powinno być poprzedzone grafiką „zalecana dyskrecja widza”
. Prawdę mówiąc, każdy, kto kiedykolwiek trzymał kamerę, kręcił chwiejny
film.
Aby uświadomić sobie korzyści i uniknąć pułapek związanych ze stabilizacją obrazu,
musimy najpierw zrozumieć, jak to działa. Istnieją dwie popularne metody
stabilizowania wideo, więc każdą z nich przyjrzymy się osobno.
Przenoszenie obrazów
Zrozumienie, jak działa stabilizacja obrazu, nie jest trudne. Aby to zilustrować,
przyjrzymy się historii dwóch skorumpowanych sprzedawców lornetek:Jerry'ego i Larry'ego.
Ci przestępcy optyczni zarobili setki ludzi po 145 USD za fałszywe „super-stabilizowane”
lornetki.
Jerry i Larry zawsze ustawiają swój wózek z lornetką przed tym samym
malowniczym cmentarzem. Kiedy ofiara próbowała użyć fałszywej lornetki, Larry
wskakiwał za wóz i odzyskiwał zdjęcie cmentarza wielkości plakatu.
Następnie szybko umieszczał zdjęcie między ofiarą a cmentarzem.
Larry z bystrym wzrokiem i szybkimi dłońmi obserwowałby niewielkie ruchy lornetki. Gdyby lornetka przesunęła się o stopień
w lewo, Larry przesunąłby obraz, aby to skompensować. Gdyby przesunęli się
o trzy stopnie w górę iw prawo, Larry przesunąłby odpowiednio obraz.
Dla osoby patrzącej przez lornetkę obraz był stabilny jak
kamień.
Chociaż technologia jest nieco inna,
system stabilizacji obrazu kamery działa w bardzo podobny sposób. Jeśli
kamera wykryje niepożądany ruch, przesunie nagrany obraz w celu kompensacji.
Jeśli przesuniesz kamerę o kilka stopni w prawo, obraz przesunie się,
aby anulować ruch. Rezultatem są płynniejsze ujęcia, aż do mechanicznych lub
elektrycznych granic systemu.
Optyczne i cyfrowe
Kamery zapewniają stabilizację obrazu na dwa różne sposoby:
cyfrowe przetwarzanie lub sztuczki optyczne. Podejście cyfrowe jest tym bardziej
prostsze i tańsze we wdrożeniu, ponieważ nie wymaga ruchomych części. Optyczna
stabilizacja obrazu zwiększa złożoność obiektywu kamery, co przekłada się
na wyższe koszty. To wyjaśnia, dlaczego optyczna stabilizacja obrazu
jest zwykle stosowana w najlepszych kamerach.
Cyfrowa stabilizacja obrazu (często nazywana elektroniczną stabilizacją obrazu
lub EIS) wykonuje swoją magię za pomocą przetwornika CCD kamery. Po pierwsze, EIS pobiera
centralną część obrazu CCD – około 90 procent danych wyjściowych czujnika
– i rozszerza ją cyfrowo, aby wypełnić cały ekran. To zwalnia
zewnętrzne krawędzie matrycy CCD i pozwala im działać jako obszar buforowy.
Kamera może wtedy przesuwać mniejszy aktywny obszar obrazu w dowolnym
kierunku na powierzchni czujnika, aż osiągnie fizyczną granicę
CCD.
Wyobraź sobie, że Twoja kamera ma mały joystick, który pozwala
przesuwać aktywny obszar obrazu do woli. Gdyby Twoja kamera była nieruchoma,
przesunięcie obszaru obrazu wyglądałoby tak, jakbyś panoramował
i przechylał kamerę. Sama kamera się nie porusza, ale przesuwanie
aktywnego obszaru CCD sprawia, że wygląda na to, że jest.
Odwrotność też jest prawdziwa. Jeśli przesuniesz kamerę w lewo
i przesuniesz aktywny obszar obrazu w przeciwnym kierunku, wynikowy
wideo będzie wyglądało tak, jakby kamera w ogóle się nie poruszała. Gdybyś mógł poruszać
dżojstikiem wystarczająco szybko, aby przeciwdziałać każdemu drganiu kamery,
wynikowy film wyglądałby tak, jakby kamera była nieruchoma. Dokładnie tak
działa EIS:podobnie jak Larry i jego ruchomy obraz w
lornetce, EIS wykrywa ruch kamery i przesuwa aktywny obszar
CCD, aby przeciwdziałać ruchowi. Zobacz Rysunek 1, aby zobaczyć wizualne wyjaśnienie
systemu EIS.
Optyczna stabilizacja obrazu pozwala osiągnąć ten sam wynik zupełnie innymi
środkami. Zamiast przesuwać część obrazu CCD w odpowiedzi na ruch
kamery, stabilizacja optyczna faktycznie przekierowuje światło wpadające do
obiektywu. Robi to za pomocą ruchomego pryzmatu zamontowanego blisko przedniej części obiektywu.
Pryzmat to w zasadzie kawałek szkła o rozłożonych powierzchniach. Światło przechodzące
przez pryzmat ugina się proporcjonalnie do kąta między przednią stroną
a tylną. Jeśli przód i tył pryzmatu są prawie równoległe, światło
ugina się nieznacznie. Jeśli kąt między przodem a tyłem jest większy,
światło skręca bardziej wyraźnie przez pryzmat.
Kamery ze stabilizacją optyczną wykorzystują genialne urządzenie zwane pryzmatem o zmiennym kącie
. Ten pryzmat to nic innego jak dwa kawałki szkła oddzielone
optycznie obojętnym płynem, z elastycznym mieszkiem na całym
obwodzie. Małe silniczki zwijają lub rozszerzają boki pryzmatu, zmieniając
kąt między przednią i tylną soczewką. Pozwala to kamerze
sterować światłem przechodzącym przez obiektyw kamery. Połącz te silniki
z obwodem elektronicznym zaprojektowanym do wykrywania ruchu kamery, a pryzmat może przeciwdziałać niewielkim ruchom obrazu, kierując światło
w przeciwnym kierunku (patrz rysunek 2).
Zobacz, poczuj
Dzięki dostępnym środkom przeciwdziałającym niepożądanym ruchom kamery, brakuje tylko
metody określania, kiedy to się dzieje. Kamery mają dwa
powszechne sposoby na zrobienie tego, jeden oparty na CCD, a drugi na
bardziej złożonej mechanice. Brzmi znajomo?
Najprostszym sposobem wykrycia ruchu kamery jest ocena wyjścia
samego przetwornika CCD. Jeśli kamera filmuje obiekt, który nie wypełnia
całego wizjera (co zwykle ma miejsce), tylko niewielka część
ekranu będzie się poruszać w danym momencie. Kiedy całość obraz
porusza się, można się założyć, że to sama kamera, a nie obiekt,
jest w ruchu.
Gdy obwód stabilizacji obrazu wykryje, że cały obraz zmienia się
w tym samym kierunku, zakłada, że kamera się porusza i podejmie próbę
kompensacji. Zazwyczaj kamera uruchamia algorytmy, które oceniają
jak szybko iw jakim kierunku występuje ruch. Pomagają one kamerze
odróżnić pożądane ruchy od niepożądanych drgań.
Inną metodą wykrywania ruchu kamery jest wyczuwanie go bezpośrednio. Czujniki ruchu
zamontowane w korpusie kamery mogą wykrywać ruch kamery
na wszystkich trzech osiach i odpowiednio je kompensować. Podobnie jak w przypadku optycznego systemu
stabilizacji obrazu, czujniki ruchu są bardziej złożone i bardziej kosztowne w implementacji
niż prostszy system CCD. Ponieważ czujniki ruchu faktycznie wykrywają ruch
kamery, to podejście jest mniej podatne na fałszywe
odczyty.
Co jeśli chcę przesunąć?
Chociaż mają niemal magiczną zdolność tłumienia niechcianych wstrząsów
kamera, systemy stabilizacji obrazu mają ciemną stronę. Główną wadą
stabilizacji obrazu jest jej tendencja do prób eliminowania celowych
ruch kamery. Żaden system stabilizacji nie jest w stanie odróżnić
przypadkowego uderzenia w lewo od początku patelni. Po
wstrzymaniu ruchu przez sekundę lub dwie, system może być pewien, że jest to pożądany
ruch.
To powoduje, że wiele systemów stabilizacji walczy z pierwszymi stopniami
przechyłu lub przechyłu i kontynuuje dryfowanie o kilka stopni na końcu. To więcej niż
tylko denerwujące, może to narobić bałaganu na Twojej najbardziej wyrachowanej, profesjonalnej
płynnej patelni. Z tego powodu wiele osób wyłącza stabilizację obrazu
podczas celowego poruszania kamerą.
Możesz także oszukać systemy oceniające CCD, aby określić, czy
kamera jest w ruchu, gdy duża część ekranu zawiera poruszający się
obiekt. Może to być pociąg wyjeżdżający ze stacji, przejeżdżający
van, a nawet osoba poruszająca się w pobliżu obiektywu. Pewnego razu kamera testowana
przez can Videomaker mieliśmy ciekawą reakcję, gdy odbiliśmy duże
kartonowe pudełko kilka stóp przed obiektywem. Po włączeniu EIS pudełko
pozostało nieruchome na ekranie, podczas gdy reszta świata wydawała się poruszać
w górę iw dół.
Wreszcie, niektóre systemy EIS mogą powodować zauważalny spadek rozdzielczości obrazu.
Dzieje się tak, ponieważ tworzą obraz z mniejszego bloku pikseli
na CCD i powiększają go, aby wypełnić ekran. Na przykład kamera z przetwornikiem CCD o rozdzielczości 280 000 pikseli
może wykorzystywać mniej niż 250 000 pikseli do tworzenia obrazu
z włączonym systemem EIS.
Najlepszym rozwiązaniem jest załadowanie matrycy CCD dodatkowymi pikselami, dzięki czemu angażujący system EIS
nie ma widocznego wpływu na jakość obrazu. Kilka droższych kamkorderów korzysta
z tego podejścia, a wyniki są doskonałe — naprawdę niemożliwe jest wykrycie
spadku rozdzielczości przy włączonym systemie EIS.
Spokojnie, jak ona idzie
Dla większości ludzi wady stabilizacji obrazu bledną w porównaniu z jej
wieloma zaletami. Odtwarzanie opowiada całą historię – stabilizacja obrazu sprawiła, że
świat przenośnego wideo jest znacznie płynniejszym miejscem.