Je kunt de natuurkunde gewoon niet verslaan, en zoals Isaac Newton al zei, weerstand tegen beweging is evenredig met de massa. Dus de hedendaagse vedergewicht wonderen van video zijn moeilijk stil te houden. En de verbazingwekkende telefoto's die ze tegenwoordig op camcorders zetten, zijn echt geweldig, maar ze vergroten elke kleine beweging uit tot een virtuele aardbeving op het scherm.
Een probleem als dit is voor uitvinders uit de hemel gezonden en er kwamen verschillende oplossingen naar voren. Ze noemen hun nieuwe apparaten beeldstabilisatoren. Veel van hen, gebaseerd op de natuur, werken door de beweging van de camera waar te nemen en deze vervolgens te compenseren.
Dit artikel onderzoekt enkele van de verschillende technieken die worden gebruikt om afbeeldingen te stabiliseren, en geeft je enkele ideeën om deze wonderbaarlijke technologie te laten werken.
Optische stabilisatie
Optische beeldstabilisatie (of OIS) gebruikt een aantal slimme optica om de trillingen te corrigeren. Optische stabilisatie is afhankelijk van bewegingssensoren om te zien of de camcorder beweegt. Op basis van informatie over toonhoogte, wat lijkt op kantelen, en gieren, wat een mooi woord is voor pannen, compenseert het optische systeem de trillingen.
Wat voor soort optica wordt gebruikt voor deze magie? Zeer interessante inderdaad, zoals squishy prisma's - ook bekend als variabele buiging of actieve prisma's. Squishy-prisma's zijn de leukste gadgets sinds flexibele printplaten (een steunpilaar van moderne camera's). Een squishy prisma bestaat uit twee glasplaten met daartussen optisch silicium. Om te voorkomen dat het silicium naar buiten spuit, zijn de platen met elkaar verbonden door een geplooide balg met accordeon.
Als de twee platen evenwijdig zijn, gaat het beeld rechtdoor. Maar als je in een van de vier zijden van het mechanisme knijpt, wordt het een prisma. Een beetje knijpen aan de onderkant stuurt het licht naar de bovenkant en corrigeert een verticale beweging van de camera.
De lens heeft een paar kleine gyroscopen ingebouwd om trillingen te detecteren. Wanneer de camera schudt, sturen deze gyroscopen signalen naar een computerchip die uitzoekt hoe te compenseren. De computer stuurt op zijn beurt een signaal naar de optische stabilisator om hem te vertellen dat hij in de zijkanten van het prisma moet knijpen om het beeld te sturen.
Canon was in de jaren 80 een pionier op het gebied van optische stabilisatie, maar heeft deze nu in licentie gegeven aan andere leveranciers, zoals Sony.
Elektronische stabilisatie
Elektronische beeldstabilisatie (of EIS) werkt volgens heel andere principes. De camcorders van tegenwoordig gebruiken een CCD (Charge-Coupled Device), een raster van lichtsensoren dat zich in het brandvlak van de lens bevindt. Dit is een klein hi-tech wonder, kleiner dan een postzegel, die licht omzet in elektrische pulsen die samen een videosignaal vormen. Dat is een van de redenen dat camcorders kleiner en lichter werden:kleine CCD's vervingen de omvangrijke vidicon-buis.
Je kunt het signaal van een CCD met een computer verwerken. Dat maakt van beeldstabilisatie een programmeerprobleem.
Eerst moet u een frame opslaan ter vergelijking. Dat vereist RAM, een computerterm voor geheugen. Breek de afbeelding nu in stukken, bijvoorbeeld een raster van twee bij twee. Vergelijk een stuk uit het huidige frame met een stuk uit het vorige frame. De computer schuift het oude beeld rond en controleert of het past. Wanneer het een goede pasvorm vindt, registreert het de horizontale en verticale schuifafstand voor dat stuk scherm.
Nadat elk stuk op deze manier is geanalyseerd, verzamelt de computer de gegevens. Als alle passen goed en in dezelfde richting zijn, is de kans groot dat je de camera hebt bewogen. Aan de andere kant, als de pasvorm slecht is of de brokken in verschillende richtingen bewegen, is een bewegend object de waarschijnlijke oorzaak.
Als het alleen maar een bewegend object is, wil je niet compenseren. Maar als het het hele scherm is, kunt u dit compenseren door het huidige beeld in de tegenovergestelde richting van de beweging te schuiven.
Deze techniek doet het redelijk goed, maar kan enkele eigenaardigheden hebben. Als je bijvoorbeeld inzoomt op een stuiterende strandbal, zullen sommige stabilisatoren de bal zelfs volgen - omdat het zoveel schermruimte in beslag neemt, lijkt het op camerabeweging. Wanneer je de video afspeelt, lijkt het alsof er een stilstaande bal is met de wereld op en neer op de achtergrond.
Nieuwere elektronische beeldstabilisatoren gebruiken camerabeweging in plaats van beeldbeweging om het schudden te corrigeren. Deze apparaten werken beter in situaties zoals de stuiterende strandbal. Net als de optische systemen gebruiken ze miniatuurgyroscopen in de lens om beweging te detecteren.
Dat is geweldig; nu weten we hoe we camerabewegingen kunnen detecteren en corrigeren. Maar als je de afbeelding omhoog schuift, heb je dan geen zwarte ruimte onder aan het scherm? Niet als je een deel van het beeld buiten het scherm gebruikt, en dat is waar elektronische stabilisatie lastig wordt.
Om een gebied buiten het scherm te hebben, moet je een grotere CCD hebben of anders een kleiner venster gebruiken in een gewone CCD.
Sommige oudere camcorders hebben om te beginnen CCD's met een lage resolutie en elektronische stabilisatie neemt een nog grotere hap uit dat beeld. Om het beeld te verschuiven, moesten deze systemen de kleinere rechthoek nemen en deze vervolgens opblazen om op het hele scherm te passen. Dat verslechtert de beeldkwaliteit. Dit is hetzelfde probleem als bij digitaal zoomen. De beeldelementen zelf worden opgeblazen en de beeldkwaliteit gaat achteruit.
Veel moderne chips bieden een resolutie die de NTSC-normen overtreft. U kunt een uitstekende videokwaliteit krijgen met minder dan 400.000 pixels op de CCD. Als uw camcorder meer pixels heeft, is de kans groot dat deze elektronische stabilisatie aankan zonder het beeld te verslechteren. Het schuift eenvoudig een rechthoek rond de CCD om de actie te volgen. De rechthoek vertegenwoordigt een compleet videobeeld, dus het is niet nodig om het op te blazen.
Computerstabilisatie (nabewerking)
Onlangs heeft zich een nieuwe concurrent voor beeldstabilisatie voorgedaan. Computers zijn behoorlijk goed geworden in het analyseren van afbeeldingen. Ze kunnen een scène scannen en objecten uitkiezen. Zodra een object is herkend, kan het worden gevolgd. Door objecten in het gezichtsveld te volgen, kan de computer alle soorten trillingen compenseren die geen van de andere methoden aankan.
Deze technologie bevindt zich nog in de onderzoeksfase. Het duurt langer dan een dertigste van een seconde voor een snelle desktopcomputer om objecten te berekenen en te volgen, dus het kan nog niet meteen worden gedaan. Maar je kunt je video door de computer plaatsen en deze nabewerken om de trillingen te verwijderen.
Het lijkt alsof computers elke achttien maanden hun macht verdubbelen. Over een paar jaar heb je misschien het equivalent van de huidige supercomputer in je camcorder ter grootte van een duim. Je kunt hem als een potlood over je oor houden en rondrennen, terwijl de computer je beeld stabiel en helder houdt.
Slechts één probleem
Eén probleem wordt in meer of mindere mate gedeeld door alle beeldstabilisatoren. Aangezien de mechanismen werken door camerabewegingen op te merken en te corrigeren, hoe beweeg je de camera dan doelbewust? Als u begint te pannen, probeert de stabilisator dan niet te compenseren? Het korte antwoord is:ja.
Zodra je een tilt of pan start, zul je merken dat de zoeker de actie vertraagt. De stabilisator probeert te stoppen wat hij beschouwt als een grote schok.
Een elektronische stabilisator zal proberen de beweging te stoppen, maar zal snel buiten het scherm komen. Op dat moment zal het gracieus proberen de achterstand in te halen, maar sommige systemen werken beter dan andere. Op vroege systemen zie je mogelijk een sprong als de stabilisator het opgeeft om de camerabeweging te volgen en gewoon opnieuw begint.
Optische stabilisatoren werken iets beter, omdat het prisma alleen over een klein bereik van hoeken kan functioneren (om regenbogen te voorkomen). Dus als je de camera beweegt, wordt het prisma maximaal vastgezet. Op dat moment gaat de pan verder alsof er niets is gebeurd.
Normaal gesproken is dit effect meer verontrustend voor de videograaf dan voor de kijker. De cameraman weet dat het weergavescherm achterblijft bij de daadwerkelijke beweging, maar de kijker heeft niet de echte wereld om hem in de war te brengen - de resulterende video ziet er prima uit.
Nieuwere systemen gebruiken meer geavanceerde software om dit effect te minimaliseren. Ze proberen onderscheid te maken tussen pan en cameratrilling door de grootte van de beweging te meten. Als de beweging groot is, wordt aangenomen dat er een pan bedoeld is. Stabilisatie is gereserveerd voor kleinere bewegingen. Toch wil je bij sommige camcorders misschien de stabilisatie uitschakelen wanneer je moet pannen.
Schiet uit
Zowel optische als elektronische stabilisatie zijn technologische wonderen. Ze zijn in staat trillingen te detecteren en deze vervolgens zestig keer per seconde te compenseren.
Dus wat is de beste oplossing voor u? Elektronisch of optisch? Nou, het hangt af van wat je wilt doen en hoeveel geld je hebt.
Optische stabilisatie heeft geen problemen met de resolutie. Het beeld is naar de CCD gestuurd, zodat de volledige resolutie beschikbaar is. Maar het weegt en kost meestal meer. En aangezien er bewegende delen in de optische oplossing zitten, kan deze meer batterijsap opzuigen dan elektronische stabilisatie.
Elektronische stabilisatie is relatief eenvoudig, goedkoop en lichtgewicht. En de moderne offeren de resolutie niet op wanneer ze in werking treden. Voor elektronische stabilisatoren is het computerprogramma dat toezicht houdt op het hele proces misschien wel de belangrijkste criteria.
Zoals bij elk computeralgoritme zijn er net zoveel manieren om het probleem aan te pakken als er programmeurs zijn. U moet experimenteren met uw stabilisator om te zien hoe de uwe omgaat met verschillende situaties. Je zou eigenlijk video moeten maken voor de test, want het is niet altijd gemakkelijk om het verschil te zien door door de zoeker te kijken - je hersenen compenseren nog steeds de beweging en het maskeert het effect.
Kortom:elke vorm van beeldstabilisatie kan je video's drastisch verbeteren. De nieuwste batch camcorders heeft software van de derde of vierde generatie en is een grote verbetering ten opzichte van de vorige generaties. Waren optische systemen een jaar geleden een duidelijke winnaar, nu zijn de elektronische systemen daarmee op gelijke hoogte. Als u op zoek bent naar een nieuwe camcorder, kunt u rekenen op beeldstabilisatoren voor ongelooflijke resultaten, of de magie nu optisch of elektronisch is.
En je kunt de Dramamine™ bewaren voor je volgende boottocht.