Средство от качки
Недостатки систем стабилизации
В течение двух последних лет значительно увеличилось количество моделей компактных цифровых фотоаппаратов, оснащенных системами стабилизации изображения. В этой статье мы рассмотрим разные типы существующих конструкций, а также обсудим достоинства и недостатки этого решения в целом.
Зачем вообще нужны системы стабилизации изображения в фотоаппаратах любительского уровня? Наверное, многие читатели в состоянии самостоятельно ответить на этот вопрос. Системы стабилизации изображения позволяют уменьшить вероятность получения нечетких (смазанных) снимков в тех случаях, когда фотоаппарат во время съемки по тем или иным причинам не удается удержать в неподвижном состоянии. Вообще говоря, в профессиональной фототехнике системы стабилизации изображения используются уже на протяжении нескольких десятков лет. Почему же в любительских камерах это решение стало появляться только сейчас? Причин тому несколько.
Одним из факторов, обусловившим столь пристальное внимание производителей компактных цифровых фотокамер к системам стабилизации изображений, является рост доли компактных цифровых фотокамер, оснащенных мощными зум-объективами. Как правило, диапазон фокусных расстояний у компактных моделей пленочных фотоаппаратов, оснащенных зум-объективом, лежит в пределах 35-105 мм. Что касается цифровых фотокамер, то в настоящее время выпускается целый ряд довольно компактных моделей любительского уровня, оснащенных объективами с эквивалентным фокусным расстоянием 38-380 мм и даже 35-420 мм.
Как известно, по мере увеличения фокусного расстояния объектива уменьшается максимально допустимое значение выдержки, с которым можно делать снимки без штатива, не рискуя при этом получить смазанное изображение. Многие фотолюбители знакомы с эмпирическим правилом, согласно которому при съемке с рук максимально допустимое значение выдержки не должно превышать величины, обратной эквивалентному фокусному расстоянию объектива. Например, при съемке в положении зум-объектива, соответствующем эквивалентному фокусному расстоянию 60 мм, рекомендуется использовать выдержки не длиннее 1/60 с — этого вполне достаточно для нормального экспонирования кадра даже в пасмурную погоду. Однако если использовать возможности оптического увеличения «длиннозумного» объектива на 100%, то эквивалентное фокусное расстояние составит уже порядка 400 мм — следовательно, для получения гарантированно четкого изображения значение выдержки необходимо будет уменьшить до 1/400 с. При использовании такой выдержки (даже при максимально открытой диафрагме) для получения приемлемого результата необходимо наличие яркого солнечного света — в противном случае снимок получится недоэкспонированным.
Съемка с длинной выдержкой требует надежной фиксации камеры — например на штативе или на подходящем предмете. При съемке с рук велика вероятность получения смазанного изображения (справа)
Таким образом, использование системы стабилизации изображения позволяет значительно снизить вероятность получения нечетких кадров при съемке с рук с использованием мощного зум-объектива, а также в условиях недостаточной освещенности. Помимо этого функция стабилизации может оказаться весьма полезной при съемке из движущихся транспортных средств — автомобиля, катера и т.д.
Существующие решения
В настоящее время в компактных цифровых фотоаппаратах используется несколько различных по конструкции и принципу действия систем стабилизации изображений. Самым недорогим решением являются так называемые электронные стабилизаторы. На основе анализа полученного изображения микропроцессор вычисляет направление и амплитуду смещения изображения в процессе съемки и путем последующей обработки с использованием специальных алгоритмов повышает (насколько это возможно) четкость смазанного кадра. К сожалению, эффективность таких решений оставляет желать лучшего в силу того, что электронные системы стабилизации позволяют устранять лишь последствия, а не причину возникновения нечетких снимков. Так что с практической точки зрения польза от наличия в фотоаппарате электронного стабилизатора представляется весьма сомнительной.
Значительно более эффективными являются системы стабилизации, позволяющие смещать изображение, проецируемое через оптическую систему фотоаппарата, и таким образом компенсировать его движение относительно светочувствительного сенсора (или фотопленки). Эффективность подобных систем объясняется тем, что такое решение позволяет устранить причину смазывания изображения. Ниже мы подробнее рассмотрим различные варианты реализации таких систем, используемые в современных моделях цифровых фотоаппаратов.
Canon Image Stabilizer
Компания Canon одной из первых начала применять системы оптической стабилизации изображения в объективах для видеокамер и зеркальных фотоаппаратов. Фирменная реализация подобного решения, используемая в видекамерах и фотоаппаратах Canon, получила название Image Stabilizer (IS).
В объективе, оснащенном системой IS, имеется дополнительная группа линз (блок стабилизации), размещенных в средней части. Электромагнитный привод позволяет смещать одну из линз этой группы относительно оптической оси объектива. Сигналы от установленных в корпусе объектива (камеры) гиросенсоров обрабатываются специализированным микропроцессором, который вычисляет величину и направление смещения изображения относительно оптической оси объектива. Оперируя этими данными, микропроцессор управляет электромагнитным приводом блока стабилизации, корректируя положение изображения за счет смещения подвижной двояковогнутой линзы по двум осям в плоскости, перпендикулярной оптической оси объектива. Для повышения точности работы системы стабилизации предусмотрены датчики положения подвижной линзы, передающие в микропроцессор данные о текущем положении этого элемента.
Принцип работы оптического стабилизатора с подвижной линзой
Согласно данным Canon, система IS позволяет эффективно бороться как с однократным смещением изображения, так и с вибрациями в диапазоне частот от 0,5 до 20 Гц. С практической точки зрения применение IS дает возможность в четыре раза увеличить длительность экспонирования кадра без повышения риска получить смазанный снимок.
В зависимости от модели объектива (фотоаппарата) система IS может либо работать постоянно, либо активироваться при нажатии спусковой кнопки наполовину. При необходимости стабилизатор можно выключить — в этом случае механический блокиратор фиксирует подвижную линзу в центральном положении.
Canon Powershot S3 IS — цифровая фото/видеокамера с 12-кратным зум-объективом и встроенной системой оптической стабилизации изображения
В настоящее время различные варианты системы IS применяются в компактных фотоаппаратах Canon, в линейке универсальных фото/видеокамер Powershot S1 IS/S2 IS/S3 IS, в объективах для пленочных и цифровых зеркальных камер серии EOS, а также в биноклях.
Panasonic MEGA O.I.S.
Система оптической стабилизации изображения MEGA O.I.S. изначально была разработана специалистами компании Panasonic для использования в видеокамерах, а впоследствии была адаптирована для цифровых фотоаппаратов линейки Lumix. По принципу действия MEGA O.I.S. схожа с описанной выше Image Stabilizer: для компенсации смещения проецируемого через объектив изображения относительно светочувствительного сенсора камеры оптическая система дополняется группой линз с подвижным элементом. Перемещением подвижной линзы управляет микропроцессор, обрабатывающий сигналы от гиросенсоров, которые установлены в корпусе камеры.
Внутреннее устройство объектива фотоаппарата Lumix DMC-FZ30, оснащенного встроенным оптическим стабилизатором MEGA O.I.S.
Начиная с 2004 года пользователи фотоаппаратов Lumix, оснащенных системой MEGA O.I.S., получили возможность переключать режимы работы стабилизатора. В первом случае (mode 1) система стабилизации работает постоянно, а во втором (mode 2) — включается лишь в момент нажатия на спусковую кнопку. Кроме того, имеется возможность полного отключения системы стабилизации в тех случаях, когда это необходимо.
Схема расположения элементов в объективе, оснащенном оптическим стабилизатором MEGA O.I.S.
Использование системы MEGA O.I.S. в режиме 1 (mode 1) упрощает визирование и компоновку кадра, постоянно обеспечивая четкое изображение на дисплее или на электронном видоискателе, однако, может оказаться не очень эффективным при вибрациях большой амплитуды.
Установка MEGA O.I.S. в режим 2 (mode 2) обеспечивает более надежную стабилизацию, но при этом могут возникнуть определенные затруднения в процессе компоновки кадра: пока спусковая кнопка не нажата, стабилизатор остается выключенным.
Так выглядит блок стабилизатора MEGA O.I.S., используемый в ряде моделей цифровых фотоаппаратов Lumix
Начиная с 2005 года система стабилизации изображения MEGA O.I.S. применяется во всех без исключения цифровых фотоаппаратах Lumix, включая модели начального уровня.
Nikon Vibration Reduction
Разработанная специалистами компании Nikon система Vibration Reduction (VR) предназначена для эффективного подавления негативного влияния различных вибраций корпуса камеры (возникающих вследствие дрожания рук, колебаний движущегося транспортного средства и т.д.) на четкость получаемых снимков.
Для компенсации смещения изображения в объективе устанавливается дополнительная группа линз с подвижным элементом. Величина и направление смещения корпуса камеры в процессе экспонирования снимка вычисляются микропроцессором, который обрабатывает показания, поступающие от двух гиросенсоров (один из них отслеживает перемещения в горизонтальной плоскости, другой — в вертикальной). Частота опроса составляет 1000 значений в секунду. Используя полученные данные, микропроцессор посредством двух электроприводов управляет смещением подвижной линзы относительно ее центрального положения.
Система VR активируется автоматически при нажатии спусковой кнопки наполовину. Во время компоновки кадра и в процессе экспонирования снимка используются различные алгоритмы работы. В то время, когда спусковая кнопка наполовину нажата, стабилизатор работает в грубом режиме, обеспечивающем получение достаточно четкого изображения для комфортной компоновки кадра на дисплее или в видоискателе. В момент полного нажатия на спусковую кнопку (то есть непосредственно перед началом экспонирования) подвижная линза устанавливается в центральное положение — это позволяет максимально эффективно компенсировать вибрации корпуса. В процессе экспонирования включается режим максимально точной компенсации вибраций, обеспечивающий получение четкого изображения.
Цифровая фотокамера Nikon Coolpix 8800, оснащенная объективом с 10-кратным оптическим зумом и системой стабилизации изображения Nikon VR
Система VR может функционировать в двух режимах: обычном (Normal) и активном (Active). В обычном режиме стабилизатор не компенсирует смещений изображения с большой амплитудой, подавляя лишь небольшие вибрации. Это, в частности, позволяет получать желаемый эффект при съемке с проводкой (этот прием часто используется для фотографирования движущихся объектов). В активном режиме стабилизатор компенсирует все обнаруживаемые смещения и вибрации независимо от их амплитуды. Разработчики Nikon рекомендуют использовать активный режим при съемке из движущихся транспортных средств или с раскачивающихся построек.
Согласно информации Nikon, использование системы VR позволяет в восемь раз увеличить длительность выдержки при сохранении вероятности получения нечетких снимков на прежнем уровне.
Различные версии системы VR (VR и VR II) в настоящее время используются в компактных цифровых фотоаппаратах Nikon и в объективах, выпускаемых для цифровых зеркальных камер этой компании.
Konica Minolta Anti-shake
Во второй половине 2004 года компания Konica Minolta представила новый цифровой зеркальный фотоаппарат Dynax 7D, который стал первым серийно выпускаемым аппаратом, оснащенным фирменной системой стабилизации Anti-shake. Это событие вызвало большой интерес как у специалистов, так и у конечных пользователей — ведь, в отличие от вышеописанных оптических стабилизаторов с подвижной линзой, в основе системы Anti-shake лежит совершенно иной принцип компенсации смещения.
Светочувствительный сенсор в этом случае устанавливается внутри корпуса на подвешенной платформе, которая может смещаться на определенное расстояние в плоскости, перпендикулярной оптической оси объектива. Направление и амплитуда смещения вычисляются микропроцессором на основе показаний двух гиросенсоров, установленных в корпусе камеры. Этот же микропроцессор управляет двумя электроприводами, перемещающими платформу с сенсоров в соответствии с изменением положения корпуса фотоаппарата. По вполне понятным причинам данная система (в отличие от вышеописанных конструкций с подвижной линзой) применима лишь для цифровых фотоаппаратов.
Важным преимуществом системы Anti-shake перед системами оптической стабилизации с подвижной линзой является возможность использования существующих объективов без необходимости внесения в их конструкцию каких-либо изменений. Таким образом, в случае зеркальной камеры со сменной оптикой функция стабилизации является свойством не отдельно взятого объектива, а фотоаппарата в целом.
Система Anti-shake была реализована в ряде компактных аппаратов серии DiMAGE и в цифровых зеркальных камерах Dynax, выпускавшихся до недавнего времени Konica Minolta. После ухода компании с рынка фототехники права на использование данной технологии перешли к фирме Sony.
Pentax Shake Reduction
Система стабилизации изображения Shake Reduction, также работающая по принципу сдвига светочувствительного сенсора, имеется и в активе компании Pentax. Несмотря на очевидное сходство, Shake Reduction имеет ряд отличий от Anti-shake, что подтверждено полученным Pentax патентом.
Внутреннее устройство фотоаппарата Pentax Optio A10. Синим цветом выделена подвижная платформа, на которой установлен ПЗС-сенсор
Система стабилизации Shake Reduction в цифровой зеркальной камере Pentax К100D
Коммерческий дебют системы Shake Reduction состоялся в начале 2006 года, когда Pentax выпустила компактный 8-мегапиксельный цифровой фотоаппарат Optio A10. Впрочем, Shake Reduction может быть использована не только в компактных аппаратах, но и в цифровых зеркальных камерах. Например, пару месяцев тому назад Pentax представила цифровой зеркальный аппарат К100D, оснащенный системой Shake Reduction.
Недостатки систем стабилизации
О достоинствах систем стабилизации изображений сказано и написано уже немало — производителями, продавцами, фотографами и специализированной прессой. Вместе с тем, как и у любого технического решения, у систем стабилизации наряду с несомненными достоинствами имеются и определенные недостатки, о которых упоминают гораздо реже. Учитывая этот факт, было бы непростительным оставить этот вопрос без внимания и не рассказать о минусах данных систем.
Прежде всего стоит сказать о том, что хотя использование системы стабилизации и позволяет снимать со значительно большими значениями выдержки при том же фокусном расстоянии, но стопроцентной гарантии получения абсолютно четких снимков в подобных условиях пока не может дать ни один производитель. По оценкам разработчиков и независимых экспертов, удовлетворительная четкость достигается примерно в 70% случаев, в то время как остальные 30% все-таки оказываются в большей или меньшей степени смазанными.
В составе каждой из описанных систем стабилизации — и с подвижной линзой, и с подвижной платформой сенсора — имеются движущиеся механические части, электроприводы и управляющий микропроцессор. Наличие дополнительных движущихся частей негативно отражается на надежности и долговечности устройства в целом. Кроме того, электроприводы и микропроцессор потребляют электроэнергию, вследствие чего активное использование функции стабилизации неизбежно сокращает время автономной работы аппарата и соответственно приводит к уменьшению максимального количества снимков, которое можно сделать без подзарядки.
Системы оптической стабилизации с подвижной линзой, являющиеся в настоящее время наиболее популярным решением среди производителей фото- и видеотехники, имеют по крайней мере еще один существенный недостаток. Необходимость установки дополнительной группы линз неизбежно приводит к снижению светосилы объектива на 1-2 ступени1, что наиболее критично для мощных зум-объективов. По оценкам фотографов, использование оптического стабилизатора дает преимущество, эквивалентное повышению чувствительности на 3-4 ступени. Однако если сравнивать этот выигрыш не с показателями того же объектива с выключенным стабилизатором, а с оптикой такого же класса без встроенного стабилизатора, то реальный выигрыш составит всего лишь пару ступеней.
Как видите, функция стабилизации изображения не является неким чудодейственным средством, способным навсегда избавить вас от необходимости носить с собой штатив — особенно если вы являетесь любителем ночной съемки. Другое дело, что наличие стабилизатора дает вам возможность пойти на определенный компромисс в тех ситуациях, когда это действительно необходимо.
 |
|
