Fyziku prostě nemůžete porazit, a jak zdůraznil Isaac Newton, odolnost vůči pohyb je úměrný hmotnosti. Takže dnešní zázraky v oblasti videa je těžké udržet v klidu. A úžasné teleobjektivy, které dnes nasazují na videokamery, jsou skutečně úžasné – ale zvětšují každé malé zachvění na virtuální zemětřesení na obrazovce.
Problém jako tento je pro vynálezce volající do nebes a objevilo se několik řešení. Svým novým zařízením říkají stabilizátory obrazu. Mnohé z nich fungují tak, že snímají pohyb kamery a poté jej kompenzují.
Tento článek prozkoumává některé z různých technik, které se používají ke stabilizaci snímků, a poskytuje vám několik nápadů, jak tuto zázračnou technologii uvést do provozu.
Optická stabilizace
Optická stabilizace obrazu (neboli OIS) využívá chytrou optiku pro korekci otřesů. Optická stabilizace závisí na pohybových senzorech, aby zjistily, zda se videokamera pohybuje. Optický systém kompenzuje chvění na základě informací o sklonu, což je jako naklánění, a vybočení, což je módní slovo pro posouvání.
Jaký druh optiky se používá pro tuto magii? Opravdu velmi zajímavé, jako jsou mačkané hranoly – také známé jako variabilní ohyb nebo aktivní hranoly. Squishy hranoly jsou nejhezčí vychytávky od dob flexibilních desek plošných spojů (hlavní pilíř moderních fotoaparátů). Zmačkaný hranol se skládá ze dvou skleněných desek s optickým křemíkem mezi nimi. Aby křemík nestříkal, jsou desky spojeny měchem skládaným harmonikou.
Když jsou dvě desky rovnoběžné, obraz prochází přímo skrz. Pokud ale zmáčknete kteroukoli ze čtyř stran mechanismu, stane se z něj hranol. Malé zmáčknutí na spodní straně vyšle světlo nahoru a koriguje vertikální otřesy fotoaparátu.
Čočka má vestavěný pár malých gyroskopů, které detekují otřesy. Když se kamera zachvěje, tyto gyroskopy pošlou signály do počítačového čipu, který zjistí, jak to kompenzovat. Počítač zase vyšle signál do optického stabilizátoru, který mu řekne, aby stiskl strany hranolu, aby se obraz řídil.
Canon byl průkopníkem optické stabilizace již v 80. letech, ale nyní ji licencoval jiným prodejcům, jako je Sony.
Elektronická stabilizace
Elektronická stabilizace obrazu (neboli EIS) funguje na úplně jiných principech. Dnešní videokamery používají CCD (Charge-Coupled Device), což je mřížka světelných senzorů umístěná v ohniskové rovině objektivu. Toto je malý hi-tech zázrak, menší než poštovní známka, který přeměňuje světlo na elektrické impulsy, které tvoří video signál. To je jeden z důvodů, proč jsou videokamery menší a lehčí:malé CCD nahradily objemnou vidikonovou trubici.
Signál z CCD můžete zpracovat pomocí počítače. To mění stabilizaci obrazu v programovací problém.
Nejprve musíte uložit snímek pro porovnání. To vyžaduje RAM, počítačový termín pro paměť. Nyní rozdělte obrázek na kousky, řekněme mřížku dva na dva. Porovnejte blok z aktuálního snímku s blokem z předchozího snímku. Počítač posune starý obrázek a zkontroluje, zda sedí. Když zjistí, že se hodí, zaznamená horizontální a vertikální posuvnou vzdálenost pro tento kus obrazovky.
Poté, co je každý blok takto analyzován, počítač porovná data. Pokud jsou všechny spoje dobré a ve stejném směru, je pravděpodobné, že jste posunuli kameru. Na druhou stranu, pokud je lícování špatné nebo se kusy pohybují různými směry, pravděpodobnou příčinou je pohybující se objekt.
Pokud se jedná pouze o pohybující se objekt, nechcete to kompenzovat. Pokud se však jedná o celou obrazovku, můžete to kompenzovat posunutím aktuálního obrázku ve směru opačném k pohybu.
Tato technika dělá docela dobrou práci, ale může mít určité zvláštnosti. Pokud například přiblížíte skákající plážový míč, některé stabilizátory budou míč skutečně sledovat – protože zabírá tolik místa na obrazovce, vypadá to jako pohyb kamery. Při přehrávání videa to vypadá, jako by tam byl nehybný míč se světem poskakujícím nahoru a dolů v pozadí.
Novější elektronické stabilizátory obrazu používají ke korekci chvění spíše pohyb kamery než pohyb obrazu. Tato zařízení fungují lépe v situacích, jako je skákací plážový míč. Stejně jako optické systémy používají miniaturní gyroskopy v čočce k detekci pohybu.
To je skvělé; nyní víme, jak detekovat a korigovat pohyby kamery. Ale když posouváte obrázek nahoru, nebudete mít ve spodní části obrazovky černé místo? Ne, pokud používáte část obrazu mimo obrazovku, a tam je elektronická stabilizace problematická.
Chcete-li mít oblast mimo obrazovku, musíte mít větší CCD nebo použít menší okno do běžného CCD.
Některé starší videokamery mají pro začátek CCD s nízkým rozlišením a elektronická stabilizace ukousne ještě větší sousto. K posunutí obrazu potřebovaly tyto systémy vzít menší obdélník a poté ho vyhodit do vzduchu, aby se vešel na celou obrazovku. To zhoršuje kvalitu obrazu. Jde o stejný problém, jaký představuje digitální zoom. Samotné obrazové prvky se vyhodí do povětří a kvalita obrazu se sníží.
Mnoho moderních čipů poskytuje rozlišení, které předčí standardy NTSC. Můžete získat vynikající kvalitu videa s méně než 400 000 pixely na CCD. Pokud má vaše videokamera více pixelů, je pravděpodobné, že zvládne elektronickou stabilizaci bez zhoršení kvality obrazu. Jednoduše posouvá obdélník kolem CCD a sleduje akci. Obdélník představuje úplný obraz videa, takže jej není třeba vyhodit do vzduchu.
Stabilizace počítače (následné zpracování)
Nedávno se představil nový uchazeč o stabilizaci obrazu. Počítače jsou v analýze obrázků docela dobré. Mohou skenovat scénu a vybírat předměty. Jakmile je objekt rozpoznán, lze jej sledovat. Sledováním objektů v zorném poli může počítač kompenzovat všechny druhy otřesů, se kterými si žádná z jiných metod neporadí.
Tato technologie je stále ve fázi výzkumu. Rychlému stolnímu počítači trvá výpočet a sledování objektů déle než třicetinu sekundy, takže to zatím nelze dělat za běhu. Ale můžete své video vložit do počítače a následně jej zpracovat, abyste odstranili otřesy.
Zdá se, že výkon počítačů se zdvojnásobí každých osmnáct měsíců. Za pár let budete mít ve své kameře velikosti palce ekvivalent dnešního superpočítače. Budete si ho moci nalepit na ucho jako tužku a běhat, zatímco počítač udrží váš obraz stabilní a jasný.
Jen jeden problém
Jeden problém sdílejí ve větší či menší míře všechny stabilizátory obrazu. Vzhledem k tomu, že mechanismy fungují tak, že si všimnou pohybu kamery a opraví jej, jak cíleně pohybujete kamerou? Pokud se začnete pohybovat, nepokusí se stabilizátor kompenzovat? Krátká odpověď zní:ano.
Jakmile začnete naklánět nebo posouvat, všimnete si, že hledáček zpožďuje akci. Stabilizátor se snaží zastavit to, co považuje za velký otřes.
Elektronický stabilizátor se pokusí zastavit pohyb, ale rychle dojde mimo oblast obrazovky. V tu chvíli se pokusí elegantně dohnat, ale některé systémy fungují lépe než jiné. Na dřívějších systémech můžete zaznamenat skok, když se stabilizátor vzdá pokusu o sledování pohybu kamery a prostě začne znovu.
Optické stabilizátory fungují o něco lépe, protože hranol může fungovat pouze v úzkém rozsahu úhlů (aby se zabránilo duhám). Takže když fotoaparátem pohnete, hranol se nastaví na maximum. V tu chvíli pánev pokračuje, jako by se nic nestalo.
Tento efekt obvykle více znepokojuje tvůrce videa než diváka. Operátor kamery ví, že obrazovka zobrazení zpožďuje skutečný pohyb, ale divák nemá skutečný svět, který by ho zmátl – výsledné video vypadá dobře.
Novější systémy používají sofistikovanější software k minimalizaci tohoto efektu. Pokouší se rozlišit mezi pohybem pánve a chvěním kamery měřením velikosti pohybu. Pokud je pohyb velký, předpokládá se, že je zamýšlena pánev. Stabilizace je vyhrazena pro menší pohyby. U některých videokamer však možná budete chtít vypnout stabilizaci, když potřebujete panorámovat.
Vystřelit
Optická i elektronická stabilizace jsou zázraky technologie. Jsou schopni detekovat otřesy a následně je kompenzovat šedesátkrát za sekundu.
Jaké je tedy pro vás nejlepší řešení? Elektronické nebo optické? No, záleží na tom, co chcete dělat a kolik máte peněz.
Optická stabilizace netrpí problémem s rozlišením. Obraz byl nasměrován na CCD, takže je k dispozici plné rozlišení. Ale obvykle to váží a stojí víc. A protože optické řešení obsahuje pohyblivé části, může vysát více šťávy z baterie než elektronická stabilizace.
Elektronická stabilizace je relativně jednoduchá, levná a lehká. A ty moderní neobětují rozlišení, když nastartují. U elektronických stabilizátorů může být nejdůležitějším kritériem počítačový program, který dohlíží na celý proces.
Jako u každého počítačového algoritmu existuje tolik způsobů, jak k problému přistupovat, kolik je programátorů. Měli byste experimentovat se svým stabilizátorem, abyste viděli, jak ten váš zvládá různé situace. Ve skutečnosti byste měli natočit video pro test, protože není vždy snadné vidět rozdíl při pohledu přes hledáček – váš mozek stále kompenzuje pohyb a maskuje efekt.
Sečteno a podtrženo:jakýkoli druh stabilizace obrazu může vaše videa dramaticky zlepšit. Nejnovější série videokamer má software třetí nebo čtvrté generace a představuje velké zlepšení oproti předchozím generacím. Zatímco před rokem byly optické systémy jasným vítězem, nyní s nimi elektronické systémy dosáhly parity. Pokud hledáte novou videokameru, můžete se spolehnout na stabilizátory obrazu, které vám poskytnou neuvěřitelné výsledky – ať už je kouzlo optické nebo elektronické.
A Dramamine™ si můžete uložit na další jízdu lodí.