Vad är skillnaden mellan optisk och digital bildstabilisering?
Om du någonsin har försökt att ta video på din telefon medan du går, vet du att det fortfarande är svårt att hålla bilden. Det finns en del snygg teknik som är utformad för att minska den shaky-cam effekten, och det finns två olika sätt att implementera det.
Optisk bildstabilisering kommer från världen av stillfotografering, med hjälp av komplexa maskinvarukonstruktioner i en lins för att hålla bilden still och möjliggöra en skarp infångning. Den har funnits länge, men har anpassats för video och nyligen miniatyriserats för smartphones. Digital bildstabilisering är mer av ett programvarustick, som en "digital zoom" men i omvänt, aktivt väljer den rätta delen av en bild på en sensor för att få det att se ut som motivet och kameran rör sig mindre. Låt oss ta en titt på hur båda jobbar, och hur de tillämpas i de senaste fotograferingsgränserna.
Optisk bildstabilisering: En stabilisator för din objektiv
How-To Geek har redan en artikel som förklarar hur optisk bildstabilisering fungerar. Men för fullständighetens skull sammanfattar vi: Optisk bildstabilisering, kallad OIS för kort och kallad "IS" eller "vibrationsminskning" (VR, ingen relation till virtuell verklighet) beroende på kamerans märke, är allt om hårdvaran.
En kameraobjektiv med optisk bildstabilisering har en intern motor som fysiskt rör ett eller flera glaselement inuti linsen när kameran fokuserar och registrerar skottet. Detta resulterar i en stabiliserande effekt som motverkar linsens och kamerans rörelse (till exempel från skakningen av operatörens händer) och tillåter en skarpare, mindre suddig bild som ska spelas in. Detta möjliggör i sin tur att foton tas under lågt ljus eller med lägre F-stop-värde medan de fortfarande är väldefinierade.
Tekniken som går in i dessa saker är fantastisk. Det är en super-liten version av extern hårdvara som multiaxel-gimbalerna som används på system som Steadicam-de stora axelmonterade kamerabandspel som du kanske har sett på sportevenemang eller filmuppsättningar. Resultaten från ett in-lins eller stabiliseringssystem i kameran är inte lika dramatiska som de du får från yttre gyroskopiska stabilisatorer, men de är fortfarande ganska imponerande. En kamera med en lins med optisk bildstabilisering kan ta fram tydligare stillbilder vid lägre ljusnivåer än en utan, och samma teknik kan användas för att skapa en liten förbättring i den oskarpa, skakiga effekten av inspelning av video på en handhållen kamera. Den stora nackdelen är att optisk bildstabilisering kräver många extra komponenter i en lins, och OIS-utrustade kameror och linser är mycket dyrare än mindre komplexa mönster.
Optisk bildstabilisering brukade vara begränsad till avancerade stillbilds- och videokameror. Men tekniken har blivit iterated nog att du kan få den på DSLR och spegelfria kameror på konsumentnivå nu. Det har till och med skrynkats så att en OIS-lins kan passa in i en smartphone kameramodul. Ja, det betyder att det finns ett litet rörligt glaselement i vissa smartphones som är mindre än en halv tum tjock. Om din telefon har en OIS-lins kan du hålla den övre änden upp till örat, skaka det lite och till och med höra det stabiliserande elementet rattle runt i den bakre kameramodulen. (Um, gör det inte för hårt, men.)
Här är ett exempel på det lilla OIS-elementet i en kameramodul. Observera hur den övre delen av linsenheten kan röra sig oberoende av bildsensorn nedanför.
Med mycket mindre linser och sensorer är OIS-funktionen på telefoner inte så kapabel som på större kameror. Men det hjälper dig fortfarande att ta tydligare bilder och mindre skakig video. Några anmärkningsvärda telefondesigner med optisk bildstabilisering inkluderar iPhone 6+ och senare, Samsung Galaxy S7 och senare, LG G-serien och Googles Pixel 2.
Manuell bildstabilisering: Beskär video för att stabilisera den
Digital bildstabilisering görs allt i programvara. Om du är bekant med skillnaden mellan optisk zoom och digital zoom (dvs blåser upp pixlarna på en bild utan att förbättra dem), är det liknande. Men digital stabilisering har en mycket mer omedelbar mätbar effekt på video.
För att stabilisera en skakig förinspelad video kan du skära ut de sektioner på gränserna som rör sig runt på varje bildruta, vilket resulterar i en video som ser mer stabil ut. Det är en optisk illusion: medan videon skakar runt, justeras skörden av varje bildram för att kompensera för skakningen, och du "ser" ett smidigt spår av video. Detta kräver antingen att zooma in på bildramen (och offra bildkvaliteten) eller zooma ut ramen själv (vilket resulterar i en mindre bild med svarta gränser som rör sig).
Patientvideoredaktörer kan göra det manuellt med en färdig inspelning, ram för bildrutan. Här är ett dramatiskt exempel på ett kort skott från Star Wars Episode VII.
Detta är ett överdriven exempel på beskärning för en stabiliserande effekt, men det visar hur man rör bilden runt videoramen i förhållande till antingen motivet (skeppet) eller bakgrunden kan resultera i mjukare video. Här är en samling mer typiska exempel med verkliga ämnen.
Digital bildstabilisering: Programvara beskärning video för dig
Med tillägg av avancerad mjukvara kan datorer automatiskt tillämpa denna skörde-och-flytta teknik. Videoredigeringsprogram som Adobe Premiere, Final Cut Pro och Sony Vegas kan göra detta, vilket generellt ger effekten genom att beskära eller zooma på en fullstorad video en liten mängd och stabilisera den dynamiskt i ram-för-ram. Här är ett exempel på en automatisk stabiliseringseffekt på en video, utförd i Final Cut Pro (hoppa till 3:34 om den inte redan är inställd).
Precis som optisk bildstabilisering blir denna efterbehandlingsprogramvara billigare och mer distribuerad. Det är även möjligt att använda grundläggande zoom och grödestabilisering inbyggd i några gratis videotjänster, som YouTube och Instagram. Det finns en gräns för hur mycket denna effekt kan tillämpas eftersom den behöver zooma in för att kompensera för kamerans skakningar utan att visa svarta områden i kanten av videobilden. Ju mer du zoomar in, desto lägre blir kvaliteten på den slutliga videon. Observera att följande video rammen för det stabiliserade bildmaterialet (överst) är mindre än den fullständiga ramen för den ursprungliga icke-stabiliserade videon (botten) på grund av den beskära som krävs för stabiliseringseffekten.
Så det är hur bildstabilisering kan tillämpas på en befintlig video. Nu kan du kombinera stabiliseringstekniken med rörelse och beskärning, ett lite extra rum på en stillbildsensorns pixelnät när du tar video och super avancerad programvara som upptäcker delar av bilden och deras rörelse och du kan göra stabiliseringen automatiskt, precis som videon spelas in! Den programvaran registrerar hela bilden på kamerans sensor för varje bildruta, känner automatiskt till hur kameran skakar i förhållande till det primära motivet och bakgrunden och beskärar videon ner till 4K eller 1080p storlek samtidigt som bilden flyttas för att kompensera för rörelsen av kameran själv.
Det betyder "digital bildstabilisering": applicera beskärningsverktyg till video automatiskt och omedelbart i kameran utan att behöva extra mjukvara efter att videon spelats in.
Denna teknik behöver ingen extra rörliga delar i linsmekanismen, vilket gör det billigare att tillverka. Det är inte lika tekniskt effektivt som en optiskt stabiliserad lins, eftersom du behöver mer avancerad datoriserad bearbetning för att applicera beskärningsverktygen i realtid. Men med rätt kombination av hårdvara och mjukvara kan effekterna vara dramatiska. Här är en video av de senaste digitala bildstabiliseringsteknikerna i den nya GoPro 7-serien.
Observera att GoPro 7, precis som dess föregångare, inte har några rörliga stabiliseringsdelar i själva kameran, och videon ovan har inte stabiliserats med extra programvara som Premiere eller Final Cut. All den videon tas direkt från kameran, med beskärning appliceras automatiskt för att kompensera för skakning och vibration. Det är inte perfekt - det är inte tillräckligt att helt avlägsna skakningen från en cykel som går ner till en trappa, till exempel, och den ger en 10% grödan på videoramen. Men det är en imponerande förbättring över en icke-stabiliserad kamera, utan kostnad eller tid som behövs för OIS eller endast stabilisering av mjukvaran. GoPro har haft digitala bildstabiliseringar i kameran sedan Hero 5-serien, och den är också tillgänglig på andra handkamera.
Digital bildstabilisering kan också tillämpas på video på telefoner. Google använde ett enda programvarusystem på den ursprungliga pixeln (kallad "EIS" för "elektronisk bildstabilisering"), och nu har de flesta avancerade telefoner åtminstone en viss grad av digital stabilisering, uttryckligen eller ej. Samsung noterar att på Galaxy Note 8, Galaxy S9 och Galaxy S9 +, båda optiska och digital bildstabilisering används samtidigt. Men det finns en stor nackdel för digital bildstabilisering: Till skillnad från ett optiskt stabiliseringssystem kan det inte tillämpas på stillbilder. Eftersom digital bildstabilisering är beroende av att skära en serie stillbildsramar, fungerar det inte bara på en enda i taget.
Bildkredit: Canon, GoPro
