Sự khác biệt giữa Ổn định hình ảnh quang học và kỹ thuật số là gì?

Nếu bạn đã từng thử quay video trên điện thoại trong khi đi bộ, bạn sẽ biết việc giữ hình ảnh vẫn còn khó khăn. Có một số công nghệ gọn gàng được thiết kế để giảm hiệu ứng rung lắc đó, và có hai cách tiếp cận khác nhau để thực hiện nó.

Ổn định hình ảnh quang học đến từ thế giới nhiếp ảnh tĩnh, sử dụng các cơ chế phần cứng phức tạp bên trong ống kính để giữ hình ảnh tĩnh và cho phép chụp sắc nét. Nó đã xuất hiện từ lâu, nhưng đã được điều chỉnh cho video và gần đây được thu nhỏ cho điện thoại thông minh. Ổn định hình ảnh kỹ thuật số là một thủ thuật phần mềm, giống như zoom kỹ thuật số, nhưng ngược lại, chủ động chọn phần chính xác của hình ảnh trên cảm biến để làm cho đối tượng và máy ảnh chuyển động ít hơn. Chúng ta hãy xem cách cả hai hoạt động và cách chúng được áp dụng trong các tiện ích chụp ảnh mới nhất.

Ổn định hình ảnh quang học: Một bộ ổn định cho ống kính của bạn

How-To Geek đã có một bài viết giải thích cách hoạt động ổn định hình ảnh quang học. Nhưng để hoàn thiện, chúng tôi sẽ tóm tắt: ổn định hình ảnh quang học, gọi tắt là OIS và còn được gọi là Giảm ISRNH hoặc giảm rung rung (VR, không liên quan đến thực tế ảo) tùy thuộc vào thương hiệu máy ảnh, là tất cả về phần cứng.

Một ống kính máy ảnh có chức năng ổn định hình ảnh quang học có một động cơ bên trong có thể di chuyển một hoặc nhiều yếu tố thủy tinh bên trong ống kính khi máy ảnh lấy nét và ghi lại ảnh. Điều này dẫn đến hiệu ứng ổn định, chống lại chuyển động của ống kính và máy ảnh (chẳng hạn như rung tay của người vận hành) và cho phép ghi lại hình ảnh sắc nét hơn, ít mờ hơn. Điều này, đến lượt nó, cho phép chụp ảnh trong điều kiện ánh sáng yếu hơn hoặc với giá trị dừng F thấp hơn trong khi vẫn được xác định rõ.

Các kỹ thuật đi vào công cụ này là tuyệt vời. Đây là một phiên bản siêu nhỏ của phần cứng bên ngoài như gimbals đa trục được sử dụng trên các hệ thống như Steadicam - những niềng máy ảnh gắn trên vai lớn mà bạn có thể đã thấy trong các sự kiện thể thao hoặc các bộ phim. Kết quả từ hệ thống ổn định trong ống kính hoặc trong máy ảnh không ấn tượng như những gì bạn nhận được từ các bộ ổn định con quay bên ngoài, nhưng chúng vẫn khá ấn tượng. Máy ảnh có ống kính có tính năng ổn định hình ảnh quang học có thể chụp ảnh tĩnh rõ hơn ở mức ánh sáng thấp hơn so với không có, và công nghệ tương tự có thể được sử dụng để tạo ra một sự cải thiện nhỏ trong hiệu ứng mờ, rung khi quay video trên máy ảnh cầm tay. Nhược điểm lớn là ổn định hình ảnh quang học đòi hỏi rất nhiều thành phần phụ trong ống kính, và máy ảnh và ống kính được trang bị OIS đắt hơn nhiều so với thiết kế ít phức tạp hơn.

Ổn định hình ảnh quang học từng được giới hạn ở các máy ảnh tĩnh và video cao cấp. Nhưng công nghệ đã được lặp đi lặp lại đủ để bạn có thể có được nó trong máy ảnh DSLR và máy ảnh không gương lật ở mức tiêu dùng. Nó thậm chí còn được thu nhỏ lại để ống kính OIS có thể vừa với mô-đun máy ảnh trên điện thoại thông minh. Vâng, điều đó có nghĩa là có một yếu tố thủy tinh nhỏ, di chuyển trong một số điện thoại thông minh dày dưới nửa inch. Nếu điện thoại của bạn có ống kính OIS, bạn có thể giữ đầu trên cùng đến tai, lắc nhẹ và thậm chí nghe thấy phần tử ổn định phát ra xung quanh trong mô-đun camera phía sau. (Ừm, đừng làm điều này quá khó.)

Đây là một ví dụ về yếu tố OIS nhỏ của mô-đun camera điện thoại. Lưu ý cách phần trên của cụm ống kính có thể di chuyển độc lập với cảm biến hình ảnh bên dưới.

Với ống kính và cảm biến nhỏ hơn nhiều, tính năng OIS trên điện thoại không có khả năng như trên các máy ảnh lớn hơn. Nhưng nó vẫn giúp bạn chụp những bức ảnh rõ nét hơn và video ít bị rung hơn. Một số thiết kế điện thoại đáng chú ý có tính năng ổn định hình ảnh quang học bao gồm iPhone 6+ trở lên, Samsung Galaxy S7 trở lên, LG G-series và Pixel Pixel 2.

Ổn định hình ảnh thủ công: Cắt video để ổn định hình ảnh

Ổn định hình ảnh kỹ thuật số là tất cả được thực hiện trong phần mềm. Nếu bạn quen thuộc với sự khác biệt giữa thu phóng quang và thu phóng kỹ thuật số (nghĩa là, làm nổi bật các pixel trên hình ảnh mà không cải thiện chúng), điều đó cũng tương tự. Nhưng ổn định kỹ thuật số có tác động ngay lập tức hơn, có thể đo lường được trên video.

Để ổn định video được quay trước bị rung, bạn có thể cắt các phần trên các đường viền đang di chuyển trên khắp từng khung hình, dẫn đến video trông ổn định hơn. Đó là ảo ảnh quang học: trong khi video bị rung xung quanh, cắt xén từng khung hình của hình ảnh được điều chỉnh để bù cho sự rung lắc, và bạn thấy thì thấy một đoạn video mượt mà. Điều này đòi hỏi phải phóng to khung hình (và hy sinh chất lượng hình ảnh) hoặc thu nhỏ khung hình (dẫn đến hình ảnh nhỏ hơn với viền đen di chuyển xung quanh).

Trình chỉnh sửa video bệnh nhân có thể thực hiện việc này một cách thủ công với bản ghi hoàn thành, từng khung hình. Dưới đây là một ví dụ ấn tượng về một cảnh quay ngắn từ Star Wars Tập VII.

Đây là một ví dụ phóng đại về cắt xén cho hiệu ứng ổn định, nhưng nó cho thấy cách di chuyển hình ảnh xung quanh khung hình video so với đối tượng (con tàu) hoặc nền có thể dẫn đến video mượt mà hơn. Dưới đây là tập hợp các ví dụ điển hình hơn với các chủ đề trong thế giới thực.

Ổn định hình ảnh kỹ thuật số: Phần mềm cắt video cho bạn

Với việc bổ sung phần mềm tiên tiến, máy tính có thể áp dụng kỹ thuật cắt và di chuyển này cho video tự động. Phần mềm chỉnh sửa video như Adobe Premiere, Final Cut Pro và Sony Vegas có thể làm điều này, thường đạt được hiệu quả bằng cách cắt hoặc phóng to video có kích thước đầy đủ một lượng nhỏ và tự động ổn định từng khung hình. Đây là một ví dụ về hiệu ứng ổn định tự động trên video, được thực hiện trong Final Cut Pro (bỏ qua đến 3:34 nếu nó chưa được đặt).

Cũng giống như ổn định hình ảnh quang học, phần mềm xử lý hậu kỳ này đang trở nên rẻ hơn và được phân phối nhiều hơn. Thậm chí có thể sử dụng ổn định thu phóng và cắt xén cơ bản được tích hợp trong một số dịch vụ video miễn phí, như YouTube và Instagram. Có giới hạn về mức độ hiệu ứng này có thể được áp dụng vì nó cần phóng to để bù cho độ rung của máy ảnh mà không hiển thị các vùng màu đen trên cạnh của khung hình video. Bạn càng phóng to, chất lượng của video cuối cùng sẽ càng thấp. Lưu ý rằng video sau đây khung của cảnh quay ổn định (trên cùng) nhỏ hơn khung hình đầy đủ của video không ổn định ban đầu (phía dưới) do cắt cần thiết cho hiệu ứng ổn định.

Vì vậy, đó là cách ổn định hình ảnh có thể được áp dụng cho một video hiện có. Bây giờ, hãy kết hợp kỹ thuật ổn định chuyển động và cắt xén, thêm một chút phòng trên lưới pixel của cảm biến camera tĩnh khi quay video và phần mềm siêu tiên tiến phát hiện các phần của hình ảnh và chuyển động của chúng và bạn có thể tự động ổn định, ngay khi video đang được ghi lại! Phần mềm đó ghi lại toàn bộ hình ảnh trên cảm biến của máy ảnh cho mọi khung hình, tự động cảm nhận cách máy ảnh rung lắc so với chủ thể chính và hậu cảnh và cắt video xuống kích thước 4K hoặc 1080p trong khi di chuyển hình ảnh xung quanh để bù cho chuyển động của máy ảnh chính nó.

Đó là những gì ổn định hình ảnh kỹ thuật số của Cameron, có nghĩa là: áp dụng các công cụ cắt xén cho video, tự động và ngay lập tức trong máy ảnh, mà không cần thêm phần mềm sau khi video được ghi lại.

Công nghệ này không cần thêm bất kỳ bộ phận chuyển động nào trong cơ chế thấu kính, giúp sản xuất rẻ hơn. Nó không hiệu quả về mặt kỹ thuật như một ống kính ổn định quang học, bởi vì bạn cần xử lý bằng máy tính tiên tiến hơn để áp dụng các công cụ cắt xén trong thời gian thực. Nhưng với sự kết hợp đúng đắn giữa phần cứng và phần mềm, các hiệu ứng có thể rất ấn tượng. Dưới đây là video về các kỹ thuật ổn định hình ảnh kỹ thuật số mới nhất trong loạt GoPro 7 mới.

Lưu ý rằng GoPro 7, giống như các phiên bản trước, không có bất kỳ bộ phận ổn định di chuyển nào trong máy ảnh và video ở trên chưa được ổn định với phần mềm bổ sung như Premiere hoặc Final Cut. Tất cả video đó được lấy trực tiếp từ máy ảnh, với việc cắt xén được áp dụng tự động để bù cho rung và rung. Nó không hoàn hảo - chẳng hạn, nó không đủ tốt để loại bỏ hoàn toàn rung lắc từ một chiếc xe đạp đi xuống một bộ cầu thang, chẳng hạn, và nó đặt khoảng 10% cho khung hình video. Nhưng đó là một cải tiến ấn tượng so với máy ảnh không ổn định, không có chi phí hoặc thời gian cần thiết cho OIS hoặc ổn định chỉ bằng phần mềm. GoPro đã ổn định hình ảnh kỹ thuật số trong máy ảnh kể từ sê-ri Hero 5 và nó cũng có sẵn trên các máy ảnh hành động khác.

Ổn định hình ảnh kỹ thuật số cũng có thể được áp dụng cho video trên điện thoại. Google đã sử dụng một hệ thống chỉ dành cho phần mềm trên Pixel ban đầu (được gọi là ổn định hình ảnh điện tử của EIS, vì hiện tại, hầu hết các điện thoại cao cấp đều có ít nhất một mức độ ổn định kỹ thuật số được áp dụng, rõ ràng hoặc không. Samsung lưu ý rằng trên Galaxy Note 8, Galaxy S9 và Galaxy S9 +, cả hai đều là quang và ổn định hình ảnh kỹ thuật số được sử dụng cùng một lúc. Nhưng có một nhược điểm lớn đối với ổn định hình ảnh kỹ thuật số: không giống như hệ thống ổn định quang học, nó không thể được áp dụng cho hình ảnh tĩnh. Vì tính năng ổn định hình ảnh kỹ thuật số phụ thuộc vào việc cắt một loạt các khung hình video tĩnh, nên nó không hoạt động trên một khung hình duy nhất tại một thời điểm.

Tín dụng hình ảnh: Canon, GoPro