Qual è la differenza tra la stabilizzazione ottica e digitale dell'immagine?
Se hai mai provato a fare video sul tuo telefono mentre cammini, sai che mantenere l'immagine è ancora difficile. C'è una tecnologia pulita progettata per ridurre l'effetto shaky-cam, e ci sono due diversi approcci per implementarlo.
La stabilizzazione ottica dell'immagine proviene dal mondo della fotografia, utilizzando meccanismi hardware complessi all'interno di una lente per mantenere l'immagine ferma e consentire una cattura nitida. È in circolazione da molto tempo, ma è stato adattato per video e recentemente miniaturizzato per smartphone. La stabilizzazione dell'immagine digitale è più un trucco software, come uno "zoom digitale", ma al contrario, selezionando attivamente la parte corretta di un'immagine su un sensore per farlo apparire come il soggetto e la fotocamera si sta muovendo meno. Diamo un'occhiata al modo in cui funzionano entrambi e al modo in cui vengono applicati agli ultimi gadget fotografici.
Stabilizzazione ottica dell'immagine: uno stabilizzatore per la tua lente
How-To Geek ha già un articolo che spiega come funziona la stabilizzazione ottica dell'immagine. Ma per completezza, riassumeremo: la stabilizzazione ottica dell'immagine, denominata OIS in breve e detta anche "IS" o "riduzione delle vibrazioni" (VR, nessuna relazione con la realtà virtuale) a seconda della marca della fotocamera, è tutto sull'hardware.
Un obiettivo con stabilizzazione ottica dell'immagine ha un motore interno che sposta fisicamente uno o più elementi in vetro all'interno dell'obiettivo mentre la fotocamera mette a fuoco e registra lo scatto. Ciò si traduce in un effetto stabilizzante, che contrasta il movimento dell'obiettivo e della fotocamera (ad esempio dall'agitazione delle mani dell'operatore) e consente di registrare un'immagine più nitida e meno sfocata. Questo, a sua volta, consente di scattare foto in condizioni di scarsa illuminazione o con un valore F-stop inferiore pur rimanendo ben definite.
L'ingegneria che fa parte di questa roba è sorprendente. È una minuscola versione di hardware esterno come i gimbal multiasse utilizzati su sistemi come la Steadicam, quei grandi apparecchi fotografici montati sulla spalla che potresti aver visto in occasione di eventi sportivi o set cinematografici. I risultati di un sistema di stabilizzazione in-obiettivo o all'interno della fotocamera non sono così drammatici come quelli ottenuti dagli stabilizzatori giroscopici esterni, ma sono comunque piuttosto impressionanti. Una fotocamera con obiettivo con stabilizzazione ottica dell'immagine può acquisire immagini fisse più chiare a livelli di luce inferiori rispetto a una senza, e la stessa tecnologia può essere utilizzata per creare un leggero miglioramento nell'effetto sfocato e confuso della registrazione video su una fotocamera portatile. Il grande svantaggio è che la stabilizzazione ottica dell'immagine richiede molti componenti aggiuntivi in un obiettivo e le fotocamere e gli obiettivi dotati di OIS sono molto più costosi di quelli meno complessi.
La stabilizzazione dell'immagine ottica era limitata alle videocamere di fascia alta e alle videocamere. Ma la tecnologia è stata ripetuta abbastanza da consentirne l'acquisizione in DSLR consumer e fotocamere mirrorless. È persino stato ridotto a un livello inferiore in modo che un obiettivo OIS possa essere inserito in un modulo per fotocamera per smartphone. Sì, questo significa che c'è un piccolo elemento in vetro mobile in alcuni smartphone con uno spessore inferiore a mezzo pollice. Se il tuo telefono ha un obiettivo OIS, puoi tenere l'estremità superiore all'altezza dell'orecchio, scuoterla leggermente e persino sentire l'elemento stabilizzante vibrare nel modulo posteriore della videocamera. (Um, non farlo troppo difficile, però.)
Ecco un esempio del piccolo elemento OIS di un modulo di fotocamera del telefono. Notare come la parte superiore del gruppo ottico può muoversi indipendentemente dal sensore di immagine sottostante.
Con obiettivi e sensori molto più piccoli, la funzione OIS sui telefoni non è all'altezza delle fotocamere più grandi. Ma ti sta ancora aiutando a scattare foto più nitide e video meno mossi. Alcuni modelli di telefono importanti con stabilizzazione ottica dell'immagine includono iPhone 6+ e versioni successive, Samsung Galaxy S7 e versioni successive, LG G-series e Google Pixel 2.
Stabilizzazione dell'immagine manuale: ritaglia il video per stabilizzarlo
La stabilizzazione dell'immagine digitale è tutto fatto nel software. Se hai familiarità con la differenza tra lo zoom ottico e lo zoom digitale (ad esempio, facendo esplodere i pixel su un'immagine senza migliorarli), è simile. Ma la stabilizzazione digitale ha un effetto molto più immediato e misurabile sul video.
Per stabilizzare un video pre-registrato traballante, puoi ritagliare le sezioni sui bordi che si "spostano" su ciascun fotogramma, ottenendo un video che sembra più stabile. È un'illusione ottica: mentre il video si agita, il ritaglio di ogni fotogramma dell'immagine viene regolato per compensare lo scuotimento e "si vede" una traccia fluida del video. Ciò richiede l'ingrandimento della cornice dell'immagine (e sacrificando la qualità dell'immagine) o lo zoom della cornice stessa (risultante in un'immagine più piccola con bordi neri che si muovono intorno).
Gli editori video per i pazienti possono farlo manualmente con una registrazione completa, fotogramma per fotogramma. Ecco un esempio drammatico su un breve colpo di Star Wars Episodio VII.
Questo è un esempio esagerato di ritaglio per un effetto stabilizzante, ma mostra come spostare l'immagine attorno al fotogramma video rispetto al soggetto (la nave) o allo sfondo può risultare in un video più fluido. Ecco una raccolta di esempi più tipici con soggetti del mondo reale.
Stabilizzazione digitale delle immagini: software che ritaglia i video per te
Con l'aggiunta di software avanzato, i computer possono applicare automaticamente questa tecnica di ritaglio e spostamento al video. Un software di editing video come Adobe Premiere, Final Cut Pro e Sony Vegas può farlo, generalmente ottenendo l'effetto ritagliando o ingrandendo un video a grandezza intera in una piccola quantità e stabilizzandolo dinamicamente fotogramma per fotogramma. Ecco un esempio di un effetto di stabilizzazione automatico su un video, eseguito in Final Cut Pro (salta a 3:34 se non è già impostato).
Proprio come la stabilizzazione ottica dell'immagine, questo software di post-elaborazione sta diventando più economico e più distribuito. È persino possibile utilizzare la stabilizzazione zoom-and-crop di base integrata in alcuni servizi video gratuiti, come YouTube e Instagram. C'è un limite a quanto questo effetto può essere applicato poiché è necessario eseguire lo zoom per compensare l'oscillazione della fotocamera senza mostrare aree nere sul bordo del fotogramma video. Più si ingrandisce, più bassa sarà la qualità del video finale. Notare che il seguente video il fotogramma del filmato stabilizzato (in alto) è più piccolo del fotogramma completo del video originale non stabilizzato (in basso) a causa del raccolto necessario per l'effetto stabilizzante.
Ecco come si può applicare la stabilizzazione dell'immagine a un video esistente. Ora, unisci quella tecnica di stabilizzazione in movimento e ritaglio, un po 'di spazio in più sulla griglia di pixel del sensore di una fotocamera durante l'acquisizione di video e un software super-avanzato che rileva parti dell'immagine e il loro movimento, e puoi stabilizzare automaticamente, proprio come il video viene registrato! Questo software registra l'intera immagine sul sensore della fotocamera per ogni fotogramma, rileva automaticamente come la fotocamera sta scuotendo in relazione al soggetto principale e lo sfondo e ritaglia il video fino a dimensioni 4K o 1080p mentre sposta l'immagine in giro per compensare il movimento di la fotocamera stessa.
Ecco cosa significa "stabilizzazione dell'immagine digitale": applicazione degli strumenti di ritaglio al video, automaticamente e immediatamente nella fotocamera, senza la necessità di software aggiuntivo dopo la registrazione del video.
Questa tecnologia non ha bisogno di parti mobili in più nel meccanismo dell'obiettivo, rendendola più economica da produrre. Non è così efficiente dal punto di vista tecnico come un obiettivo otticamente stabilizzato, perché hai bisogno di un'elaborazione computerizzata più avanzata per applicare gli strumenti di ritaglio in tempo reale. Ma con la giusta combinazione di hardware e software, gli effetti possono essere drammatici. Ecco un video delle ultime tecniche di stabilizzazione delle immagini digitali nella nuova serie GoPro 7.
Si noti che la GoPro 7, come i suoi predecessori, non ha parti di stabilizzazione in movimento nella fotocamera stessa, e il video sopra non è stato stabilizzato con software extra come Premiere o Final Cut. Tutto questo video viene preso direttamente dalla fotocamera, con il ritaglio applicato automaticamente per compensare scuotimenti e vibrazioni. Non è perfetto, non è abbastanza buono per rimuovere completamente il micromosso da una bici che scende da una rampa di scale, per esempio, e produce circa il 10% di ritaglio sul fotogramma del video. Ma è un miglioramento notevole rispetto a una telecamera non stabilizzata, senza le spese o il tempo necessario per l'OIS o la stabilizzazione del solo software. GoPro ha avuto la stabilizzazione digitale delle immagini incorporata dalla serie Hero 5 ed è disponibile anche su altre action cam.
La stabilizzazione dell'immagine digitale può essere applicata anche ai video sui telefoni. Google ha utilizzato un sistema solo software sul Pixel originale (denominato "EIS" per "stabilizzazione elettronica dell'immagine"), e ora la maggior parte dei telefoni di fascia alta ha applicato almeno un certo livello di stabilizzazione digitale, esplicitamente o meno. Samsung nota che sul Galaxy Note 8, Galaxy S9 e Galaxy S9 +, entrambi ottici e allo stesso tempo viene utilizzata la stabilizzazione dell'immagine digitale. Ma c'è un grande svantaggio della stabilizzazione dell'immagine digitale: a differenza di un sistema di stabilizzazione ottica, non può essere applicato a immagini fisse. Poiché la stabilizzazione dell'immagine digitale si basa sul ritaglio di una serie di fotogrammi video, non funziona su uno solo alla volta.
Immagine di credito: Canon, GoPro
