Стабилизация изображения: техники уменьшения размытости фотографий

Введение

Методы, используемые для уменьшения размытия изображений. Фотографическая техника.

Стабилизация изображения (IS) – это совокупность технологий, снижающих размытость, вызванную движением камеры или другого устройства формирования изображения во время экспозиции. Как правило, она компенсирует смещение и наклон (угловые движения, соответствующие рысканию и тангажу) устройства, хотя электронная стабилизация изображения также может компенсировать вращение вокруг оптической оси (крен). В основном используется в высококачественных биноклях с функцией стабилизации изображения, фото- и видеокамерах, астрономических телескопах и смартфонах. Для фотокамер дрожание камеры представляет особую проблему при использовании медленных выдержек или длиннофокусных объективов (телеобъективов или зум-объективов). Для видеокамер дрожание камеры вызывает заметное дрожание изображения в записанном видео. В астрономии к проблеме дрожания оптики добавляется влияние атмосферных искажений, изменяющих видимое положение объектов со временем.

Применение в фотографии

В фотографии стабилизация изображения может обеспечить использование выдержек на 2–5,5 ступени медленнее (экспозиции в 4–22 1/2 раза длиннее), и сообщается о еще более эффективных замедленных выдержках. Эмпирическое правило для определения минимально возможной выдержки при съемке с рук без заметного размытия из-за дрожания камеры – это обратная величина эквивалентного фокусного расстояния объектива, рассчитанного для 35-мм кадра, также известная как "правило 1/мм". Например, при фокусном расстоянии 125 мм на камере с 35-мм матрицей вибрация или дрожание камеры могут повлиять на резкость, если выдержка короче 1/125 секунды. Благодаря возможности использования выдержек на 2–4,5 ступени медленнее благодаря стабилизации изображения, снимок, сделанный на выдержке 1/125 секунды с обычным объективом, можно сделать на выдержке 1/15 или 1/8 секунды с объективом, оснащенным стабилизацией, и получить почти такое же качество. Достижимая резкость при заданной выдержке может значительно возрасти. При расчете эквивалентного фокусного расстояния важно учитывать формат изображения, используемый камерой. Например, многие цифровые зеркальные камеры используют сенсор изображения, размер которого составляет 2/3, 5/8 или 1/2 размера кадра 35-мм пленки. Это означает, что кадр 35-мм в 1,5, 1,6 или 2 раза больше цифрового сенсора. Последние значения называются кроп-фактором, коэффициентом обрезки поля зрения, множителем фокусного расстояния или форматным коэффициентом. Например, на камере с кроп-фактором 2× объектив 50 мм обеспечивает такое же поле зрения, как объектив 100 мм, используемый на 35-мм пленочной камере, и обычно его можно удерживать в руках на выдержке 1/100 секунды. Однако стабилизация изображения не устраняет размытие, вызванное движением объекта или сильными движениями камеры. Стабилизация изображения предназначена и способна уменьшать только размытие, возникающее из-за незначительного дрожания объектива при съемке с рук. Некоторые объективы и корпуса камер имеют дополнительный режим панорамной съемки или более агрессивный "активный режим", оба из которых описаны более подробно ниже в разделе об оптической стабилизации изображения. Астрофотография широко использует съемку с длительной выдержкой, которая требует неподвижного положения камеры. Однако просто закрепить камеру на Земле недостаточно, поскольку Земля вращается. Pentax K 5 и K r, оснащенные GPS-аксессуаром O GPS1 для получения данных о местоположении, могут использовать функцию сдвига сенсора для уменьшения видимых звездных следов. Стабилизация может быть реализована как в объективе, так и в корпусе камеры. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки.

In photography, image stabilization can facilitate shutter speeds 2 to 5.5 stops slower (exposures 4 to 22 1/2 times longer), and even slower effective speeds have been reported. A rule of thumb to determine the slowest shutter speed possible for hand holding without noticeable blur due to camera shake is to take the reciprocal of the 35 mm equivalent focal length of the lens, also known as the "1/mm rule". For example, at a focal length of 125 mm on a 35 mm camera, vibration or camera shake could affect sharpness if the shutter speed is slower than 1/125 second. As a result of the 2 to 4.5 stops slower shutter speeds allowed by IS, an image taken at 1/125 second speed with an ordinary lens could be taken at 1/15 or 1/8 second with an IS equipped lens and produce almost the same quality. The sharpness obtainable at a given speed can increase dramatically. When calculating the effective focal length, it is important to take into account the image format a camera uses. For example, many digital SLR cameras use an image sensor that is 2/3, 5/8, or 1/2 the size of a 35 mm film frame. This means that the 35 mm frame is 1.5, 1.6, or 2 times the size of the digital sensor. The latter values are referred to as the crop factor, field of view crop factor, focal length multiplier, or format factor. On a 2× crop factor camera, for instance, a 50 mm lens produces the same field of view as a 100 mm lens used on a 35 mm film camera, and can typically be handheld at 1/100 second. However, image stabilization does not prevent motion blur caused by the movement of the subject or by extreme movements of the camera. Image stabilization is only designed for and capable of reducing blur that results from normal, minute shaking of a lens due to hand held shooting. Some lenses and camera bodies include a secondary panning mode or a more aggressive 'active mode', both described in greater detail below under optical image stabilization. Astrophotography makes much use of long exposure photography, which requires the camera to be fixed in place. However, fastening it to the Earth is not enough, since the Earth rotates. The Pentax K 5 and K r, when equipped with the O GPS1 GPS accessory for position data, can use their sensor shift capability to reduce the resulting star trails. Stabilization can be applied in the lens, or in the camera body. Each method has distinctive advantages and disadvantages.

Оптическая стабилизация изображения

Оптический стабилизатор изображения (OIS, IS или OS) — это механизм, используемый в фото- и видеокамерах для стабилизации получаемого изображения путем изменения оптического пути к сенсору. Эта технология реализована непосредственно в объективе, в отличие от стабилизации изображения в корпусе (IBIS), которая работает за счет перемещения сенсора как последнего элемента оптической схемы. Ключевой особенностью всех систем оптической стабилизации является то, что они стабилизируют изображение, проецируемое на сенсор, до того как сенсор преобразует его в цифровой сигнал. IBIS может обеспечивать стабилизацию по пяти осям: X, Y, крен (Roll), рыскание (Yaw) и тангаж (Pitch). Дополнительным преимуществом IBIS является возможность его использования с любыми объективами.

Преимущества ОИС

Оптическая стабилизация изображения позволяет использовать более длительные выдержки при съемке с рук, снижая вероятность размытия снимка из-за дрожания камеры во время экспозиции. При съемке видео с рук, независимо от освещения, оптическая стабилизация изображения компенсирует небольшие колебания, которые становятся заметнее при просмотре на большом экране, например, телевизоре или компьютерном мониторе.

На основе линз

В реализации Nikon и Canon это работает за счет использования плавающего элемента линзы, который перемещается ортогонально оптической оси линзы с помощью электромагнитов. Вибрация обнаруживается с помощью двух пьезоэлектрических датчиков угловой скорости (часто называемых гироскопическими датчиками), один для обнаружения горизонтального движения, а другой – для обнаружения вертикального движения. В результате, этот тип стабилизатора изображения корректирует только вращения по осям тангажа и рыскания и не может корректировать вращение вокруг оптической оси. Некоторые объективы имеют вторичный режим, который компенсирует только вертикальную дрожь камеры. Этот режим полезен при использовании техники панорамирования. Некоторые из них активируются автоматически, другие – с помощью переключателя. Чтобы компенсировать дрожь камеры при съемке видео во время ходьбы, Panasonic представила Power Hybrid OIS+ с коррекцией по пяти осям: вращение вокруг оси, горизонтальное вращение, вертикальное вращение, а также горизонтальное и вертикальное смещение. Некоторые объективы Nikon с поддержкой VR предлагают «активный» режим для съемки с движущегося транспортного средства, например, автомобиля или лодки, который должен корректировать более сильную дрожь, чем «нормальный» режим. Однако активный режим, используемый для обычной съемки, может давать худшие результаты, чем нормальный режим. Это связано с тем, что активный режим оптимизирован для уменьшения движений с более высокой угловой скоростью (обычно при съемке с сильно движущейся платформы с использованием более короткой выдержки), в то время как нормальный режим пытается уменьшить движения с более низкой угловой скоростью на большей амплитуде и в течение более длительного периода времени (обычно движения тела и рук при стоянии на неподвижной или медленно движущейся платформе при использовании более длинной выдержки). Большинство производителей рекомендуют отключать функцию IS объектива при установке на штатив, поскольку это может привести к непредсказуемым результатам и, как правило, не требуется. Многие современные объективы со стабилизацией изображения (особенно более новые объективы IS от Canon) способны автоматически определять, что они установлены на штатив (благодаря чрезвычайно низким показаниям вибрации), и автоматически отключать IS, чтобы предотвратить это и любое последующее снижение качества изображения. Система также потребляет энергию батареи, поэтому ее отключение, когда она не нужна, продлевает срок службы батареи. Недостатком стабилизации изображения на основе объектива является стоимость. Каждый объектив требует собственной системы стабилизации изображения. Кроме того, не все объективы доступны в версии со стабилизацией. Это часто бывает в случае с быстрыми объективами и широкоугольными объективами. Однако самым светосильным объективом со стабилизацией изображения является Nocticron со светосилой f/1.2. Хотя наиболее очевидное преимущество стабилизации изображения заключается в использовании с более длинными фокусными расстояниями, даже обычные и широкоугольные объективы получают от нее пользу при съемке в условиях низкой освещенности. Стабилизация на основе объектива также имеет преимущества перед стабилизацией в камере. В условиях низкой освещенности или низкого контраста система автофокусировки (которая не имеет стабилизированных датчиков) может работать точнее, когда изображение, поступающее от объектива, уже стабилизировано. В камерах с оптическими видоискателями изображение, которое видит фотограф через стабилизированный объектив (в отличие от стабилизации в камере), показывает больше деталей благодаря своей стабильности, а также облегчает правильное кадрирование. Это особенно актуально для длиннофокусных телеобъективов. Это не является проблемой для беззеркальных камер со сменной оптикой, поскольку выходной сигнал с датчика на экран или электронный видоискатель стабилизирован.

In Nikon and Canon's implementation, it works by using a floating lens element that is moved orthogonally to the optical axis of the lens using electromagnets. Vibration is detected using two piezoelectric angular velocity sensors (often called gyroscopic sensors), one to detect horizontal movement and the other to detect vertical movement. As a result, this kind of image stabilizer corrects only for pitch and yaw axis rotations, and cannot correct for rotation around the optical axis. Some lenses have a secondary mode that counteracts vertical only camera shake. This mode is useful when using a panning technique. Some such lenses activate it automatically; others use a switch on the lens. To compensate for camera shake in shooting video while walking, Panasonic introduced Power Hybrid OIS+ with five axis correction: axis rotation, horizontal rotation, vertical rotation, and horizontal and vertical motion. Some Nikon VR enabled lenses offer an "active" mode for shooting from a moving vehicle, such as a car or boat, which is supposed to correct for larger shakes than the "normal" mode. However, active mode used for normal shooting can produce poorer results than normal mode. This is because active mode is optimized for reducing higher angular velocity movements (typically when shooting from a heavily moving platform using faster shutter speeds), where normal mode tries to reduce lower angular velocity movements over a larger amplitude and timeframe (typically body and hand movement when standing on a stationary or slowly moving platform while using slower shutter speeds). Most manufacturers suggest that the IS feature of a lens be turned off when the lens is mounted on a tripod as it can cause erratic results and is generally unnecessary. Many modern image stabilization lenses (notably Canon's more recent IS lenses) are able to auto detect that they are tripod mounted (as a result of extremely low vibration readings) and disable IS automatically to prevent this and any consequent image quality reduction. The system also draws battery power, so deactivating it when not needed extends the battery charge. A disadvantage of lens based image stabilization is cost. Each lens requires its own image stabilization system. Also, not every lens is available in an image stabilized version. This is often the case for fast primes and wide angle lenses. However, the fastest lens with image stabilisation is the Nocticron with a speed of f/1.2. While the most obvious advantage for image stabilization lies with longer focal lengths, even normal and wide angle lenses benefit from it in low light applications. Lens based stabilization also has advantages over in body stabilization. In low light or low contrast situations, the autofocus system (which has no stabilized sensors) is able to work more accurately when the image coming from the lens is already stabilized. In cameras with optical viewfinders, the image seen by the photographer through the stabilized lens (as opposed to in body stabilization) reveals more detail because of its stability, and it also makes correct framing easier. This is especially the case with longer telephoto lenses. This is not an issue for Mirrorless interchangeable lens camera systems, because the sensor output to the screen or electronic viewfinder is stabilized.

Сдвиг датчика

Датчик, захватывающий изображение, может быть перемещен таким образом, чтобы компенсировать движение камеры – технология, часто называемая механической стабилизацией изображения. Когда камера вращается, вызывая угловую ошибку, гироскопы передают информацию в привод, который перемещает датчик. Датчик перемещается для поддержания проекции изображения на плоскость изображения, которая является функцией фокусного расстояния используемого объектива. Современные камеры могут автоматически получать информацию о фокусном расстоянии от современных объективов, разработанных для этой камеры. Minolta и Konica Minolta использовали технологию под названием Anti Shake (AS), которая теперь продается как SteadyShot (SS) в линейке Sony α и Shake Reduction (SR) в камерах Pentax K и Q серий, и которая опирается на высокоточный датчик угловой скорости для определения движения камеры. Olympus представила стабилизацию изображения в модели E 510 D SLR, используя систему, основанную на их Supersonic Wave Drive. Другие производители используют цифровые сигнальные процессоры (DSP) для анализа изображения в реальном времени и последующего перемещения датчика соответствующим образом. Сдвиг датчика также используется в некоторых камерах Fujifilm, Samsung, Casio Exilim и Ricoh Caplio. Преимущество перемещения датчика изображения вместо объектива заключается в том, что изображение можно стабилизировать даже с объективами, не оснащенными стабилизацией. Это позволяет использовать стабилизацию со многими объективами, которые в противном случае были бы нестабилизированными, а также снижает вес и сложность объективов. Кроме того, при улучшении технологии стабилизации изображения на основе датчика требуется заменять только камеру для использования преимуществ улучшений, что обычно значительно дешевле, чем замена всех существующих объективов при использовании стабилизации на основе объектива. Некоторые реализации стабилизации изображения на основе датчика способны корректировать наклон камеры – движение, которое легко вызывается нажатием кнопки спуска затвора. Ни одна система, основанная на объективе, не может устранить этот потенциальный источник размытия изображения. Дополнительным преимуществом доступной компенсации наклона является то, что камера может автоматически корректировать перекос горизонта в оптической области, при условии, что она оснащена электронным уровнем, например, в камерах Pentax K 7/K 5. Одним из основных недостатков перемещения самого датчика изображения является то, что изображение, проецируемое в видоискатель, не стабилизируется. Аналогично, изображение, проецируемое в систему фазовой автофокусировки, которая не является частью датчика изображения (если она используется), также не стабилизируется. Это не является проблемой для камер с электронным видоискателем (EVF), поскольку изображение, проецируемое на этот видоискатель, поступает непосредственно с датчика изображения. Некоторые, но не все, корпуса камер с функцией встроенной стабилизации могут быть предварительно настроены вручную на определенное фокусное расстояние. Их система стабилизации корректирует изображение так, как если бы был прикреплен объектив с этим фокусным расстоянием, что позволяет стабилизировать старые объективы и объективы других производителей. Это неприменимо к зум-объективам, поскольку их фокусное расстояние переменное. Некоторые адаптеры передают информацию о фокусном расстоянии от объектива одного производителя к корпусу камеры другого производителя. Некоторые объективы, которые не сообщают о своем фокусном расстоянии, могут быть оснащены чипом, который передает предварительно запрограммированное фокусное расстояние в корпус камеры. Иногда ни один из этих методов не работает, и стабилизация изображения не может быть использована с такими объективами. Встроенная стабилизация изображения требует, чтобы объектив имел больший выходной круг изображения, поскольку датчик перемещается во время экспозиции и, следовательно, использует большую часть изображения. По сравнению с перемещениями линз в оптических системах стабилизации изображения, перемещения датчика довольно велики, поэтому эффективность ограничена максимальным диапазоном перемещения датчика, в то время как типичный современный оптически стабилизированный объектив имеет большую свободу. Как скорость, так и диапазон необходимого перемещения датчика увеличиваются с фокусным расстоянием используемого объектива, что делает технологию сдвига датчика менее подходящей для очень длиннофокусных телеобъективов, особенно при использовании коротких выдержек, поскольку доступный диапазон перемещения датчика быстро становится недостаточным для компенсации растущего смещения изображения. В сентябре 2023 года Nikon объявила о выпуске Nikon Z f, которая оснащена первой в мире технологией Focus Point VR, которая центрирует ось стабилизации изображения при сдвиге датчика на точку автофокусировки, а не на центр датчика, как в традиционных системах стабилизации изображения при сдвиге датчика. Это позволяет уменьшить вибрацию в точке фокусировки, а не только в центре изображения.

The sensor capturing the image can be moved in such a way as to counteract the motion of the camera, a technology often referred to as mechanical image stabilization. When the camera rotates, causing angular error, gyroscopes encode information to the actuator that moves the sensor. The sensor is moved to maintain the projection of the image onto the image plane, which is a function of the focal length of the lens being used. Modern cameras can automatically acquire focal length information from modern lenses made for that camera. Minolta and Konica Minolta used a technique called Anti Shake (AS) now marketed as SteadyShot (SS) in the Sony α line and Shake Reduction (SR) in the Pentax K series and Q series cameras, which relies on a very precise angular rate sensor to detect camera motion. Olympus introduced image stabilization with their E 510 D SLR body, employing a system built around their Supersonic Wave Drive. Other manufacturers use digital signal processors (DSP) to analyze the image on the fly and then move the sensor appropriately. Sensor shifting is also used in some cameras by Fujifilm, Samsung, Casio Exilim and Ricoh Caplio. The advantage with moving the image sensor, instead of the lens, is that the image can be stabilized even on lenses made without stabilization. This may allow the stabilization to work with many otherwise unstabilized lenses, and reduces the weight and complexity of the lenses. Further, when sensor based image stabilization technology improves, it requires replacing only the camera to take advantage of the improvements, which is typically far less expensive than replacing all existing lenses if relying on lens based image stabilization. Some sensor based image stabilization implementations are capable of correcting camera roll rotation, a motion that is easily excited by pressing the shutter button. No lens based system can address this potential source of image blur. A by product of available "roll" compensation is that the camera can automatically correct for tilted horizons in the optical domain, provided it is equipped with an electronic spirit level, such as the Pentax K 7/K 5 cameras. One of the primary disadvantages of moving the image sensor itself is that the image projected to the viewfinder is not stabilized. Similarly, the image projected to a phase detection autofocus system that is not part of the image sensor, if used, is not stabilized. This is not an issue on cameras that use an electronic viewfinder (EVF), since the image projected on that viewfinder is taken from the image sensor itself. Some, but not all, camera bodies capable of in body stabilization can be pre set manually to a given focal length. Their stabilization system corrects as if that focal length lens is attached, so the camera can stabilize older lenses, and lenses from other makers. This isn't viable with zoom lenses, because their focal length is variable. Some adapters communicate focal length information from the maker of one lens to the body of another maker. Some lenses that do not report their focal length can be retrofitted with a chip which reports a pre programmed focal length to the camera body. Sometimes, none of these techniques work, and image stabilization cannot be used with such lenses. In body image stabilization requires the lens to have a larger output image circle because the sensor is moved during exposure and thus uses a larger part of the image. Compared to lens movements in optical image stabilization systems the sensor movements are quite large, so the effectiveness is limited by the maximum range of sensor movement, where a typical modern optically stabilized lens has greater freedom. Both the speed and range of the required sensor movement increase with the focal length of the lens being used, making sensor shift technology less suited for very long telephoto lenses, especially when using slower shutter speeds, because the available motion range of the sensor quickly becomes insufficient to cope with the increasing image displacement. In September 2023, Nikon has announced the release of Nikon Z f, which has the world’s first Focus Point VR technology that centers the axis of sensor shift image stabilization at the autofocus point, rather than at the center of the sensor like the conventional sensor shift image stabilization system. This allows for vibration reduction at the focused point rather than just in the center of the image.

Двойной

Начиная с Panasonic Lumix DMC GX8, представленного в июле 2015 года, а затем в Panasonic Lumix DC GH5, компания Panasonic, ранее оснащавшая стабилизацией только на основе объективов свою систему камер со сменными объективами (стандарт Micro Four Thirds), представила стабилизацию со сдвигом матрицы, которая работает в связке с существующей системой стабилизации на основе объективов ("Dual IS"). В то же время (в 2016 году) Olympus также предложила два объектива со стабилизацией изображения, которые можно синхронизировать со встроенной системой стабилизации изображения сенсоров камер Micro Four Thirds Olympus ("Sync IS"). С помощью этой технологии можно добиться выигрыша в 6,5 ступени экспозиции без смазывания изображения. Это ограничено вращательным движением поверхности Земли, которое вводит в заблуждение акселерометры камеры. Поэтому, в зависимости от угла обзора, максимальное время выдержки не должно превышать 1/3 секунды для длиннофокусной съемки (с эквивалентным фокусным расстоянием 35 мм 800 мм) и чуть более десяти секунд для широкоугольной съемки (с эквивалентным фокусным расстоянием 35 мм 24 мм), если движение Земли не учитывается системой стабилизации изображения. В 2015 году система камер Sony E также позволила объединить системы стабилизации изображения объективов и корпусов камер, но без синхронизации одинаковых степеней свободы. В этом случае для поддержки стабилизации объектива активируются только независимые степени компенсации встроенной стабилизации изображения матрицы. Canon и Nikon теперь выпускают полнокадровые беззеркальные камеры с IBIS, которые также поддерживают стабилизацию на основе объективов каждой компании. Первые две такие камеры Canon, EOS R и RP, не имеют IBIS, но эта функция была добавлена в более поздние модели R3, R5, R6 (и их версию MkII) и APS-C R7. Однако полнокадровые R8 и APS-C R10 не имеют IBIS. Все полнокадровые камеры Nikon с байонетом Z – Z 6, Z 7, версии Mark II обеих моделей, Z 8 и Z 9 – оснащены IBIS. Однако в APS-C Z 50 IBIS отсутствует.

Starting with the Panasonic Lumix DMC GX8, announced in July 2015, and subsequently in the Panasonic Lumix DC GH5, Panasonic, who formerly only equipped lens based stabilization in its interchangeable lens camera system (of the Micro Four Thirds standard), introduced sensor shift stabilization that works in concert with the existing lens based system ("Dual IS"). In the meantime (2016), Olympus also offered two lenses with image stabilization that can be synchronized with the in built image stabilization system of the image sensors of Olympus' Micro Four Thirds cameras ("Sync IS"). With this technology a gain of 6.5 f stops can be achieved without blurred images. This is limited by the rotational movement of the surface of the Earth, that fools the accelerometers of the camera. Therefore, depending on the angle of view, the maximum exposure time should not exceed 1/3 second for long telephoto shots (with a 35 mm equivalent focal length of 800 millimeters) and a little more than ten seconds for wide angle shots (with a 35 mm equivalent focal length of 24 millimeters), if the movement of the Earth is not taken into consideration by the image stabilization process. In 2015, the Sony E camera system also allowed combining image stabilization systems of lenses and camera bodies, but without synchronizing the same degrees of freedom. In this case, only the independent compensation degrees of the in built image sensor stabilization are activated to support lens stabilisation. Canon and Nikon now have full frame mirrorless bodies that have IBIS and also support each company's lens based stabilization. Canon's first two such bodies, the EOS R and RP, do not have IBIS, but the feature was added for the more recent higher end R3, R5, R6 (and its MkII version) and the APS C R7. However, the full frame R8 and APS C R10 do not have IBIS. All of Nikon's full frame Z mount bodies—the Z 6, Z 7, the Mark II versions of both, the , Z 8 and , Z 9 have IBIS. However, its APS C Z 50 lacks IBIS.

Цифровая стабилизация изображения

В некоторых видеокамерах используется стабилизация цифрового изображения в реальном времени, также называемая электронной стабилизацией изображения (EIS). Этот метод смещает область, считываемую с датчика изображения для каждого кадра, чтобы компенсировать движение. Для этого необходимо, чтобы разрешение датчика изображения превышало разрешение записываемого видео, и это незначительно уменьшает поле зрения, поскольку область датчика изображения за пределами видимого кадра служит буфером против дрожания рук. Этот метод снижает отвлекающие вибрации на видео, обеспечивая плавный переход между кадрами. Однако он не устраняет существующее размытие движения, которое может привести к кажущейся потере фокуса при компенсации движения, возникшего во время экспозиции отдельных кадров. Этот эффект особенно заметен в темных сценах из-за увеличенного времени экспозиции на кадр. Некоторые производители фотокамер рекламировали свои камеры как оснащенные цифровой стабилизацией изображения, хотя на самом деле они предлагали только режим высокой чувствительности с короткой выдержкой, что уменьшало размытие движения, но увеличивало уровень шума. Это снижает размытие при съемке движущихся объектов, а также при дрожании камеры. Другие производители теперь также используют цифровую обработку сигналов (DSP) для уменьшения размытия в неподвижных изображениях, например, разделяя экспозицию на несколько коротких последовательных экспозиций, отбрасывая размытые, выравнивая наиболее четкие суб-экспозиции и объединяя их, а также используя гироскоп для определения оптимального момента съемки каждого кадра. Этот процесс аналогичен цифровой стабилизации изображения, но поскольку нет исходного изображения большего размера, фильтр либо обрезает изображение, чтобы скрыть движение кадра, либо пытается восстановить недостающую часть изображения по краям с помощью пространственной или временной экстраполяции. Онлайн-сервисы, включая YouTube, также начинают предлагать "стабилизацию видео" как этап постобработки после загрузки контента. Это имеет недостаток в отсутствии доступа к гироскопическим данным в реальном времени, но преимущество в большей вычислительной мощности и возможности анализа изображений как до, так и после конкретного кадра.

Real time digital image stabilization, also called electronic image stabilization (EIS), is used in some video cameras. This technique shifts the cropped area read out from the image sensor for each frame to counteract the motion. This requires the resolution of the image sensor to exceed the resolution of the recorded video, and it slightly reduces the field of view because the area on the image sensor outside the visible frame acts as a buffer against hand movements. This technique reduces distracting vibrations from videos by smoothing the transition from one frame to another. This technique can not do anything about existing motion blur, which may result in an image seemingly losing focus as motion is compensated due to movement during the exposure times of individual frames. This effect is more visible in darker sceneries due to prolonged exposure times per frame. Some still camera manufacturers marketed their cameras as having digital image stabilization when they really only had a high sensitivity mode that uses a short exposure time—producing pictures with less motion blur, but more noise. It reduces blur when photographing something that is moving, as well as from camera shake. Others now also use digital signal processing (DSP) to reduce blur in stills, for example by sub dividing the exposure into several shorter exposures in rapid succession, discarding blurred ones, re aligning the sharpest sub exposures and adding them together, and using the gyroscope to detect the best time to take each frame. The process is similar to digital image stabilization but since there is no larger image to work with the filter either crops the image down to hide the motion of the frame or attempts to recreate the lost image at the edge through spatial or temporal extrapolation. Online services, including YouTube, are also beginning to provide 'video stabilization as a post processing step after content is uploaded. This has the disadvantage of not having access to the realtime gyroscopic data, but the advantage of more computing power and the ability to analyze images both before and after a particular frame.

Ортогональная передача CCD

Используемый в астрономии, ПЗС-матрица с ортогональным переносом (OTCCD) фактически сдвигает изображение внутри самой матрицы во время захвата, основываясь на анализе кажущегося движения ярких звезд. Это редкий пример цифровой стабилизации для статических изображений. Примером является строящийся на Гавайях гигапиксельный телескоп Pan STARRS.

Стабилизация корпуса камеры

Техника, не требующая дополнительных возможностей от какой-либо комбинации камеры и объектива, заключается во внешней стабилизации всего корпуса камеры, а не во внутреннем методе. Это достигается путем крепления гироскопа к корпусу камеры, как правило, с использованием штативного гнезда камеры. Это позволяет внешнему гироскопу (подвесу) стабилизировать камеру и обычно используется при съемке с движущегося транспорта, когда объектив или камера с другим типом стабилизации изображения недоступны. Распространенным способом стабилизации движущихся камер после примерно 2015 года является использование стабилизатора камеры, например, дистанционно управляемой камеры. Камера и объектив крепятся в держатель с дистанционным управлением, который затем монтируется на любые движущиеся объекты, такие как рельсовые системы, тросы, автомобили или вертолеты. Примером дистанционно стабилизированной головки, используемой для стабилизации движущихся телевизионных камер при прямой трансляции, является стабилизированная головка Newton. Другой метод стабилизации корпуса видео- или кинокамеры – система Steadicam, которая изолирует камеру от тела оператора с помощью подвесной системы и камеры с противовесом.

Стабилизатор камеры

Стабилизатор камеры – это любое устройство или объект, обеспечивающий внешнюю стабилизацию камеры. Это может быть Steadicam, штатив, рука оператора или их комбинация. При макросъемке использование датчиков вращения для компенсации изменений направления оказывается недостаточным. Смещение камеры вверх/вниз или влево/вправо даже на долю миллиметра, а не наклон, становится заметным при попытке различить детали размером в миллиметр на объекте. Линейные акселерометры в камере, в сочетании с данными о фокусном расстоянии объектива и расстоянии фокусировки, могут передавать вторичную коррекцию в привод, перемещающий сенсор или оптику, для компенсации как линейных, так и вращательных колебаний.

В биологических глазах

У многих животных, включая человека, внутреннее ухо выполняет функцию биологического аналога акселерометра в системах стабилизации изображения камер, стабилизируя изображение посредством движений глаз. При обнаружении вращения головы, на экстраокулярные мышцы с одной стороны подается тормозной сигнал, а на мышцы с другой – стимулирующий. Это приводит к компенсаторному движению глаз. Как правило, движения глаз запаздывают от движений головы менее чем на 10 мс.