det borde ha föregåtts av en "tittare rekommenderas"
bild. Faktum är att alla som någonsin har hållit i en videokamera har tagit skakig
video.
För att inse fördelarna och undvika fallgroparna med att använda bildstabilisering,
måste vi först förstå hur det fungerar. Det finns två populära metoder
för att stabilisera video, så vi kommer att undersöka var och en av dem separat.
Rörliga bilder
Det är inte särskilt svårt att förstå hur bildstabilisering fungerar. För att illustrera
ska vi överväga en berättelse om två korrupta kikareförsäljare:Jerry och Larry.
Dessa optiska laglösa slängde hundratals människor $145 styck för falska "superstabiliserade"
kikare.
Jerry och Larry ställer alltid upp sin kikarevagn framför samma
pittoreska kyrkogård. När ett offer provade sin falska kikare hoppade Larry
bakom vagnen och hämtade en bild i affischstorlek av kyrkogården.
Han skulle sedan snabbt placera bilden mellan offret och kyrkogården.
Med skarpa ögon och snabba händer skulle Larry
se efter små rörelser av kikaren. Om kikaren flyttade en grad
åt vänster skulle Larry flytta bilden för att kompensera. Om de flyttade sig
tre grader upp och åt höger skulle Larry flytta bilden i enlighet med detta.
För den som tittade genom kikaren var bilden stabil som en
klippa.
Även om tekniken är lite annorlunda,
fungerar en videokameras bildstabiliseringssystem på ungefär samma sätt. Om
videokameran upptäcker oönskad rörelse flyttar den den inspelade bilden för att kompensera.
Om du flyttar videokameran några grader åt höger ändras bilden för att
avbryta rörelsen. Resultatet är jämnare skott, upp till de mekaniska eller
elektriska gränserna för systemet.
Optisk och digital
Videokameror uppnår bildstabilisering på två olika sätt:genom
digital bearbetning eller optiskt knep. Det digitala tillvägagångssättet är det enklare och billigare att implementera, eftersom det inte kräver några rörliga delar. Optisk
bildstabilisering lägger till komplexitet till videokamerans lins, vilket leder till en högre kostnad. Detta förklarar varför du vanligtvis hittar optisk bildstabilisering
på toppmoderna videokameror.
Digital bildstabilisering (ofta kallad elektronisk bildstabilisering
eller EIS) utför sin magi med hjälp av videokamerans CCD. Först tar EIS
den centrala delen av CCD-bilden – ungefär 90 procent av sensorns
utdata – och expanderar den digitalt för att fylla hela skärmen. Detta frigör
ytterkanterna på CCD:n och gör att de kan fungera som ett buffertområde.
Videokameran kan sedan flytta runt det mindre aktiva bildområdet i valfri
riktning på framsidan av sensor, tills den når den fysiska gränsen
för CCD.
Föreställ dig om din videokamera hade en liten joystick som gör att du kan
flytta runt det aktiva bildområdet efter behag. Om din videokamera stod stilla
skulle resultatet av att flytta bildområdet se ut precis som om du panorerade
och lutade videokameran. Själva videokameran rör sig inte, men om du flyttar
det aktiva området på CCD:n ser det ut som det är.
Det omvända är också sant. Om du skulle panorera videokameran åt vänster,
och flytta det aktiva bildområdet i motsatt riktning, skulle den resulterande
videon se ut som att videokameran inte rörde sig alls. Om du kunde flytta
joysticken tillräckligt snabbt för att motverka varje rörelse i videokameran,
skulle den resulterande videon se ut som om videokameran stod stilla. Så här
är exakt hur EIS fungerar:precis som Larry och hans rörliga bild med
kikaren känner EIS av videokamerans rörelse och flyttar CCD:ns aktiva
område för att motverka rörelsen. Se figur 1 för en visuell förklaring av
MKB-systemet.
Optisk bildstabilisering ger samma resultat med helt olika
medel. Istället för att flytta en del av CCD-bilden som svar på videokamera
rörelse, omdirigerar optisk stabilisering faktiskt ljuset som kommer in i
linsen. Den gör detta med ett rörligt prisma monterat nära framsidan av linsen.
Ett prisma är i grunden en glasbit med spridda ytor. Ljus som passerar
genom prismat böjs i proportion till vinkeln mellan framsidan
och baksidan. Om prismats fram- och baksida är nästan parallella böjs
ljuset lite. Om vinkeln mellan fram och bak är större
tar ljuset en mer uttalad vändning genom prismat.
Videokameror med optisk stabilisering använder en genialisk enhet som kallas prisma med variabel vinkel. Detta prisma är inget annat än två glasbitar åtskilda av
en optiskt inert vätska, med en flexibel bälg hela vägen runt deras
omkrets. Små motorer kollapsar eller expanderar prismats sidor och ändrar
vinkeln mellan den främre och bakre linsen. Detta gör att videokameran kan
styra ljuset som rör sig genom videokamerans lins. Koppla dessa motorer
till en elektronisk krets utformad för att känna av en videokameras rörelse, och
prismat kan motverka små rörelser i bilden genom att styra ljuset
i motsatt riktning (se figur 2).
Se det, känn det
Med medel på plats för att motverka oönskade videokamerarörelser, är allt som
saknas en metod för att avgöra när det händer. Videokameror har två
vanliga sätt att göra detta också, ett förlitar sig på CCD och det andra på
mer komplex mekanik. Låter bekant?
Det enklaste sättet att upptäcka videokamerarörelser är att utvärdera utsignalen från själva CCD:n. Om videokameran fotograferar ett motiv som inte fyller
hela sökaren (vilket vanligtvis är fallet), kommer bara en liten del av
skärmen att röra sig vid varje given tidpunkt. När hela bild
rör sig, det är ganska bra att det är själva videokameran, inte motivet,
som är i rörelse.
När bildstabiliseringskretsen känner av att hela bilden ändras i
samma riktning, antar den att videokameran rör sig och försöker
kompensera. Vanligtvis kommer videokameran att köra algoritmer som utvärderar
hur snabbt och i vilken riktning rörelsen sker. Dessa hjälper videokameran
särskilja mellan önskade rörelser och oönskade skakningar.
Den andra metoden för att upptäcka videokamerarörelser är att känna av den direkt. Rörelse
sensorer monterade i kamerahuset kan upptäcka videokamerarörelser
på alla tre axlarna och kompensera därefter. Liksom med det optiska bildstabiliseringssystemet
är rörelsesensorer mer komplexa och kostsamma att implementera
än det enklare CCD-systemet. Eftersom rörelsesensorerna faktiskt upptäcker
videokamerans rörelser är dock detta tillvägagångssätt mindre benäget att få falska
avläsningar.
Vad händer om jag vill panorera?
Även om de har den nästan magiska förmågan att dämpa oönskade videokameror
skakningar, har bildstabiliseringssystem en mörk sida. Den största nackdelen
med bildstabilisering är dess tendens att försöka eliminera avsiktlig
videokamera rörelse. Inget stabiliseringssystem kan se skillnaden mellan
en oavsiktlig stöt till vänster och början av en panna. Efter att du
har upprätthållit rörelsen i en sekund eller två kan systemet vara säker på att det är en
önskad rörelse.
Detta gör att många stabiliseringssystem kämpar mot de första graderna av
en panorering eller lutning och fortsätter att driva några grader i slutet. Mer än
bara irriterande kan detta göra din mest kalkylerade, professionellt
släta panna till kaos. Av denna anledning inaktiverar många människor sin bildstabilisering
när de avsiktligt flyttar videokameran.
Du kan också lura systemen som utvärderar CCD:n för att avgöra om
videokameran är i rörelse när en stor del av skärmen innehåller ett rörligt
motiv. Det kan vara ett tåg som kör ut från stationen, en skåpbil som kör
förbi eller till och med bara en person som rör sig nära linsen. En gång testades en videokamera
av can Videomaker fick en intressant reaktion när vi studsade en stor
kartong några meter framför linsen. Med EIS inkopplad, förblev rutan stillastående på skärmen medan resten av världen verkade
förflytta sig upp och ner.
Slutligen kan vissa EIS-system orsaka en märkbar minskning av bildupplösningen.
Detta beror på att de skapar bilden från ett mindre block med pixlar
på CCD:n och förstorar dem så att de fylls skärmen. En videokamera med en 280 000 pixlar
CCD kan till exempel använda färre än 250 000 pixlar för att skapa bilden
med EIS inkopplat.
Den bästa lösningen är att ladda CCD:n med extra pixlar så att engagerande EIS har
ingen synlig effekt på bildkvaliteten. Flera billigare videokameror använder
denna metod, och resultaten är utmärkta – det är verkligen omöjligt att upptäcka
en nedgång i upplösning med EIS inkopplad.
Stadig när hon går
För de flesta människor bleknar nackdelarna med bildstabilisering jämfört med dess
många fördelar. Uppspelning berättar hela historien – bildstabilisering har gjort
världen av handhållen video till en mycket smidigare plats att vara på.