Два метода оптической стабилизации изображения — AndroidInsider.ru

20.08.2015

Стабилизация изображения (Image Stabilization, IS) — метод снижения размывания на фотографиях путем автоматического смещения линз камеры для компенсации смещения или вибрации самой камеры в процессе съемки. Оптическая стабилизация изображения (Optical Image Stabilization, OIS) — то, чего пользователи ожидают от флагманских смартфонов. Этот метод обеспечивает великолепные фотографии и видеоролики. Существуют два распространенных метода стабилизации изображений — программная электронная (Electronic Image Stabilization, EIS) и аппаратная оптическая. О том, что дает смартфонам оптическая стабилизация изображения можно понять на примере новых Samsung Galaxy S6.

Особенности двух основных методов стабилизации изображения были рассмотрены ресурсом Ubergizmo в заметке «What Is Image Stabilization?». Оптическая стабилизация изображения и то, как она работает, было проиллюстрировано видеороликом. Ведь пользователи порой обращают внимание только на «мегапиксельность» сенсора камеры смартфона, забывая о других не менее, а порой и более важных ее характеристиках, к которым в том числе относится и применяемая технология стабилизации изображения.

Оптическая стабилизация изображения устраняет весьма распространенную проблему — размытость изображения, вызванную смещением или дрожанием камеры в процессе съемки.

Впрочем, если устройство сильно трясется, то даже OIS поможет лишь в определенной степени. И важно понимать, что стабилизация изображения никак не препятствует дрожанию камеры как таковому, а лишь частично нейтрализует его последствия.

Электронная стабилизация изображения использует комплексный программный алгоритм улучшения качества изображения. Оптическая же является аппаратным решением. Необходимый результат достигается путем регулировки оптического пути сенсора изображений посредством перемещения или наклона объектива для компенсации или нейтрализации движения пользователя. Используются два метода. Ранее применялось изменение положения объектива. Более современный метод состоит в смещении всего модуля, благодаря чему и достигается стабилизация фотографии.

Причиной появляющегося на фотографиях размывания является смещение оптического пути между фокусирующими линзами и центром сенсора изображений. В методе со смещением линз только линзы в модуле камеры способны совершать небольшие смещения в противовес изменению оптического пути. Второй метод предполагает смещение всего модуля, в том числе и сенсора изображений и линз.

Для коррекции смещения оптическая стабилизация изображения использует различные сенсоры, определяющие смещение по осям координат X/Y. Сенсоры также определяют наклонное смещение и отклонение. Все собранные данные используются для того, чтобы вычислить, насколько велико изменение положения линз, необходимое для того, чтобы оптический путь точно соответствовал центру сенсора изображений.

Электронная стабилизация изображения достигает похожего результата, но, к сожалению, за счет качества изображения (например, обрезая фрагменты исходного изображения). Оптическая же снижает размывание, не влияя на качество исходного изображения. Возможно одновременное использование обеих стабилизирующих изображение технологий. Преимуществом электронной стабилизации является то, что для его функционирования требуется только программное обеспечение, а OIS нуждается в дополнительных аппаратных компонентах камеры. Поэтому оптическая стабилизация — более дорогое решение.

Интерес пользователей к камерам своих смартфонов постоянно растет. Это теперь один из важнейших элементов умного телефона, и производители постоянно оснащают ее все новыми и новыми возможностями. Не исключено, что вскоре пользователям Android-девайсов будет предоставлен простой способ обработки RAW-фотографий. Именно отсутствие оптической стабилизации изображения — одна из основных причин невысокой популярности в целом замечательного смартфона . Не исключено, что в случае ее появления в M10 пользователи вновь обратят свое внимание на флагманские телефоны HTC.

Какие характеристики камеры смартфона, помимо разрешения ее сенсора и наличия оптической стабилизации изображения, вы считаете наиболее важными?

Камера смартфона — одна из ключевых характеристик, которую большинство людей принимают во внимание при выборе смартфона для покупки. Фактически, это первоочередная задача производителей смартфонов. Во флагманских устройствах камера должна быть лучшей. По качеству камер средний класс телефонов часто может составить конкуренцию флагманским смартфонам. Сегодня, хоть и редко, в среднем классе появляется оптическая стабилизация. Бюджетные телефоны не соперники среднему классу. Но они всегда получают почти все функции смартфона среднего уровня.

Если ли смысл тратить больше денег из-за лучшей камеры?

Это зависит от того, как вы собираетесь пользоваться своим смартфоном. Стабилизация изображения — одна из ключевых функций, которая доступна только на флагманских устройствах и отсутствует в смартфонах среднего уровня. Но технологии развиваются и эта особенность дешевеет.

Существует два типа технологий стабилизации, которые можно найти в смартфоне: оптическая стабилизация изображения (OIS) и электронная стабилизация изображения (EIS).

Что такое оптическая стабилизация в смартфонах?

В конструкции смартфона присутствуют физические датчики для предотвращения дрожания камеры и проецирования видео без каких-либо сотрясений. Это называется оптическая стабилизация изображения.

Оптическая стабилизация и четкость фото

Что такое электронная стабилизация в смартфонах?

Электронная стабилизация изображения основана на программном обеспечении.  Программа вычисляет каждый кадр видео и пытается сохранить его стабильным, обрезая углы. В результате такой работы конечное видео получится немного увеличенным и без дрожания видео на записи.

Что лучше оптическая стабилизация (OIS) или электронная стабилизация (EIS)?

Оптическая стабилизация в смартфонах имеет физические датчики, которые пытаются поддерживать стабильность камеры. Это лучше, чем электронная стабилизация изображения, которая сделает видео немного увеличенным. Поскольку не защищает камеру от трясущихся рук, например, как это делает оптическая стабилизация на аппаратном уровне.

Электронная стабилизация изображения теперь доступна для смартфонов среднего класса. Я думаю, что Redmi Note 5 Pro был одним из первых смартфонов среднего класса, который получил электронную стабилизацию изображения. А потом мы увидели довольно много смартфонов с EIS.

Как OIS и EIS мылят фото

Оптическая стабилизация (OIS), с другой стороны, до сих пор встречается только в флагманских смартфонах высокого класса. Zenfone 5 от Asus, вероятно, является самым доступным флагманским смартфоном, который получил OIS. Перед ним был OnePlus 6. На начало 2019 года оптическая стабилизация устанавливает денежный порог 400 долларов не ниже! Ниже только б/у смартфон.

Оптическая стабилизация и качество видео

Если камера смартфона имеет OIS, она будет снимать более плавные видео без каких либо усилий с вашей стороны.

Если камера смартфона имеет только EIS, вам, возможно, придется приложить некоторые усилия и навыки, чтобы снять плавное видео. И с EIS можно добиться плавности OIS, только нужно немного потрудиться.

Стабилизатор для камеры

Одной из альтернатив, которые вы можете использовать для съемки стабилизированного видео, является использование стабилизатора для камер. Раньше мобильные стабилизаторы стояли дорого, но со временем всё дешевеет как вы бесспорно уже заметили.

Стабилизатор для телефона обеспечивает внешнюю стабилизацию камеры смартфона. Но даже он работает лучше, когда в телефоне присутствует электронная стабилизация EIS или оптическая стабилизация OIS. Если вы человек, который создает видео для YouTube или для другой социальной сети, вы скорее всего захотите инвестировать в смартфон, который предлагает как минимум EIS.

В настоящее время один из самых дешевых и более менее по характеристикам, это Redmi Note 5 Pro (230 долларов) в бюджетном сегменте предлагает EIS. Конечно для большинства это далеко не бюджетный уровень, но так принято считать по старому. Надеюсь уровень наших доходов вернётся хотя бы до уровня 10-ти летней давности! Zenfone 5 или OnePlus 6 — два доступных флагманских телефона, которые имеют OIS.

Почему количество мегапикселей — не главное

Термин «мегапиксель» можно расшифровать как один миллион пикселей. То есть 12-мегапиксельная камера делает снимки, которые состоят из 12 миллионов крохотных точек. Чем больше этих точек (пикселей) в изображении, тем чётче оно выглядит, тем выше его разрешение.

Из этого можно сделать вывод, что камера с большим количеством мегапикселей снимает лучше той, у которой их меньше. Но это не совсем так.

Проблема в том, что в наше время камеры смартфонов имеют больше мегапикселей, чем нужно. Давайте вспомним про экраны: FullHD-телевизор имеет разрешение 2,1 мегапикселя, а новейший 4K-телевизор — 8,3 мегапикселя. Учитывая, что в камере почти каждого современного смартфона можно насчитать более 10 мегапикселей, дисплеи просто не могут отображать столь высокое разрешение в полной мере.

Вряд ли вы заметите разницу между фотографиями современных камер с разным количеством мегапикселей, поскольку даже новейшие экраны не поддерживают таких разрешений.

На самом деле преодоление отметки в 8,3 мегапикселя может быть полезным, если вы намерены кадрировать снимки. Другими словами, сделав фото с помощью 12-мегапиксельной камеры, вы можете отрезать от него значительный фрагмент. При этом разрешение снимка всё равно может остаться выше, чем у 4K-телевизора.

Совет. Не гонитесь за камерами, которые насчитывают больше 12 мегапикселей. Этого количества хватит с запасом, если только вы не собираетесь разрезать снимки на фрагменты или редактировать их в профессиональных целях.

Размер пикселя важнее

Показатель, который точнее характеризует камеру смартфона, — это размер пикселя. В общем списке характеристик его числовое значение указывают в микрометрах перед сокращением µm. Камера смартфона с размером пикселя 1,4µm почти всегда снимает лучше другой с размером 1,0µm.

Если достаточно приблизить фотографию, на ней можно разглядеть отдельные пиксели. Цвета этих мелких точек определяются микроскопическими сенсорами света внутри камеры смартфона.

Эти сенсоры тоже называют пикселями, поскольку каждый из них захватывает свет для соответственного пикселя на изображении. Таким образом, если в вашей камере 12 мегапикселей, она имеет 12 миллионов светочувствительных пикселей.

Каждый сенсор запечатлевает частицы света, известные как фотоны, и определяет с их помощью цвет и яркость пикселя на снимке. Но фотоны очень активны, и захватить их не так просто. К примеру, вместо синей частицы сенсор может поймать красную. В итоге вместо пикселя одного цвета на изображении окажется точка другого.

Чтобы избегать таких неточностей, светочувствительный пиксель ловит по несколько фотонов сразу, а специальное ПО высчитывает на их основе правильные оттенок и яркость точки на итоговом фото. Чем больше площадь пикселя, тем больше фотонов он может захватить, тем точнее будут цвета на финальном изображении.

Совет. Остановитесь на камерах, которые имеют не более 12 мегапикселей. Большее число вынуждает производителя жертвовать размером пикселей, чтобы вместить всё в ограниченном пространстве. Сравнивая камеры с равным количеством мегапикселей, выбирайте ту, размер пикселей в которой больше.

Апертура

Другая важная характеристика камеры, которой не стоит пренебрегать, — это апертура. Её указывают с помощью символа f, поделённого на числовое значение. К примеру: f/2,0. Поскольку f делят на число, то чем оно меньше, тем лучше апертура.

Чтобы понять смысл апертуры, вспомните о размере пикселя. Чем он крупнее, тем больше частиц света захватывает камера, тем точнее цветопередача. Теперь представьте, что пиксель — это ведро, а фотоны — капли дождя. Выходит, чем шире ведро (пиксель), тем больше капель (фотонов) в него попадает.

Апертура напоминает воронку для этого ведра. Её нижняя часть совпадает по диаметру с ведром, но верхняя — гораздо шире, что помогает собрать ещё больше капель. Как следует из аналогии, широкая апертура позволяет сенсору захватить больше частиц света.

Конечно, в реальности никакой воронки нет. Этого эффекта достигают за счёт линзы, с помощью которой камера захватывает больше света, чем способны уловить её пиксели.

Основное преимущество широкой апертуры заключается в том, что благодаря ей камера лучше снимает в условиях низкой освещённости.

Когда света слишком мало, светочувствительные пиксели могут не захватить достаточного количества фотонов. Но широкая апертура решает эту проблему, открывая доступ к большему количеству частиц.

Совет. Не забывайте, меньшее число означает более широкую апертуру. Так что делайте выбор в пользу камер со значением f/2,2 и ниже, особенно если часто фотографируете ночью или внутри помещений.

Стабилизация изображения: EIS и OIS

Среди прочих характеристик камеры вы можете найти стабилизацию изображения двух видов: оптическую — OIS (Optical Image Stabilization) и электронную — EIS (Electronic Image Stabilization).

Когда сенсор камеры движется из-за дрожания руки, OIS стабилизирует изображение физически. Если вы, к примеру, ходите во время съёмки видео, каждый шаг обычно меняет положение камеры. Но OIS сохраняет относительную стабильность сенсора, даже если вы трясёте смартфоном. В результате технология минимизирует дрожь на видеозаписях и размытие на снимках.

Наличие оптической стабилизации сильно повышает стоимость устройства и требует немало пространства для дополнительных деталей. Поэтому вместо неё в смартфоны часто внедряют электронную стабилизацию, которая создаёт похожий эффект.

EIS обрезает, растягивает изображения и меняет перспективу отдельных кадров, из которых состоит видео. Это происходит программно и уже с отснятым материалом, поэтому электронную стабилизацию можно применять даже к роликам, записанным на камеры с OIS, чтобы делать их ещё более плавными.

По большому счёту, иметь камеру с оптической стабилизацией лучше. Ведь электронная обработка кадров может снизить качество и создать эффект желе на видео. К тому же EIS почти не уменьшает степень размытия на снимках. Но стоит отметить, электронная стабилизация не перестаёт развиваться, что подтверждает качество роликов, снятых на аппараты Google Pixel.

Совет. Если можете, выбирайте устройства с оптической стабилизацией, если нет — останавливайтесь на электронной. Игнорируйте аппараты, которые не поддерживают ни OIS, ни EIS.

В наше время сложно представить мобильный гаджет, лишенный возможности делать фотографии и записывать видео.

Сегодня любой, даже самый бюджетный аппарат, обладает полноценной фото- и видеокамерой с кучей параметров для настройки. Проблема в том, что далеко не каждый владелец смартфона может сориентироваться во всем разнообразии этих настроек. В данной статье мы постараемся пролить свет на основные параметры камеры телефонов (Android) и раскрыть их назначение.

Разрешение камеры

Есть популярный и устойчивый миф, что итоговое качество фотографий на смартфон на 99 процентов зависит от количества мегапикселей. На самом деле, от данного параметра зависит общее количество пикселей на фотографии или видео. Чем больше разрешение на снимке, тем большей четкостью и детализацией он обычно обладает.

Последние модели смартфонов позволяют записывать ролики в режиме Full HD и 4K. Выбирая максимальное качество съемки, нужно учитывать, что для хранения таких данных потребуется дополнительный объем памяти.

Частота кадров

Как известно, поочередная смена снятых камерой кадров дает возможность создать видеоролик. Данная характеристика отвечает за количество снимков, которое успеет сделать смартфон в течение одной секунды записи. Увеличение этого числа позволит получить более плавное видео. Обычно предлагается выбрать диапазон 30-60 кадров/с.

Качество изображения

Название параметра говорит само за себя. Для экономии свободного пространства на внутреннем накопителе устройства используются специальные алгоритмы сжатия. Это касается как фотографий, так и видео. Сохраняя файлы в максимальном качестве, нужно быть готовым к серьезным расходам памяти. Однако высокая степень сжатия приведет к потере четкости, а также станет причиной замыленности изображений.

Рекомендуем всегда выбирать наивысшее качество, а для экономии памяти использовать облачные хранилища, например, Google Фото.

Вспышка

Сегодня практически каждая основная камера на смартфоне обладает встроенным источником фотоосвещения. Благодаря кратковременной световой вспышке можно вести съемку в ночное время суток. Зачастую данная функция включается автоматически за счет самостоятельного определения уровня освещенности. Нужно признать, что она не лучшим образом влияет на качество кадра. Рекомендуется использовать ее только в случае очень плохой видимости.

HDR

Аббревиатура расшифровывается как High Dynamic Range (Высокий динамический диапазон). Наличие данной технологии позволяет смартфону делать сразу несколько снимков с разной экспозицией и цветопередачей. В результате сложных алгоритмов программа автоматически объединяет всю полученную информацию в один снимок. Полученное изображение, как правило, имеет наилучшее качество.

Баланс белого

Настройка этого параметра поможет изменить изображение так, чтобы сделать цвета на нем более холодными или теплыми. Обычно данная конфигурация просчитывается камерой автоматически, но при желании можно поиграться с балансом цветопередачи, особенно если смартфон находится в нестандартных условиях освещения.

Оптическая стабилизация

Включение данной функции позволит заметно снизить смазывание кадра — особенно это актуально при видеосъемке. Благодаря специальному датчику мобильное устройство сводит к минимуму дрожание камеры за счет равномерного смещения объектива в нужную сторону. Как правило, такой параметр активируется по умолчанию и используется во флагманских смартфонах.

Более подробно технология оптической стабилизации описана в этой статье.

Выдержка/диафрагма/апертура

Данная настройка предназначена для управления диафрагмой. Чем большее значение имеет параметр, тем лучше камера будет открыта для поступления света. Не нужно ставить слишком большую выдержку, так как может получится пересветка.

Все подробности о диафрагме и апертуре камеры собраны здесь и тут.

ISO

Краткое название этой функции можно расшифровать как Image Sensor Optimization (Оптимизация датчика изображений). Изменение характеристик данного параметра дает возможность увеличить или уменьшить чувствительность объектива к свету. Повышать значение ISO рекомендуется только при съемке в условиях недостаточной освещенности, иначе на фотографии будут заметны посторонние шумы.

Экспозиция

Благодаря этой функции можно регулировать яркость снимка. Двигая ползунок влево и вправо, пользователь изменяет уровень освещенности кадра. Это позволяет настроить наиболее подходящий по светосиле режим, чтобы улучшить видимость объектов.

Мы рассказали о наиболее важных параметрах камеры в телефонах и смартфонах на Android. Используя все доступные настройки с умом, можно добиться лучшего качества съемки.

Для того чтобы разобраться с тем, что такое оптическая стабилизация в смартфоне необходимо объяснить значение нескольких смежных терминов. Начнем со стабилизации изображения.

Стабилизация изображения – это технология, которая пришла в смартфоны из фотоаппаратов и видеокамер. Она заключается в использовании различных способов для компенсации естественных движений камеры в руках оператора. Это позволяет получить более четкие кадры без использования штатива. Кроме этого, наличие стабилизации изображения позволяет использовать более длинную выдержку, что в свою очередь позволяет получать более яркую картинку в условиях плохой освещенности, например, при съемке ночью. Стабилизация изображения может работать на основе оптической или цифровой стабилизации.

Устройство камеры и 4-осевой оптической стабилизации в смартфоне Xiaomi Mi 5.

Оптическая стабилизация работает механически, она изменяет положение матрицы или отдельных элементов объектива таким образом, чтобы компенсировать движение камеры. Впервые оптическая стабилизация появилась в 1994 году, когда компания Cannon представила свою технологию OIS или Optical Image Stabilizer. Данная технология работала на основе специального стабилизирующего элемента объектива, позиция которого изменялась по двум осям согласно командам, которые приходили от сенсоров.

Оптическая стабилизация OIS быстро зарекомендовала себя как эффективное решение и другие производители фотоаппаратов начали создавать собственные варианты данной технологии. Так появились такие системы оптической стабилизации как:

• Vibration Reduction (VR) от Nikon;
• Optical Steady Shot (OSS) от Sony;
• Optical Stabilization (OS) от Sigma;
• Vibration Compensation (VC) от Tamron;
• Dual IS от Panasonic;

С приходом цифровых фотоаппаратов стало возможно стабилизировать изображение не только за счет работы отдельных элементов объектива, но и за счет движения матрицы. В результате начали появляться системы оптической стабилизации с подвижной матрицей. Первой такой системой стала Anti-Shake (AS) от Konica Minolta. Позже аналогичные системы стабилизации представили и другие производители фотоапаратов, например:

• Super Steady Shot (SSS) от Sony;
• Image Stabilizer (IS) от Olympus;
• Shake Reduction (SR) от Pentax;

Цифровая стабилизация или EIS (Electronic (Digital) Image Stabilizer) – это второй способ стабилизации изображения. Она не требует механического движения и может работать по разным принципам, например, сдвиг матрицы может симулироваться за счет резервных пикселей. Для этого под стабилизацию изображения отводится около половины всех пикселей на матрице. Эти пиксели обычно не участвуют в создании изображения, информация с них используется только тогда, когда нужно стабилизировать картинку. В этом случае цифровая стабилизация работает за счет того, что картинка плавает по поверхности матрицы и камера корректирует это движение с помощью резервных пикселей. Данная технология используется в основном в цифровых видеокамерах. 

В смартфонах оптическая стабилизация впервые появилась в 2012 году. Первопроходцем стал смартфон Nokia Lumia 920, который впервые получил объектив с оптической стабилизацией изображения (OIS). С тех пор оптическая стабилизация начала регулярно появляться во флагманских смартфонах. Сейчас же оптическая стабилизация встречается даже в смартфонах среднего ценового диапазона, например, она есть в таких моделях как:

• Sony Xperia XA Ultra (14 тыс. руб.);
• Samsung Galaxy A5 (2016) SM-A510F (14 тыс. руб.);
• Sony Xperia XA2 Dual (16 тыс. руб.);
• Samsung Galaxy A7 (2016) SM-A710F (20 тыс. руб.);
• LG G6 32GB (24 тыс. руб.);

—>