Wat is het verschil tussen optische en digitale beeldstabilisatie?
Als je ooit hebt geprobeerd om video op je telefoon te maken tijdens het lopen, weet je dat het nog steeds lastig is om het beeld te behouden. Er is een aantal nette technologie ontworpen om dat shaky-cam-effect te verminderen, en er zijn twee verschillende benaderingen om het te implementeren.
Optische beeldstabilisatie komt uit de wereld van de fotografie en gebruikt complexe hardware-mechanismen in een lens om het beeld stil te houden en een scherpe opname mogelijk te maken. Het bestaat al een lange tijd, maar is aangepast voor video en onlangs geminiaturiseerd voor smartphones. Digitale beeldstabilisatie is meer een softwaretruc, zoals een "digitale zoom" maar omgekeerd, waarbij actief het juiste deel van een beeld op een sensor wordt geselecteerd, zodat het lijkt alsof het onderwerp en de camera minder bewegen. Laten we eens kijken hoe beide werken en hoe ze worden toegepast in de nieuwste fotografie-gadgets.
Optische beeldstabilisatie: een stabilisator voor uw lens
How-To Geek heeft al een artikel waarin wordt uitgelegd hoe optische beeldstabilisatie werkt. Voor de volledigheid vatten we samen: optische beeldstabilisatie, kortweg OIS aangeduid als "IS" of "vibratiereductie" (VR, geen relatie met de virtuele realiteit), afhankelijk van het merk van de camera, alles over de hardware.
Een cameralens met optische beeldstabilisatie heeft een interne motor die fysiek een of meer van de glaselementen in de lens beweegt terwijl de camera scherpstelt en de opname registreert. Dit resulteert in een stabiliserend effect, waarbij de beweging van de lens en de camera wordt tegengegaan (bijvoorbeeld door het schudden van de handen van de gebruiker) en waardoor een scherper, minder wazig beeld kan worden vastgelegd. Dit maakt het op zijn beurt mogelijk foto's te nemen bij minder licht of met een lagere F-stopwaarde terwijl ze nog steeds goed gedefinieerd zijn.
De techniek die in dit spul zit, is verbluffend. Het is een superdikke versie van externe hardware zoals de meerassige cardanusringen die worden gebruikt op systemen zoals de Steadicam, die grote schoudergemonteerde camerasturen die je misschien hebt gezien bij sportevenementen of filmsets. De resultaten van een in-lens of in-camera stabilisatiesysteem zijn niet zo dramatisch als die van externe gyroscopische stabilisatoren, maar ze zijn nog steeds behoorlijk indrukwekkend. Een camera met een lens met optische beeldstabilisatie kan helderdere stilstaande beelden vastleggen bij een lager lichtniveau dan zonder, en dezelfde technologie kan worden gebruikt om het wazige, wankele effect van het opnemen van video op een handheld-camera enigszins te verbeteren. Het grote nadeel is dat optische beeldstabilisatie veel extra componenten in een lens vereist en OIS uitgeruste camera's en lenzen veel duurder zijn dan minder complexe ontwerpen.
Optische beeldstabilisatie was voorheen beperkt tot high-end foto- en videocamera's. Maar de technologie is voldoende geïtereerd, zodat u deze nu kunt krijgen in DSLR- en spiegelloze camera's op consumentenniveau. Het is zelfs ingekrompen zodat een OIS-lens past in een cameramodule voor smartphones. Ja, dat betekent dat er een klein, bewegend glaselement zit in sommige smartphones die minder dan een centimeter dik zijn. Als uw telefoon een OIS-lens heeft, kunt u de bovenkant naar uw oor houden, een beetje schudden en zelfs het stabiliserende element in de achterste cameramodule rammelen. (Eh, doe dit echter niet te hard.)
Hier is een voorbeeld van het kleine OIS-element van een telefooncameramodule. Merk op hoe het bovenste gedeelte van de lensconstructie onafhankelijk van de onderstaande beeldsensor kan bewegen.
Met veel kleinere lenzen en sensoren is de OIS-functie op telefoons niet zo geschikt als op grotere camera's. Maar het helpt je nog steeds om duidelijkere foto's en minder trillende video's te maken. Enkele opvallende telefoonontwerpen met optische beeldstabilisatie zijn de iPhone 6+ en nieuwer, de Samsung Galaxy S7 en later, de LG G-serie en Google's Pixel 2.
Handmatige beeldstabilisatie: video bijsnijden om het te stabiliseren
Digitale beeldstabilisatie gebeurt allemaal in software. Als u bekend bent met het verschil tussen optische zoom en digitale zoom (d.w.z. de pixels op een afbeelding opblazen zonder deze te verbeteren), is deze vergelijkbaar. Maar digitale stabilisatie heeft een veel directer, meetbaar effect op video.
Om een wankele, vooraf opgenomen video te stabiliseren, kunt u de secties uitlijnen op de randen die op elk frame worden 'verplaatst', wat resulteert in een video die stabieler lijkt. Het is een optische illusie: terwijl de video rondschudt, wordt het bijsnijden van elk beeld van het beeld aangepast om te compenseren voor het trillen, en "zie" je een vloeiend videobestand. Hiervoor moet worden ingezoomd op het afbeeldingsframe (en de beeldkwaliteit worden opgeofferd) of moet het frame zelf worden uitgezoomd (resulterend in een kleiner beeld met zwarte randen die rondgaan).
Patiëntvideo-editors kunnen dit handmatig doen met een voltooide opname, frame voor frame. Hier is een dramatisch voorbeeld op een kort shot van Star Wars Episode VII.
Dit is een overdreven voorbeeld van bijsnijden voor een stabiliserend effect, maar het laat zien hoe het verplaatsen van het beeld rond het videoframe ten opzichte van het onderwerp (het schip) of de achtergrond kan resulteren in vloeiendere video. Hier is een verzameling van meer typische voorbeelden met onderwerpen uit de echte wereld.
Digital Image Stabilization: Software Cropping Video voor u
Met de toevoeging van geavanceerde software kunnen computers deze bijsnijdende techniek automatisch toepassen op video. Software voor videobewerking zoals Adobe Premiere, Final Cut Pro en Sony Vegas kunnen dit doen, waarbij ze meestal het effect bereiken door een kleine video te bijsnijden of in te zoomen op een volledige video en deze dynamisch frame per frame te stabiliseren. Hier is een voorbeeld van een automatisch stabilisatie-effect op een video, uitgevoerd in Final Cut Pro (ga door naar 3:34 als het nog niet is ingesteld).
Net zoals optische beeldstabilisatie, wordt deze nabewerkingssoftware goedkoper en meer gedistribueerd. Het is zelfs mogelijk om eenvoudige zoom- en gewas-stabilisatie te gebruiken die is ingebouwd in sommige gratis videodiensten, zoals YouTube en Instagram. Er is een limiet aan de mate waarin dit effect kan worden toegepast, omdat het moet inzoomen om te compenseren voor het schudden van de camera zonder zwarte gebieden aan de rand van het videoframe te tonen. Hoe meer u inzoomt, hoe lager de kwaliteit van de uiteindelijke video. Merk op dat de volgende video het frame van de gestabiliseerde opname (boven) kleiner is dan het volledige frame van de originele niet-gestabiliseerde video (onder) vanwege het gewas dat nodig is voor het stabiliserende effect.
Dus dat is hoe beeldstabilisatie kan worden toegepast op een bestaande video. Combineer nu die stabilisatietechniek die zich voortbeweegt en bijsnijdt, een beetje extra ruimte op het pixelraster van een fotocamera bij het maken van video en super-geavanceerde software die delen van het beeld en hun beweging detecteert, en je kunt het stabiliseren automatisch doen, precies zoals de video wordt opgenomen! Die software registreert het volledige beeld op de sensor van de camera voor elk frame, detecteert automatisch hoe de camera trilt ten opzichte van het primaire onderwerp en de achtergrond en bewerkt de video tot 4K of 1080p-formaat terwijl het beeld wordt verplaatst om te compenseren voor de beweging van de camera zelf.
Dat is wat "digitale beeldstabilisatie" betekent: snijgereedschappen toepassen op video, automatisch en onmiddellijk in de camera, zonder dat er extra software nodig is nadat de video is opgenomen.
Deze technologie heeft geen extra bewegende delen in het lensmechanisme nodig, waardoor het goedkoper te produceren is. Het is niet zo technisch efficiënt als een optisch gestabiliseerde lens, omdat u meer geavanceerde geautomatiseerde verwerking nodig hebt om de bijsnijdgereedschappen in realtime toe te passen. Maar met de juiste combinatie van hardware en software kunnen de effecten dramatisch zijn. Hier is een video van de nieuwste digitale beeldstabilisatietechnieken in de nieuwe GoPro 7-serie.
Merk op dat de GoPro 7, net als zijn voorgangers, geen bewegende stabilisatiedelen heeft in de camera zelf, en de bovenstaande video is niet gestabiliseerd met extra software zoals Premiere of Final Cut. Al die video wordt direct van de camera genomen, waarbij het bijsnijden automatisch wordt toegepast om trillingen en trillen te compenseren. Het is niet perfect - het is niet goed genoeg om bijvoorbeeld de shake van een fiets die een trap afloopt volledig te verwijderen en het zorgt voor een uitsnede van 10% in het videoframe. Maar het is een indrukwekkende verbetering ten opzichte van een niet-gestabiliseerde camera, zonder de kosten of tijd die nodig is voor stabilisatie van alleen OIS of software. GoPro heeft sinds de Hero 5-serie digitale beeldstabilisatie in de camera en is ook beschikbaar op andere actiecamera's.
Digitale beeldstabilisatie kan ook op video op telefoons worden toegepast. Google gebruikte een software-only systeem op de originele Pixel (aangeduid als "EIS" voor "elektronische beeldstabilisatie"), en nu wordt op de meeste high-end telefoons althans enig niveau van digitale stabilisatie toegepast, expliciet of niet. Samsung merkt op dat op de Galaxy Note 8, Galaxy S9 en Galaxy S9 +, beide optisch en digitale beeldstabilisatie wordt tegelijkertijd gebruikt. Maar er is een groot nadeel aan digitale beeldstabilisatie: in tegenstelling tot een optisch stabilisatiesysteem, kan het niet worden toegepast op stilstaande beelden. Omdat digitale beeldstabilisatie afhankelijk is van het bijsnijden van een reeks stilstaande videoframes, werkt deze niet één voor één.
Afbeelding tegoed: Canon, GoPro
