Всё что нужно знать о системах стабилизации изображения

Самым простым стабилизатором изображения является штатив и его производные (монопод, настольный или плечевой штативы). С помощью данного аксессуара удаётся неподвижно закрепить фотоаппарат и сделать кадр на длинной выдержке. Встроенные в камеру системы стабилизации выполняют схожую функцию, но не на столь длинных выдержках. Они сглаживают эффект от тряски или других смещений фотокамеры, а также позволяют выиграть от 1 до 5 ступеней экспозиции при съёмке с рук в условиях недостатка света.

Системы стабилизации изображения придут на помощь фотолюбителю в ситуациях, когда невозможно воспользоваться вспышкой. Ещё они всегда готовы посодействовать в получении качественного результата без смаза и шевелёнки, когда сильное поднятие светочувствительности (ISO) не позволяет избавиться от необходимости выставлять достаточно длинную выдержку для съёмки текущей сцены.

Стабилизатор выполняет не менее важные функции и при съёмке видео. Его наличие в арсенале камеры позитивным образом сказывается на плавности отснятого видеоряда. Некоторые системы стабилизации также умеют компенсировать высокочастотные вибрации от моторов дронов и радиоуправляемых моделей, позволяя заполучить на выходе чёткую картинку без дрожания объектов в кадре.

Родоначальником систем стабилизации выступает видеотехника. Но если раньше стаб присутствовал только на борту объективов, то сейчас активно встречается в самих фотоаппаратах, экшн-камерах и внутри камер мобильных телефонов.

Справка. В среде производителей фототехники не принято делиться своими секретами с конкурентами, поэтому каждый крупный игрок выпускает собственную систему стабилизации изображения с фирменным наименованием:

• Canon — IS (Image Stabilizer);
• Nikon — VR (Vibration Reduction);
• Sony — OSS (Optical Steady Shot) и SSI (Steady Shot Inside — матричный стаб);
• Fujifilm — OIS (Optical Image Stabilizer);
• Olympus — IBIS (In Body Image Stabilizer — матричный стаб);
• Panasonic — Mega O.I.S. и Power O.I.S. (Optical Image Stabilizer);
• Pentax — SR (Sharke Reduction — матричный стаб);
• Sigma — OS (Optical Stabilization);
• Tamron — VC (Vibration Compensation);
• Tokina – VCM (Vibration Compensation Module).

Существует три основных типа стабилизации: цифровая, оптическая и матричная.

Цифровая стабилизация

Работа систем цифровой (иными словами — электронной) стабилизации основывается на программных алгоритмах улучшения качества, которые определяют сдвиг изображения и компенсируют его за счёт обрезания краёв кадра исходного изображения. В таком случае для построения картинки используется вся площадь сенсора, но создаётся своеобразный кроп — изображение уменьшается вплоть до 40 % от первоначального размера, а часть пикселей резервируется под его возможный сдвиг в рамках фактически снятого кадра. Проще говоря, при дрожании камеры картинка плавает по поверхности матрицы от одного края к другому.

Зачастую цифровая стабилизация используется в экшн-камерах, цифровых компактных фотоаппаратах и смартфонах, т.к. она не требует места для установки дополнительных аппаратных компонентов и, соответственно, не оказывает влияния на ценник устройства.

В то же время электронный стабилизатор, как было сказано выше, обрезает часть картинки (к примеру, семейство Action-камер Sony в обычном режиме ведёт съёмку с углом поля зрения 170°, а со стабом он урезается до 120°). Негативные воздействия на качество изображения также проявляются в создании помех при использовании цифрового зума и в потере детализации картинки как при фото-, так и при видеосъёмке. Более эффективными альтернативами цифрового стабилизатора являются оптические и матричные системы стабилизации.

Оптическая стабилизация

Данные системы компенсации колебаний применяются, как следует из названия, в конструкции объективов. Впервые оптическая стабилизация была установлена на борту зум-объектива Canon EF 75-300mm f/4-5.6 IS USM в 1995 г. В семействе смартфонов её дебют состоялся намного позже — в 2012 г. указанной системой был оборудован модуль основной камеры телефона Nokia Lumia 920.

+17 фото

+5 видео

Nokia Lumia 920 32 ГБ / 1 ГБ 

Принцип действия систем оптической стабилизации кардинально отличается от цифрового способа. В объектив вводится дополнительный элемент (например, подвижная двояковогнутая линза), который посредством электрического привода отклоняется в противоположную сторону относительно оптической оси объектива. Необходимый уровень смещения определяют 2 специальных датчика измерения угловой скорости (по вертикали и по горизонтали), оснащённые гироскопами. А команду на изменение положения дополнительной линзы подаёт скоростной микроконтроллер, считывающий до 1000 показаний за 1 секунду. В итоге с точки зрения матрицы проекция изображения остаётся неподвижной.

Производительность систем оптической стабилизации оценивается возможностью выиграть от 2 до 5 ступеней экспозиции при съёмке с рук в условиях неблагоприятного освещения. К примеру, мощный телезум Tamron 150-600mm F/5.0-6.3 Di VC USD позволяет компенсировать до 4.5 стопов, что на максимальном фокусном расстоянии даёт возможность получать качественный результат при съёмке с выдержками вплоть до 1/30 с.

+32 видео

Tamron 150-600mm f/5.0-6.3 VC USD Di 

Как видно, наибольшая эффективность стабилизатора наблюдается при работе на значениях выдержки, близких к 1/эквивалентное фокусное расстояние. На длинных и коротких выдержках его желательно отключать, т.к. стаб может создавать небольшое «мыло».

Основными аргументами «за» оптические системы стабилизации выступает их высокая эффективность, особенно при работе с длиннофокусными объективами, а также предоставление возможности увидеть на экране смартфона или в видоискателе фотоаппарата изображение в стабилизированном виде ещё до нажатия на кнопку спуска затвора. К тому же они занимают позицию на голову выше цифровых систем и не оказывают влияния на качество картинки.

Аргументы «против» на фоне преимуществ оптических стабов выглядят откровенно блекло. К ним можно отнести разве что оказание влияния на светосилу объектива из-за наличия дополнительных линз в оптической схеме и более высокую стоимость устройств со стабом на борту.

Полезно знать. Существуют узконаправленные системы оптической стабилизации, которые раскрываются при макросъёмке или в ходе создания фоторепортажей со спортивных событий (например, Canon Hybrid IS и Nikon VR Sport соответственно).

Матричная стабилизация

В отличие от оптических систем, дополнительный элемент для подавления вибраций, тряски рук и компенсации колебаний скрывается непосредственно в корпусе фотокамеры. И это не что иное, как сама матрица, закреплённая на подвижной стабилизирующей площадке. Компенсация траектории смещения камеры осуществляется путём перемещения платформы с сенсором в плоскости, перпендикулярной оптической оси объектива.

Управляющий микропроцессор на основе полученных данных с датчиков измерения угловой скорости и гироскопических сенсоров запускает в движение электроприводы для смещения площадки с матрицей. Говоря более простыми словами, сенсор изображения перемещается вверх-вниз, вправо-влево или наклоняется вдоль собственной оси (при условии использования 5-осевой системы), согласно реакции автоматики на малейшие отклонения положения камеры.

Самым важным преимуществом систем матричной стабилизации изображения является возможность работы с любыми объективами, в т.ч. старыми советскими (Гелиос, Юпитер и прочими). В связке с соответствующей камерой какая угодно оптика (кроме, пожалуй, мануальных беспроцессорных объективов) становится стабилизированной. А наиболее прогрессивные системы поддерживают ещё и двойную стабилизацию — и посредством оптического стаба внутри объектива, и с помощью технологии сдвига матрицы. Ярким примером такой камеры выступает флагманская беззеркалка Panasonic Lumix DMC-GX8.

+10 фото

+50 видео

Panasonic DMC-GX8 body 

В пользу матричных стабилизаторов также говорит минимальный уровень искажений получаемых изображений, отсутствие влияния на светосилу оптики и бесшумность при работе — важный фактор для видеографов.

Камеры с технологией сдвига матрицы обычно стоят дороже своих аналогов. Но стоит помнить о том, что они избавляют от необходимости использования стабилизированной оптики, позволяя существенно сэкономить на приобретении объектива. Вот только в паре с телевиками матричная стабилизация не всегда в состоянии эффективно помочь — площадка с матрицей попросту не успевает сдвинуться на большое расстояние за столь короткий промежуток времени, необходимый для обеспечения стабилизации картинки.

Удачной вам съёмки!