Про стабилизацию изображения в фотокамерах

Во время фотосъёмки экспонирование, т.е. проецирование сцены на плёнку или цифровую матрицу упирается в пределы установленной выдержки, 1/30, 1/60, 1/100 и т.д, то есть речь идёт о долях секунды, при которых затвор находится в открытом состоянии.

Если вдруг в это время ваши руки удерживающие фотокамеру вздрогнут, это значит что сместится и проекция изображения, что чревато фиксацией не только выбранной сцены, но и её «окрестностей». Возможно, сдвиг камеры будет незначительным настолько, что смещение границ объектов будет меньше точки нерезкости (ключевого параметра, который определяет степень нерезкости изображения при выводе, скажем, на печать фотографии форматом 13х18 см) и не испортит снимок. Для подобных правил просмотра пользуются таким принципом: длина выдержки должна быть не больше чем обратная величина фокусного расстояния объектива (в случае с 35 мм камерами). При большем увеличении (40х60 см), выдержку нужно сделать меньше.

Чтобы сфотографировать «быстрые» объекты, у вашей камеры должен быть быстрый затвор и высокочувствительная плёнка (матрица). Других методов борьбы с такой причиной «нерезкости» не существует. Но для минимизации нерезкости от физического смещения самой камеры во время съёмки несколько способов всё же имеется. Уточняю – они не гарантируют полное устранение такой нерезкости, а всего лишь уменьшают её.

Первый из них – наличие быстрого затвора и высокая чувствительность, которые позволяют использовать короткую выдержку. Второй – съёмка со штатива. Третий подразумевает использование гиростабилизированной платформы для фотокамеры. Суть четвёртого способа заключается в аппаратной компенсации смещения камеры во время съёмки. Пятый способ – это программная, т.е. цифровая компенсация цифрового изображения с последующим уменьшением размеров (разрешения) итогового снимка. И наконец, шестой способ – крепкие руки и тяжёлая модель фотокамеры.

Кстати, вызывать вибрацию камеры могут и её собственные составные детали, например в зеркальных камерах источниками вибраций являются, как правило, зеркало и затвор. У большей части «зеркалок», колебания собственных зеркал значительно ухудшают изображения уже на выдержках более 1/30 сек. Это объясняется тем, что наиболее «длинные» составляющие колебаний лежат в диапазоне десятков герц, поэтому аппаратные средства стабилизации не успевают гасить эту вибрацию. Единственный выход в подобной ситуации – применение режима с предварительным подъёмом зеркала.

Аппаратная стабилизация

Алгоритм действия аппаратной компенсации выглядит так: датчики вычисляют смещение камеры, как правило в двух направлениях, при этом приводы синхронно перемещают матрицу/плёнку с той же скоростью и с той же степенью или же смещают саму картинку, проецируемую на матрицу. Второй способ доступен в тех камерах, в объективе которых присутствует либо подвижный оптический элемент, расположенный поперёк главной оси объектива и который искривляет путь направления света, либо деформирующая призма с аналогичным воздействием на оптический путь.

Стабилизация позволяет улучшить чёткость изображения лишь в случае способности её аппаратной части отслеживать смещения в процессе съёмки, а приводы — их компенсировать. Как правило, стабилизация даёт возможность удлинить выдержку только на несколько (до трёх) ступеней. На данный момент известны стабилизирующие системы, предназначенные для стабилизации по одной (для съёмки с проводкой) или по двум осям.

Canon

Создатели объективов в компании Canon сконструировали свою фирменную технологию стабилизации изображения Canon Image Stabilizer (IS). Стабилизация осуществляется благодаря перемещению подвижных элементов стабилизации, которые встроены в объектив параллельно плоскости матрицы или плёнки. В процессе определения скоростей и углов задействован гиро-сенсор. За ненадобностью, систему можно отключить. Статистически проверено, что система стабилизации Image Stabilizer (IS) эффективно удлиняет выдержку до 2 ступеней. Более подробно о специфике работы данной системы можно ознакомиться на сайте виртуального музея Canon (раздел Технологии).

Nikon

Принципы стабилизации от другого крупного производителя фотооборудования компании Nikon реализован в технологии Nikon - VR «Vibration Reduction" (подавление вибраций). Специалисты производителя уверяют, что эта технология позволяет удлинить выдержку на 3 ступени.

В цифровых изделиях Panasonic также предусмотрена оптическая стабилизация, которая называется Panasonic - MEGA O.I.S. При обнаружении вибрации фотокамеры, встроенный гироскоп передаёт соответствующий сигнал микропроцессору с расчётом коррекции. С помощью этих данных линейный привод перемещает линзу O.I.S. таким образом, чтобы свет попадал точно на ПЗС-матрицу, причём весь этот процесс начиная от обнаружения вибрации до корректировки положения линзы занимает десятые доли секунды. Нажимая на спуск вы даже не заметите работу системы и получите прекрасные отчётливые снимки. Особенно удобно использовать MEGA O.I.S при съёмке на длинной выдержке, при тусклом освещении комнаты или при свете вечернего солнца.

Minolta: похожие решения

Зато компания Minolta предлагает перемещать не оптический блок встроенный в объектив, а саму матрицу и даже плёнку. С первой конечно всё проще, при этом инженерам компании с помощью нескольких моторов, удалось обеспечить не только стабилизацию картинки, но и улучшить фокусировку, при этом накрученному на камеру объектив не потребуется ни стабилизация, ни фокусировка. Яркий пример «anti-shake» матрицы – камеры Konica Minolta DiMAGE А1/A2, в которых матрицы зафиксированы на подвесе, «внимательно» следящем за перемещением камеры и своевременно подстраивающим изображение. Данная система стабилизации эффективно удлиняет выдержку до 3 ступеней.