Apakah Perbezaan Antara Penstabilan Imej Optik dan Digital?

Sekiranya anda pernah cuba mengambil video pada telefon anda semasa berjalan, anda tahu bahawa imej masih tetap rumit. Ada beberapa teknologi yang direka untuk mengurangkan kesan yang lemah, dan terdapat dua pendekatan yang berbeza untuk melaksanakannya.

Penstabilan imej optik berasal dari dunia fotografi yang masih lagi, menggunakan mekanisme perkakasan yang kompleks di dalam sebuah kanta untuk mengekalkan imej dan membolehkan penangkapan tajam. Sudah lama, tetapi telah disesuaikan untuk video dan baru-baru ini ditapis untuk telefon pintar. Penstabilan imej digital lebih merupakan helah perisian, seperti "zum digital" tetapi sebaliknya, secara aktif memilih bahagian imej yang betul pada sensor supaya ia kelihatan seperti subjek dan kamera bergerak kurang. Mari kita lihat bagaimana kedua-dua mereka bekerja, dan bagaimana mereka sedang digunakan dalam alat fotografi terkini.

Penstabilan Imej Optik: Penstabil untuk Lensa anda

How-To Geek sudah mempunyai artikel yang menjelaskan bagaimana penstabilan imej optik berfungsi. Tetapi demi kesempurnaan, kita akan meringkaskan: penstabilan imej optik, disebut sebagai OIS untuk pendek dan juga disebut "IS" atau "pengurangan getaran" (VR, tidak ada kaitan dengan realiti maya) bergantung pada jenama kamera, semua mengenai perkakasan.

Lensa kamera dengan penstabilan imej optikal mempunyai motor dalaman yang secara fizikal memindahkan satu atau lebih elemen kaca di dalam kanta semasa kamera memfokus dan merekodkan pukulan. Ini menghasilkan kesan penstabilan, mengimbangi gerakan lensa dan kamera (dari goncangan tangan pengendali, sebagai contoh) dan membolehkan imej yang lebih tajam, kurang kabur direkodkan. Ini, seterusnya, membolehkan foto diambil dalam cahaya yang lebih rendah atau dengan nilai F-stop yang lebih rendah sementara masih jelas.

Kejuruteraan yang masuk ke dalam perkara ini sangat mengagumkan. Ia versi perkakasan luar super seperti gimbal berbilang paksi yang digunakan pada sistem seperti Steadicam-pendakap kamera bahu besar yang mungkin anda lihat pada acara sukan atau set filem. Keputusan dari sistem penstabilan dalam-kamera atau penstabilan dalam kamera tidak begitu dramatik seperti yang anda dapatkan dari penstabil giroskopik luaran, tetapi ia masih cukup menarik. Kamera dengan lensa yang memaparkan penstabilan imej optik dapat menangkap imej pegun yang lebih jelas pada tahap cahaya yang lebih rendah daripada satu tanpa, dan teknologi yang sama boleh digunakan untuk membuat sedikit peningkatan dalam kesan kabur, berguncang merakam video pada kamera pegang tangan. Kelemahan besar ialah penstabilan imej optik memerlukan banyak komponen tambahan dalam lensa, dan kamera dan kanta yang dilengkapi OIS jauh lebih mahal daripada reka bentuk kurang kompleks.

Penstabilan imej optik digunakan untuk dihadkan pada kamera masih tinggi dan kamera video. Tetapi teknologi telah cukup terulang sehingga anda boleh mendapatkannya di DSLR peringkat pengguna dan kamera mirrorless sekarang. Ia bahkan telah merosot sehingga lensa OIS dapat dimuatkan ke dalam modul kamera telefon pintar. Ya, ini bermakna ada unsur kaca kecil yang bergerak di beberapa telefon pintar yang berada di bawah setengah inci tebal. Jika telefon anda mempunyai lensa OIS, anda boleh memegang ujung atas sehingga telinga anda, goncangkannya sedikit, dan juga mendengar bunyi rattle elemen stabil di sekitar dalam modul kamera belakang. (Um, jangan lakukan ini terlalu keras.)

Berikut adalah contoh elemen OIS kecil modul kamera telefon. Perhatikan bagaimana bahagian atas pemasangan lensa boleh bergerak secara bebas daripada sensor imej di bawah.

Dengan lebih banyak kanta dan sensor yang lebih kecil, ciri OIS pada telefon tidak sama seperti kamera yang lebih besar. Tetapi ia masih membantu anda untuk mengambil gambar yang lebih jelas dan video kurang gemetar. Sesetengah reka bentuk telefon terkenal yang memaparkan penstabilan imej optik termasuk iPhone 6+ dan kemudian, Samsung Galaxy S7 dan kemudian, siri LG G, dan Pixel 2 Google.

Penstabilan Imej Manual: Video Tanaman Untuk Menstabilkannya

Penstabilan imej digital semuanya dilakukan dalam perisian. Jika anda biasa dengan perbezaan antara zoom optik dan zum digital (iaitu, meniup piksel pada imej tanpa memperbaikinya), ia serupa. Tetapi penstabilan digital mempunyai kesan yang lebih cepat dan terukur pada video.

Untuk menstabilkan video pra-rakaman yang goyah, anda boleh memangkas bahagian-bahagian di sempadan yang "bergerak" di setiap bingkai, menghasilkan video yang kelihatan lebih stabil. Ia adalah satu ilusi optik: sementara video itu berselerak, tanaman setiap bingkai imej diselaraskan untuk mengimbangi guncangan, dan anda "melihat" trek lancar video. Ini memerlukan sama ada zoom dalam pada bingkai imej (dan mengorbankan kualiti imej) atau mengezos bingkai itu sendiri (mengakibatkan imej yang lebih kecil dengan sempadan hitam yang bergerak).

Editor video pesakit boleh melakukan ini secara manual dengan rakaman selesai, bingkai mengikut bingkai. Berikut adalah contoh dramatik pada pukulan pendek dari Star Wars Episode VII.

Ini adalah contoh penanaman yang dibesar-besarkan untuk kesan penstabilan, tetapi ia menunjukkan bagaimana menggerakkan imej di sekitar bingkai video berbanding sama ada subjek (kapal) atau latar belakang yang boleh menghasilkan video yang lebih lancar. Berikut adalah koleksi contoh yang lebih tipikal dengan subjek dunia nyata.

Penstabilan Imej Digital: Video Penangkapan Perisian Untuk Anda

Dengan penambahan perisian canggih, komputer boleh menggunakan teknik penanaman dan pindah ini secara automatik. Perisian penyuntingan video seperti Adobe Premiere, Final Cut Pro, dan Sony Vegas boleh melakukan ini, umumnya mencapai kesan dengan menanam atau zum pada video bersaiz penuh sedikit dan secara dinamik menstabilkan frame-by-frame. Berikut adalah contoh kesan penstabilan automatik pada video, dilakukan di Final Cut Pro (langkau ke 3:34 jika belum ditetapkan).

Sama seperti penstabilan imej optikal, perisian pasca pemprosesan ini menjadi lebih murah dan lebih banyak diedar. Ia juga mungkin menggunakan penstabilan zoom-dan-pokok asas yang dibina ke dalam beberapa perkhidmatan video percuma, seperti YouTube dan Instagram. Terdapat had untuk berapa banyak kesan ini boleh digunakan kerana ia perlu mengezum masuk untuk mengimbangi penggambaran kamera tanpa menunjukkan kawasan hitam di pinggir bingkai video. Semakin banyak anda mengezum, semakin rendah kualiti video akhir akan menjadi. Ambil perhatian bahawa video berikut bingkai rakaman yang stabil (atas) adalah lebih kecil daripada bingkai penuh video asli yang tidak stabil (bawah) disebabkan oleh tanaman yang diperlukan untuk kesan penstabilan.

Jadi itulah bagaimana penstabilan imej boleh digunakan untuk video yang sedia ada. Kini, menggabungkan teknik penstabilan bergerak dan penanaman, ruang tambahan sedikit pada grid pixel sensor kamera semasa mengambil video, dan perisian super-maju yang mengesan bahagian-bahagian imej dan gerakan mereka, dan anda boleh melakukan penstabilan secara automatik, betul kerana video sedang dirakam! Perisian itu merekodkan keseluruhan imej pada sensor kamera untuk setiap bingkai, secara automatik merasakan bagaimana kamera itu gemetar berhubung dengan subjek utama dan latar belakang dan menanam video turun ke saiz 4K atau 1080p sambil menggerakkan imej sekitar untuk mengimbangi pergerakan kamera itu sendiri.

Itulah yang "penstabilan imej digital" bermaksud: menggunakan alat tanaman untuk video, secara automatik dan segera dalam kamera, tanpa memerlukan perisian tambahan selepas video direkodkan.

Teknologi ini tidak memerlukan bahagian bergerak tambahan dalam mekanisme kanta, menjadikannya lebih murah untuk menghasilkan. Ia tidak cekap secara teknikal sebagai kanta optik yang stabil, kerana anda memerlukan lebih banyak pemprosesan berkomputer yang lebih maju untuk menggunakan alat penanaman dalam masa nyata. Tetapi dengan gabungan yang tepat perkakasan dan perisian, kesannya boleh dramatik. Berikut adalah video teknik penstabilan imej digital terkini dalam siri GoPro 7 baru.

Perhatikan bahawa GoPro 7, seperti pendahulunya, tidak mempunyai sebarang bahagian penstabilan bergerak dalam kamera itu sendiri, dan video di atas tidak stabil dengan perisian tambahan seperti Premiere atau Final Cut. Semua video itu diambil secara langsung dari kamera, dengan tanaman digunakan secara automatik untuk mengimbangi gegaran dan getaran. Ia tidak sempurna - ia tidak cukup baik untuk menghapuskan sepenuhnya goncang dari basikal yang menurunkan satu set tangga, contohnya, dan ia meletakkan kira-kira 10% tanaman pada bingkai video. Tetapi ia adalah peningkatan yang mengagumkan ke atas kamera yang tidak stabil, tanpa perbelanjaan atau masa yang diperlukan untuk OIS atau penstabilan perisian sahaja. GoPro mempunyai penstabilan imej digital dalam kamera sejak siri Hero 5, dan ia juga tersedia pada kamera tindakan lain.

Penstabilan imej digital boleh digunakan untuk video pada telefon juga. Google menggunakan sistem hanya perisian pada Pixel asal (dirujuk sebagai "EIS" untuk "penstabilan imej elektronik"), dan kini kebanyakan telefon mewah mempunyai sekurang-kurangnya beberapa tahap penstabilan digital yang digunakan, secara eksplisit atau tidak. Samsung menyatakan bahawa pada Galaxy Note 8, Galaxy S9 dan Galaxy S9 +, kedua-dua optik dan penstabilan imej digital digunakan pada masa yang sama. Tetapi terdapat satu kelemahan besar untuk penstabilan imej digital: tidak seperti sistem penstabilan optik, ia tidak boleh digunakan untuk imej pegun. Oleh kerana penstabilan imej digital bergantung pada pemotongan siri bingkai video yang masih ada, ia tidak berfungsi pada satu masa pada satu masa.

Kredit imej: Canon, GoPro