Ποια είναι η διαφορά μεταξύ οπτικής και ψηφιακής σταθεροποίησης εικόνας;

Αν έχετε προσπαθήσει ποτέ να τραβήξετε βίντεο στο τηλέφωνό σας ενώ περπατάτε, γνωρίζετε ότι η διατήρηση της εικόνας είναι ακόμα δύσκολη. Υπάρχει κάποια τακτοποιημένη τεχνολογία που έχει σχεδιαστεί για να μειώσει αυτό το φαινόμενο του shaky cam και υπάρχουν δύο διαφορετικές προσεγγίσεις για την εφαρμογή του.

Η οπτική σταθεροποίηση εικόνας προέρχεται από τον κόσμο της φωτογραφίας, χρησιμοποιώντας σύνθετους μηχανισμούς υλικού μέσα σε ένα φακό για να κρατήσει την εικόνα ακόμα και να επιτρέψει μια αιχμηρή σύλληψη. Έχει περάσει εδώ και πολύ καιρό, αλλά έχει προσαρμοστεί για βίντεο και πρόσφατα έχει μινιατούρα για smartphones. Η ψηφιακή σταθεροποίηση εικόνας είναι περισσότερο ένα λογισμικό τέχνασμα, όπως ένα "ψηφιακό ζουμ" αλλά αντίστροφα, επιλέγοντας ενεργά το σωστό μέρος μιας εικόνας σε έναν αισθητήρα για να φανεί σαν το θέμα και η κάμερα κινείται λιγότερο. Ας ρίξουμε μια ματιά στο πώς λειτουργούν και οι δύο και πώς εφαρμόζονται τα τελευταία gadgets φωτογραφίας.

Οπτική σταθεροποίηση εικόνας: Σταθεροποιητής για το φακό σας

Πώς-To Geek έχει ήδη ένα άρθρο που εξηγεί πώς λειτουργεί η οπτική σταθεροποίηση εικόνας. Αλλά για λόγους πληρότητας, θα συνοψίσουμε: Η οπτική σταθεροποίηση εικόνας, που αναφέρεται ως OIS για σύντομη και ονομάζεται επίσης "IS" ή "μείωση των κραδασμών" (VR, καμία σχέση με την εικονική πραγματικότητα) ανάλογα με το εμπορικό σήμα της κάμερας, είναι όλα σχετικά με το υλικό.

Ένας φακός κάμερας με οπτική σταθεροποίηση εικόνας έχει έναν εσωτερικό κινητήρα που κινεί φυσικά ένα ή περισσότερα από τα γυάλινα στοιχεία μέσα στον φακό καθώς η κάμερα εστιάζει και καταγράφει τη λήψη. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα σταθεροποιητικό αποτέλεσμα, αντισταθμίζοντας την κίνηση του φακού και της κάμερας (για παράδειγμα από το κούνημα των χεριών του χειριστή) και επιτρέποντας την καταγραφή μιας πιο έντονης και λιγότερο θολής εικόνας. Αυτό, με τη σειρά του, επιτρέπει τη λήψη φωτογραφιών σε χαμηλότερο φως ή με χαμηλότερη τιμή F-stop ενώ εξακολουθεί να είναι καλά καθορισμένη.

Η μηχανική που πηγαίνει σε αυτά τα πράγματα είναι εκπληκτική. Είναι μια υπερβολικά μικρή έκδοση του εξωτερικού υλικού, όπως τα πολυζυγισμένα αντίζυγα που χρησιμοποιούνται σε συστήματα όπως το Steadicam - εκείνα τα μεγάλα βραχίονες κάμερας τοποθετημένα στον ώμο που μπορεί να έχετε δει σε αθλητικά γεγονότα ή σύνολα ταινιών. Τα αποτελέσματα από ένα σύστημα σταθεροποίησης μέσα στο φακό ή μέσα στη φωτογραφική μηχανή δεν είναι τόσο δραματικά όσο αυτά που παίρνετε από εξωτερικούς γυροσκοπικούς σταθεροποιητές, αλλά είναι ακόμα αρκετά εντυπωσιακά. Μια κάμερα με φακό που διαθέτει οπτική σταθεροποίηση εικόνας μπορεί να καταγράψει σαφέστερες ακίνητες εικόνες σε χαμηλότερα επίπεδα φωτισμού από ό, τι ένα χωρίς και η ίδια τεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δημιουργήσει μια ελαφριά βελτίωση στο θολή, τρεμάμενο αποτέλεσμα της εγγραφής βίντεο σε μια φορητή κάμερα. Το μεγάλο μειονέκτημα είναι ότι η οπτική σταθεροποίηση εικόνας απαιτεί πολλά πρόσθετα εξαρτήματα σε έναν φακό και οι κάμερες και οι φακοί που είναι εξοπλισμένοι με OIS είναι πολύ πιο ακριβοί από λιγότερο σύνθετους σχεδιασμούς.

Η σταθεροποίηση της οπτικής εικόνας περιοριζόταν σε φωτογραφικές μηχανές υψηλής ευκρίνειας και βίντεο. Αλλά η τεχνολογία έχει επαναληφθεί αρκετά ώστε να μπορείτε να την αποκτήσετε σε DSLR σε επίπεδο καταναλωτή και κάμερες χωρίς καθρέφτες τώρα. Έχει ακόμη καταρριφθεί, ώστε ένας φακός OIS να χωρέσει σε μια μονάδα κάμερας smartphone. Ναι, αυτό σημαίνει ότι υπάρχει ένα μικροσκοπικό, κινούμενο γυάλινο στοιχείο σε ορισμένα smartphones που έχουν πάχος κάτω από μισή ίντσα. Αν το τηλέφωνό σας διαθέτει φακό OIS, μπορείτε να κρατήσετε το επάνω άκρο μέχρι το αυτί σας, να το κουνήσετε λίγο και ακούσετε ακόμη και το στοιχείο σταθεροποίησης να κουδουνίζει στην πίσω μονάδα της φωτογραφικής μηχανής. (Um, μην το κάνετε αυτό πολύ σκληρά, όμως.)

Ακολουθεί ένα παράδειγμα του μικροσκοπικού στοιχείου OIS μιας μονάδας κάμερας τηλεφώνου. Σημειώστε πως το άνω τμήμα του συγκροτήματος φακού μπορεί να μετακινηθεί ανεξάρτητα από τον αισθητήρα εικόνας κάτω.

Με πολύ μικρότερους φακούς και αισθητήρες, η λειτουργία OIS στα τηλέφωνα δεν είναι τόσο ικανή όσο στις μεγαλύτερες κάμερες. Αλλά εξακολουθεί να σας βοηθά να λαμβάνετε πιο ευκρινείς φωτογραφίες και βίντεο με λιγότερη ασάφεια. Ορισμένα αξιοσημείωτα σχέδια τηλεφώνου που περιλαμβάνουν οπτική σταθεροποίηση εικόνας περιλαμβάνουν το iPhone 6+ και αργότερα, το Samsung Galaxy S7 και αργότερα, τη σειρά LG G και το Pixel 2 της Google.

Μη αυτόματη σταθεροποίηση εικόνας: Περικοπή βίντεο για να σταθεροποιηθεί

Η σταθεροποίηση ψηφιακής εικόνας γίνεται στο λογισμικό. Εάν γνωρίζετε τη διαφορά μεταξύ του οπτικού ζουμ και του ψηφιακού ζουμ (δηλ. Φυσώντας τα εικονοστοιχεία σε μια εικόνα χωρίς να τα βελτιώσετε), είναι παρόμοια. Αλλά η ψηφιακή σταθεροποίηση έχει πολύ πιο άμεση, μετρήσιμη επίδραση στο βίντεο.

Για να σταθεροποιήσετε ένα τρεμάμενο προ-εγγεγραμμένο βίντεο, μπορείτε να περικόψετε τα τμήματα στα σύνορα που "κινούνται" γύρω από κάθε καρέ, οδηγώντας σε ένα βίντεο που φαίνεται πιο σταθερό. Είναι μια οπτική ψευδαίσθηση: ενώ το βίντεο κουνιέται γύρω, η καλλιέργεια κάθε πλαισίου της εικόνας ρυθμίζεται για να αντισταθμίσει την κούνημα και βλέπετε μια ομαλή διαδρομή του βίντεο. Αυτό απαιτεί είτε να κάνετε μεγέθυνση στο πλαίσιο εικόνας (και να θυσιάσετε την ποιότητα της εικόνας) είτε να σμικρύνετε το ίδιο το πλαίσιο (με αποτέλεσμα μια μικρότερη εικόνα με μαύρα περιγράμματα που κινούνται γύρω).

Οι επεξεργαστές βίντεο ασθενούς μπορούν να το κάνουν αυτό χειροκίνητα με μια τελική καταγραφή, ανά καρέ. Εδώ είναι ένα δραματικό παράδειγμα σε ένα σύντομο πλάνο από το Star Wars Episode VII.

Αυτό είναι ένα υπερβολικό παράδειγμα περικοπής για σταθεροποιητικό αποτέλεσμα, αλλά δείχνει πως η μετακίνηση της εικόνας γύρω από το βίντεο πλαίσιο σε σχέση είτε με το θέμα (το πλοίο) είτε με το φόντο μπορεί να οδηγήσει σε ομαλότερο βίντεο. Ακολουθεί μια συλλογή πιο τυπικών παραδειγμάτων με θέματα πραγματικού κόσμου.

Ψηφιακή σταθεροποίηση εικόνας: Λογισμικό περικοπή βίντεο για σας

Με την προσθήκη προηγμένου λογισμικού, οι υπολογιστές μπορούν να εφαρμόσουν αυτήν την τεχνική περικοπής και μετακίνησης σε βίντεο αυτόματα. Το λογισμικό επεξεργασίας βίντεο, όπως το Adobe Premiere, το Final Cut Pro και το Sony Vegas, μπορεί να το κάνει αυτό, επιτυγχάνοντας γενικά το αποτέλεσμα κάνοντας περικοπή ή μεγέθυνση σε ένα βίντεο πλήρους μεγέθους σε μικρή ποσότητα και σταθεροποιώντας δυναμικά το πλαίσιο ανά πλαίσιο. Ακολουθεί ένα παράδειγμα αυτόματης σταθεροποίησης ενός βίντεο, το οποίο πραγματοποιείται στο Final Cut Pro (παραλείψτε στο 3:34 εάν δεν έχει ρυθμιστεί ήδη).

Ακριβώς όπως η οπτική σταθεροποίηση εικόνας, αυτό το λογισμικό μετα-επεξεργασίας γίνεται φθηνότερο και πιο διανεμημένο. Είναι ακόμη δυνατή η βασική σταθεροποίηση ζουμ και καλλιέργειας ενσωματωμένη σε ορισμένες δωρεάν υπηρεσίες βίντεο, όπως το YouTube και το Instagram. Υπάρχει ένα όριο στο πόσο μπορεί να εφαρμοστεί αυτό το εφέ, καθώς χρειάζεται να κάνετε μεγέθυνση για να αντισταθμίσετε την ανακίνηση της κάμερας χωρίς να εμφανίζονται μαύρες περιοχές στην άκρη του πλαισίου βίντεο. Όσο περισσότερο κάνετε μεγέθυνση, τόσο χαμηλότερη θα είναι η ποιότητα του τελικού βίντεο. Σημειώστε ότι το επόμενο βίντεο το πλαίσιο του σταθεροποιημένου footage (άνω) είναι μικρότερο από το πλήρες πλαίσιο του αρχικού μη σταθεροποιημένου βίντεο (κάτω μέρος) λόγω της καλλιέργειας που είναι απαραίτητη για το σταθεροποιητικό αποτέλεσμα.

Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο η σταθεροποίηση της εικόνας μπορεί να εφαρμοστεί σε ένα υπάρχον βίντεο. Τώρα, συνδυάστε την τεχνική σταθεροποίησης κίνησης και περικοπής, λίγο επιπλέον χώρο στο πλέγμα pixel ενός αισθητήρα φωτογραφικής μηχανής κατά τη λήψη βίντεο και εξαιρετικά προηγμένο λογισμικό που ανιχνεύει τμήματα της εικόνας και την κίνηση τους και μπορείτε να κάνετε αυτόματα τη σταθεροποίηση, καθώς το βίντεο καταγράφεται! Αυτό το λογισμικό καταγράφει ολόκληρη την εικόνα στον αισθητήρα της φωτογραφικής μηχανής για κάθε καρέ, αντιλαμβάνεται αυτόματα πώς αναταράσσεται η κάμερα σε σχέση με το πρωτεύον θέμα και το φόντο και περικόπτει το βίντεο κάτω από το μέγεθος 4K ή 1080p ενώ μετακινεί την εικόνα γύρω για να αντισταθμίσει την κίνηση την ίδια την κάμερα.

Αυτό σημαίνει "σταθεροποίηση ψηφιακής εικόνας": εφαρμογή εργαλείων περικοπής βίντεο σε αυτόματα και αμέσως στην κάμερα, χωρίς την ανάγκη για επιπλέον λογισμικό μετά την καταγραφή του βίντεο.

Αυτή η τεχνολογία δεν χρειάζεται επιπλέον κινούμενα μέρη στο μηχανισμό φακού, καθιστώντας το φτηνότερο στην κατασκευή. Δεν είναι τόσο τεχνικά αποδοτικό όσο ένας οπτικά σταθεροποιημένος φακός, επειδή χρειάζεστε πιο προηγμένη ηλεκτρονική επεξεργασία για να εφαρμόσετε τα εργαλεία περικοπής σε πραγματικό χρόνο. Αλλά με το σωστό συνδυασμό υλικού και λογισμικού, τα αποτελέσματα μπορεί να είναι δραματικά. Ακολουθεί ένα βίντεο με τις τελευταίες τεχνικές σταθεροποίησης ψηφιακής εικόνας στη νέα σειρά GoPro 7.

Σημειώστε ότι το GoPro 7, όπως και οι προκάτοχοί του, δεν έχει κινούμενα εξαρτήματα σταθεροποίησης στην ίδια την κάμερα και το παραπάνω βίντεο δεν έχει σταθεροποιηθεί με πρόσθετο λογισμικό όπως το Premiere ή το Final Cut. Όλο αυτό το βίντεο λαμβάνεται απευθείας από την κάμερα, ενώ η περικοπή εφαρμόζεται αυτόματα για να αντισταθμιστεί η ανακίνηση και η δόνηση. Δεν είναι τέλειο - δεν είναι αρκετά καλό να αφαιρέσετε τελείως το κούνημα από ένα ποδήλατο που κατεβαίνει σε μια σειρά από σκάλες, για παράδειγμα, και βάζει περίπου 10% καλλιέργεια στο πλαίσιο βίντεο. Αλλά είναι μια εντυπωσιακή βελτίωση σε σχέση με μια μη σταθεροποιημένη κάμερα, χωρίς τις δαπάνες ή το χρόνο που απαιτείται για την OIS ή μόνο για τη σταθεροποίηση του λογισμικού. Το GoPro διέθετε ψηφιακή σταθεροποίηση εικόνας από τη σειρά Hero 5 και είναι διαθέσιμο και σε άλλες κάμερες δράσης.

Ψηφιακή σταθεροποίηση εικόνας μπορεί να εφαρμοστεί και σε βίντεο στα τηλέφωνα. Η Google χρησιμοποίησε ένα σύστημα μόνο λογισμικού στο αρχικό Pixel (αναφέρεται ως "EIS" για "ηλεκτρονική σταθεροποίηση εικόνας") και τώρα τα περισσότερα τηλέφωνα υψηλής τεχνολογίας έχουν τουλάχιστον κάποιο βαθμό ψηφιακής σταθεροποίησης, είτε ρητά είτε όχι. Η Samsung σημειώνει ότι στο Galaxy Note 8, το Galaxy S9 και το Galaxy S9 +, και τα δύο οπτικά και η ψηφιακή σταθεροποίηση εικόνας χρησιμοποιείται ταυτόχρονα. Αλλά υπάρχει ένα μεγάλο μειονέκτημα για τη σταθεροποίηση της ψηφιακής εικόνας: σε αντίθεση με ένα σύστημα οπτικής σταθεροποίησης, δεν μπορεί να εφαρμοστεί σε ακίνητες εικόνες. Δεδομένου ότι η ψηφιακή σταθεροποίηση εικόνας βασίζεται στην περικοπή μιας σειράς ακίνητων πλαισίων βίντεο, απλά δεν λειτουργεί σε μία μόνο φορά.

Πιστωτική εικόνα: Canon, GoPro