ступеней. При необходимости ее можно принудительно отключить.

Для осуществления качественной макросъемки компания Canon предлагает объективы с встроенной системой оптической стабилизации Hybrid IS. Вибрация и дрожание камеры существенно влияют на качество и четкость картинки при фотографировании небольших по размеру объектов. И стандартная система оптической стабилизации здесь не так эффективна. Новая технология оптической стабилизации Hybrid IS предусматривает добавление еще одного датчика угловой скорости для определения степени отклонения угла из-за эффекта дрожания рук, а также нового датчика ускорения, определяющего степень смещения объектива в линейной плоскости.

Нужно отметить, что смещение фотоаппарата в линейной плоскости очень сильно сказывается именно на качестве макросъемки. Теперь блок IS включает в себя уже четыре датчика, а не два, чтобы более эффективно компенсировать малейшие колебания цифрового фотоаппарата. Микропроцессор анализирует сигналы, поступающие с датчиков, и по специальному алгоритму формирует управляющие сигналы для смещения линзы стабилизатора посредством электромагнитного привода. Система Hybrid IS позволяет уменьшить влияние обеих типов «шевеленки», то есть как резкое изменение угла направления объектива в круговой плоскости, так и смещение фотокамеры в линейной плоскости.

Также японская компания применяет технологию оптической стабилизации Dynamic IS, перекочевавшую в фотокамеры из видеосъемки. Она используется в телевиках и широкоугольных объективах при съемке видеороликов. Динамический оптический стабилизатор изображения призван обеспечить получение более стабильной картинки при съемке видео за счет компенсации низкочастотных вибраций, таких как дрожание фотоаппарата или съемка с рук.

Nikon

Другие производители внедряют похожие технологические решения. В частности, компания Nikon в своих объективах использует систему оптической стабилизации Vibration Reduction (VR). Тут также применяется дополнительная группа линз с подвижным элементом, а величина и направление смещения камеры в процессе экспонирования снимка вычисляются микропроцессором. Он обрабатывает данные, поступающие с двух гироскопических сенсоров с частотой примерно 1000 значений в секунду. В случае необходимости микропроцессор посредством двух электроприводов управляет смещением подвижной линзы относительно ее центрального положения.

Система VR активируется автоматически при нажатии фотографом кнопки спуска наполовину. Когда кнопка спуска нажата наполовину, стабилизатор изображения работает менее эффективно и подавляет лишь небольшие вибрации для комфортной компоновки кадра в видоискателе или на ЖК-дисплее. В момент же полного нажатия на кнопку спуска подвижная линза мгновенно устанавливается в центральное положение, что позволяет уже максимально эффективно компенсировать вибрации камеры.

Таким образом, в процессе экспонирования снимка включается режим максимально точной компенсации вибраций, обеспечивающий получение более четкой картинки. Использование системы VR позволяет в несколько раз увеличить длительность выдержки. Различные модификации этого механизма оптической стабилизации (VR и VR II) применяются в широком спектре объективов, выпускаемых для зеркальных фотоаппаратов Nikon.

Panasonic

Panasonic применяет систему оптической стабилизации под названием MEGA O.I.S, которая изначально разрабатывалась специалистами компании для фирменных видеокамер, но затем была адаптирована под фототехнику. В частности, для использования в цифровых фотоаппаратах линейки Lumix со сменной оптикой. Для компенсации смещения проецируемого через объектив изображения относительно светочувствительной матрицы оптическая система дополняется группой линз с подвижным элементом. Зафиксировав вибрацию фотоаппарата, встроенный гироскопический датчик подает сигнал к микропроцессору для расчета коррекции. Затем на основе полученных данных микропроцессор смещает линзу стабилизатора таким образом, чтобы свет направлялся точно к матрице. Весь этот процесс занимает считанные доли секунды.

Обладатели фотоаппаратов Lumix, оснащенных системой MEGAO.I.S., могут переключать режимы работы стабилизатора. Первый режим предусматривает постоянную работу оптического стабилизатора, а второй – предполагает, что система стабилизации включается только в момент нажатия на спусковую кнопку. Естественно, поддерживается возможность полного отключения системы стабилизации в тех случаях, когда это диктуется условиями съемки или желанием фотографа.

У компании Pentax имеется своя фирменная система стабилизации под названием Shake Reduction (SR). Впервые для коммерческого пользования она была представлена в 2006 году, когда компания запустила в продажу компактный 8-мегапиксельный цифровой фотоаппарат Optio A10. Позже Pentax начала использовать данную систему стабилизации не только в своих компактных, но и в зеркальных цифровых камерах.

Технология Shake Reduction основана на сдвиге матрицы фотоаппарата. В этом случае по вертикали и горизонтали сдвигается уже не подвижная линза стабилизатора, а светочувствительная матрица фотоаппарата.

Такая система стабилизации не влияет на светосилу объектива или стоимость оптики, стабилизатор один и находится в корпусе фотоаппарата, потребляет меньше энергии, чем системы фокусировки встроенные в объектив.

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.