Потрясение основ

Продолжим рассказывать байки и легенды о технических новинках, которые создатели и продавцы фототехники стараются предложить нам под видом старых добрых фотокамер. Разобравшись с матрицами и их технологической сущностью, обратимся к ещё одному важному элементу – объективу. Да не простому, а приправленному системой стабилизации изображения.

Смаз, сдёргивание, шевелёнка...
Системы стабилизации изображения – изобретение не новое. Конечно, на заре фотографии в них особой нужды не было: фотоаппараты были стационарными, а объективы никак не поражали ни характеристиками, ни фокусными расстояниями. Однако с уменьшением веса «коробки» и ростом относительного фокусного расстояния проблема вставала всё серьёзнее и серьёзнее. Ощутимей всего она стала, когда на рынок вышли цифровые камеры, и в попытках удержать фотоаппарат неподвижным уже не участвовала третья точка – лоб. Ведь кадрировать теперь можно стало по LCD-экранчику, вальяжно вытянув руки вперёд...
Почему, собственно, происходит размытие изображения при движении фотоаппарата, называемое то «смазом», то «сдёргиванием кадра», то «шевелёнкой»? Всё очень несложно. Дело в том, что во время экспонирования – то есть, когда фотоны начинают регистрироваться светочувствительным слоем плёнки или транзисторами матрицы – сама плёнка или матрица начинает двигаться. И вместо того, чтобы ударяться в одно и то же место – в соответствии с освещённостью объекта съёмки – фотоны начинают как бы размазываться по поверхности. Чем длиннее выдержка экспонирования и чем более контрастно снимаемое изображение, тем заметнее смаз.
Исходя из данных предпосылок, можно уверенно сказать, что наибольшую опасность в плане «шевелёнки» представляет комбинация из длинной выдержки и большого фокусного расстояния. Зная это, фотографы давно сформулировали правило, которое указывает на «безопасный» порог съёмки: 1/F, где F равно фокусному расстоянию (при съёмке на 35-мм плёнку. Для цифровых камер надо учитывать кроп-фактор матрицы).
Можно ли как-то обойти эту формулу и выйти за рамки, предписанных ею соотношений? Можно. Для этого и служат системы стабилизации изображения.

Просто и надёжно
Самая простейшая система стабилизации известна всем: это штатив. Поставив фотоаппарат на устойчивую неподвижную треногу, фотограф может задать выдержку практически любой длительности без страха перед смазом. А добавив сюда тросик для спуска затвора, дистанционное управление, функцию автоматического срабатывания и предварительный подъём зеркала, он и вовсе забудет о недостаточной резкости изображения.
К сожалению, штатив – не панацея. Во‑первых, таскать его – удовольствие сомнительное. Во-вторых, снижается общая оперативность съёмки. В-третьих, сама мобильность фотографа также заметно страдает, что для некоторых жанров просто недопустимо.
Первой настоящей системой стабилизации изображения стала та, что до сих пор применяется в сменных объективах зеркальных фотокамер. Собственно, система стабилизации, встроенная в объектив, остаётся единственной доступной для владельцев плёночной фототехники.

Работа стабилизатора изображения в объективе основана на принципе коррекции направления световых лучей. Коррекцией занимается отдельная группа линз, которая повторяет момент вибрации (или движения) за счёт различных ухищрений. Это может быть принцип гироскопа, тогда корректирующая линза как бы «плавает» в резервуаре со специальной жидкостью. Это может быть и какая-то электромеханическая система...
В любом случае, встраивание стабилизации в объектив однозначно ведёт к его значительному удорожанию (например объектив CANON EF 70-200 mm f/4 L USM стоит около 19 тысяч рублей, а CANON EF 70-200 mm f/4 L IS USM – уже почти 40), увеличению массы (правда не сильно. В представленном примере объектив с IS тяжелее простого всего на 60 граммов) и к возможному ухудшению изображения в случае неправильной эксплуатации (например, при съёмке со штатива механизм стабилизации нужно отключать. Иногда механизм срабатывает некорректно, и в изображении становятся заметным расфокусировка и виньетирование).

Суррогаты
Цифровые технологии дали фотографии очень много, это глупо отрицать. Матрицы уже фиксируют изображение ничуть не хуже плёнки, карты памяти экономят для профессиональных фотографов тысячи долларов, а современная электронная начинка фотокамер позволяет получать пристойные снимки даже детям и блондинкам.
Разумеется, цифровые технологии не обошли вниманием и тему стабилизации изображения.
Первыми стабилизацией изображения озаботились создатели видеокамер. Видеосъёмка всегда была чувствительна к дрожанию кадра – не столько из-за того, что картинка портилась, сколько из-за дискомфорта, который испытывает зритель.
Самым простым решением проблемы стало физическое увеличение количества чувствительных элементов на матрицах видеокамеры. При этом, эти элементы как бы подразделялись на два сорта: основные, регистрирующие изображение, и дополнительные – участвующие в пересчёте картинки во время дрожания (процессор видеокамеры анализировал картинку и с помощью специальных алгоритмов как бы «собирал» размазанные следы фотонов в чёткие контуры). Дополнительных элементов было до 50% от основных, и это была вполне приемлемая для разработчиков цифра, учитывая, что матрица видеокамеры редко имеет разрешение более двух мегапикселей.

Однако, для фотографии, от которой ожидают на порядок более качественных изображений, этот метод оказался малоприменим.
Тем не менее, создатели первых цифровых фотоаппаратов всё же сумели использовать мощности встраиваемых в камеры процессоров на благо стабилизации. Идея была оригинальная...
Дело в том, что, если мы начнём фотографировать, не соблюдая правило 1/F, то скоро выяснится, что работает оно лишь для одиночных кадров. «Стреляя же» по объекту съёмки «очередями», мы выясним, что хуже всего с качеством обстоит дело у первых двух-трёх кадров. И вообще – один из, допустим, 5-7 кадров окажется вполне приличным с точки зрения резкости.
Даже не прибегая ни к какому алгоритму постобработки, этим принципом уже можно пользоваться. Многие фотоаппараты имеют режим серийной съёмки и съёмки с брекетингом. Дешевизна карт памяти вполне позволяет нам делать не один вариант изображения, а, например, пять. А потом – выбрать лучший.
Впрочем, разработчики пошли дальше, и некоторые цифровые фотоаппараты (тот же Nikon Coolpix 5700) могут самостоятельно, на основе алгоритмов, отбирать наиболее резкий кадр в буфере и лишь его сохранять на карту.

Качели матрицы
Однако это – ещё не цифровая стабилизация. Настоящая цифровая стабилизация пришла в мир вместе с камерой Konica-Minolta Dimage A1 (2003 год) и зеркальной камерой Konica-Minolta Dynax 7D – в 2005 году.
Именно в Dimage A1 и Dynax 7D был впервые применён принцип нефиксированной матрицы.
Японские инженеры решили очень здраво: зачем встраивать в разные объективы дополнительные линзы и прочие механизмы, эти линзы раскачивающие, если можно один раз прикрепить их (механизмы) к матрице?
Плюсы такого подхода очевидны: все объективы, присоединённые к такому фотоаппарату, становятся стабилизированными. Конечно, эффект от электронно-матричной стабилизации несколько меньше, чем от классической внутриобъективной, но...

Тут, собственно, всё упирается в расходы. Если бы «стабилизированный» фотоаппарат оказался значительно дороже обычного, то ни о каком чуде, разумеется, речи бы не шло. Однако Konica-Minolta сумела обойти технические трудности и «привесила» матрицу так, что это получилось очень недорого – как в плане дополнительных расходов на производство, так и в плане энергопотребления.
Очень скоро за KM потянулись и остальные: Canon добавил электронный вариант своей технологии IS в фотоаппараты начального уровня, Pentax снабдил системой Shake Reduction цифровые зеркалки, а Olympus избирательно прошёлся Image Stabilizer по всему ряду своих фотоаппаратов.

Будущее предрешено
Таким образом, можно говорить, что сейчас на рынке присутствуют две отлаженные технологии стабилизации фотографического изображения: оптическая и матричная.
Оптическая хороша тем, что даёт (пока) лучший результат – среднестатистический фотограф, используя соответствующий объектив, может сделать отступ от формулы 1/F на 2-3 ступени. Кроме того, оптическая стабилизация объективов – это единственное, что доступно владельцам плёночных зеркалок.
Матричная стабилизация позволяет надёжно отойти от формулы на лишь 1-2 ступени. Зато она практически бесплатна, не вынуждает фотографа помнить некоторые особенности эксплуатации объектива, имеет дополнительные «бонусы» (некоторые фирмы совмещают функцию стабилизации изображения с функцией очистки матрицы от пыли) и фактически охватывает весь спектр выпускаемой фототехники – от профессиональных зеркалок до самых простых цифровых «мыльниц».
В будущем технология матричной стабилизации, безусловно, будет улучшаться, и, мы уверены, придёт тот день, когда именно она позволит фотографу отойти от формулы 1/F на четыре и более ступеней.


Рекомендуем почитать: