Stabilizacja obrazu – jaki aparat wybrać?

Stabilizacja obrazu w aparacie i obiektywie

Pośród wielu technologii, które pomagają współczesnym fotografom i filmowcom uzyskać najlepszej jakości materiał, trudno byłoby pominąć stabilizację obrazu. To stosunkowo nowa technologia, która w świecie filmów i zdjęć pojawiła się relatywnie niedawno, ale dość szybko stała się jedną z najbardziej pożądanych funkcji aparatów fotograficznych, kamer i obiektywów. W tym tekście odpowiem na pytanie, na czym polega stabilizowanie obrazu i w jakich urządzeniach można spotkać odpowiedzialne za nie układy.

Po co stabilizować obraz?

Istnieją co najmniej dwa główne powody, dla których stabilizacja obrazu cieszy się dużym powodzeniem wśród filmowców i fotografów. Pierwszy związany jest bezpośrednio ze zjawiskami, jakie zachodzą podczas fotografowania. W czasach fotografii tradycyjnej istniała zasada, w myśl której fotografowanie bez statywu jest bezpieczne tylko do pewnej granicy czasu naświetlania. Gdy wydłużymy czas powyżej tej granicy, istnieje duże prawdopodobieństwo, że wykonana przez nas fotografia będzie poruszona. Tą granicą była ówcześnie odwrotność ogniskowej obiektywu, którym fotografowaliśmy. Żeby więc wykonać nieporuszone zdjęcie obiektywem o ogniskowej 50 mm, warto było korzystać z czasów naświetlania nie dłuższych niż 1/50 sekundy.

Dziś jednak, gdy fotografujemy aparatami cyfrowymi wyposażonymi w wysokorozdzielcze matryce, które są w stanie zarejestrować ogromną ilość szczegółów, zasadę tę należałoby nieco zmodyfikować. Paradoksalnie dziś jeszcze łatwiej jest poruszyć zdjęcie, bo wysoka rozdzielczość aparatu cyfrowego bezlitośnie wpływa na drobne nawet błędy podczas naświetlania. W skrajnych warunkach, gdy do pracy zaprzęgniemy na przykład aparat wyposażony w matrycę o rozdzielczości 100 Mpix i obiektyw o ogniskowej 50 mm, niełatwo jest wykonać idealnie ostre zdjęcie nawet przy czasie naświetlania rzędu 1/100 sekundy. Śmiało możemy więc założyć, że dla fotografii cyfrowej granicą bezpiecznego czasu naświetlania przy fotografowaniu bez stabilizacji może być odwrotność dwukrotności ogniskowej obiektywu, którym wykonujemy zdjęcie.

Stabilizacja obrazu we współczesnej fotografii jest więc potrzebna tak naprawdę głównie po to, by kompensować pewne utrudnienia, które pojawiły się wraz z samą fotografią cyfrową. Owszem, obraz z pełnoklatkowego aparatu cyfrowego jest o wiele bardziej szczegółowy niż ten pochodzący z małoobrazkowego aparatu tradycyjnego. Jednocześnie jednak trudniej zapewnić aparatowi idealne warunki do pracy i stabilność, która pozwoli na wykonanie doskonale ostrego i nieporuszonego zdjęcia. Tu właśnie z pomocą przychodzi układ stabilizacji obrazu.

Oczywiście wynika z tego również, że dzięki stabilizacji obrazu możemy wykonać zdjęcia w trudniejszych warunkach oświetleniowych, niż gdybyśmy robili je bez stabilizacji. Wszystko jednak nadal sprowadza się do jednego: chodzi o wydłużanie czasu naświetlania użytecznego podczas fotografowania „z ręki”, czyli bez pomocy statywu czy innych urządzeń stabilizujących aparat.

Drugi powód, by stabilizować obraz, odnajdziemy w świecie filmu. Stabilizacja jest tu być może jeszcze ważniejsza, ponieważ rozedrgany obraz najzwyczajniej w świecie nie jest dla widza bardzo przyjemny w odbiorze. Oczywiście, niekiedy chaotyczna praca kamery potrafi dodatkowo zdynamizować scenę, ale film złożony z samych takich scen prędzej wywoła u widza objawy choroby morskiej niż zachwyt. Stabilizacja obrazu pomaga więc zadbać o to, by wykonywane przez nas ujęcia filmowe dało się komfortowo oglądać.

Jak działa stabilizacja obrazu?

Wszystkie współczesne układy stabilizacji obrazu funkcjonują w oparciu o czujniki żyroskopowe i pewien ruchomy element. Tym elementem może być soczewka lub układ soczewek (kiedy mówimy o stabilizacji wbudowanej w obiektyw) albo sama matryca w aparacie ze stabilizacją obrazu. Zasada działania całego mechanizmu jest bardzo prosta – czujniki żyroskopowe na bieżąco przekazują informacje o ruchu aparatu, a odpowiednie układy elektroniczne wprawiają ruchomy element w ruch przeciwstawny.

Starsze systemy stabilizacji pracowały zazwyczaj w 3 osiach. Współcześnie większość dostępnych na rynku aparatów fotograficznych ma już możliwość stabilizowania obrazu w 5 osiach. Osie kontrolowane przez układ stabilizacji mają angielskie nazwy: Yaw, Pitch, X, Y i Roll. Gdybyśmy chcieli przetłumaczyć to na język polski, musielibyśmy powiedzieć o przechyleniu aparatu w pionie i poziomie, przesunięciu go w pionie i poziomie i przekręceniu. Tak więc każdy ruch, który jesteśmy w stanie wykonać aparatem fotograficznym, powinien zostać skompensowany przez układ stabilizacji, choć oczywiście tylko w pewnych granicach.

Aparat czy obiektyw – gdzie kryje się optyczna stabilizacja obrazu?

Pierwsze układy stabilizacji obrazu powstały jeszcze w czasach fotografii tradycyjnej i pomagały w wykonaniu nieporuszonych zdjęć na filmie. W związku z tym elementy odpowiedzialne za stabilizację trafiały do konstrukcji obiektywów. Również później, w czasach, gdy królowały lustrzanki cyfrowe, to na konstrukcji obiektywów skupiali się inżynierowie odpowiedzialni za implementację technologii stabilizacji obrazu. Bezpośrednie stabilizowanie matrycy w lustrzance cyfrowej czy materiału światłoczułego w aparacie tradycyjnym byłoby bardzo karkołomnym zadaniem. Poza tym lustrzanki cyfrowe korzystały z ogromnego portfolio obiektywów zaprojektowanych dla aparatów tradycyjnych, więc w poszczególnych systemach istniał już wybór stabilizowanej optyki.

Wprowadzenie na rynek aparatów bezlusterkowych zamieszało w sytuacji. Okazało się bowiem, że ich konstrukcja pozwala na stosunkowo łatwą implementację stabilizacji obrazu w korpusie – ruchomym elementem stała się sama matryca rejestrująca obraz. To powód, dla którego wśród obiektywów zaprojektowanych do współpracy z bezlusterkowcami jest mniej takich, które mają układ stabilizacji. Nie oznacza to jednak, że nie ma ich wcale. Gdy podłączymy obiektyw ze stabilizacją obrazu do aparatu, który również ma stabilizację, oba układy będą ze sobą współpracować, zapewniając jeszcze lepsze efekty.

Dziś dzięki zaawansowanym układom stabilizacji obrazu jesteśmy w stanie wydłużyć czas naświetlania podczas fotografowania nawet o 5–6 EV. Oznacza to 5–6 razy mniej światła potrzebnego do zrobienia nieporuszonego zdjęcia, niż gdybyśmy fotografowali sprzętem bez żadnej stabilizacji. Zakładając więc, że dla obiektywu o ogniskowej 50 mm naturalną, bezpieczną granicą czasu naświetlania jest dziś 1/100 sekundy, to wykorzystując stabilizację obrazu możemy bez większych problemów wykonać zdjęcie przy czasie naświetlania w okolicach 1/4 – 1/2 sekundy. Albo bardzo mocno obniżyć czułość matrycy, co wpłynie pozytywnie na jakość i poziom zaszumienia obrazu.

Elektroniczna stabilizacja obrazu

Wyżej omówiłem zasadę działania optycznej stabilizacji obrazu. Jeśli rozpatrujemy moduły, których zadaniem jest fizyczne poruszanie jakimkolwiek elementem znajdującym się na torze optycznym, to zawsze będzie to stabilizacja optyczna. Istnieje jednak jeszcze elektroniczna stabilizacja obrazu. Jak ona działa?

Wyobraźmy sobie matrycę, która rejestruje obraz. Matryca ma swoją wielkość – zarówno tę fizyczną, jak i tę wyrażoną w megapikselach, ale skupmy się na fizycznej. Powiedzmy, że mówimy o matrycy 1” stosowanej w zaawansowanych aparatach kompaktowych. Jest prostokątem o wymiarach 13,2 x 8,8 mm i taka też jest wielkość obszaru, na który obsługujący ją obiektyw rzutuje obraz.

Cyfrowa stabilizacja wykonuje bardzo sprytny, ale przy tym również niezwykle prosty zabieg. Kiedy ją włączymy, obszar, który rejestrujemy, jest nieco zmniejszony – można to sobie wyobrazić jako obcięcie z każdej strony obrazu równego marginesu. Ze zmniejszeniem powierzchni rejestrującej obraz wiąże się oczywiście pewne zawężenie pola widzenia obiektywu, ale można je regulować skutecznością stabilizacji. Prościej mówiąc – im bardziej chcemy wystabilizować cyfrowo obraz, tym nasze marginesy muszą być szersze.

Tu zaczyna się praca odpowiednich algorytmów – korzystając ze stabilizacji cyfrowej, nie potrzebujemy czujników żyroskopowych, wystarczy sprawny algorytm, który analizuje zachowanie obrazu w kadrze. Jeśli algorytm wychwyci ruch całego kadru w którąkolwiek stronę, może go skorygować, korzystając z obrazu, który pochodzi z marginesów. Mamy więc coś w rodzaju zapasowego obrazu po bokach naszego kadru, który możemy wykorzystać do minimalizowania drgań w obrazie.

Czy takie rozwiązanie ma jakieś minusy? Głównie taki, że nie sprawdza się podczas fotografowania. Jest natomiast świetne przy kręceniu wideo i wiele współczesnych kamer sportowych, zwłaszcza tych z wyższej półki, opiera swoje działanie na elektronicznej stabilizacji obrazu. Często jednak na ich pokładzie znajdziemy również stabilizację optyczną, a elektroniczna dodatkowo pozwala uzyskać jeszcze lepsze efekty.

Czy stabilizacja obrazu jest potrzebna?

Jeśli więc wybierając aparat cyfrowy lub kamerę, zastanawiasz się, czy stabilizacja obrazu jest przydatna, odpowiedź jest bardzo prosta: TAK!

To jeden z dodatków w konstrukcji sprzętu, który ułatwia życie posługującej się nim osobie. Oczywiście znajdą się sytuacje, w których nawet najlepsza stabilizacja nie uratuje sytuacji, choćby fotografowanie krajobrazu nocą, przy czasach naświetlania rzędu kilkunastu sekund. Jednak do takich zadań warto się zwyczajnie posłużyć solidnym i stabilnym statywem fotograficznym. Fotografowanie ze stabilizacją pomaga w wykonaniu nieporuszonego zdjęcia w trudnych warunkach oświetleniowych, za pomocą aparatu trzymanego w rękach.

W przypadku materiału wideo sprawa jest jeszcze bardziej oczywista – wystarczy wyobrazić sobie film nagrany kamerą sportową bez żadnej stabilizacji obrazu, choćby podczas jazdy na rowerze górskim. Z dużą dozą prawdopodobieństwa absolutnie nie nadawałby się on do oglądania. Dzięki dobrym algorytmom stabilizacji cyfrowej podpartym stabilizacją optyczną możemy jednak uzyskać świetnej jakości, płynny obraz filmowy, który będzie wyglądał jak nakręcony za pomocą wyspecjalizowanego sprzętu filmowego.