光学式とデジタル式の画像安定化の違いは何ですか？

あなたが歩いている間にあなたの携帯電話でビデオを撮ろうとしたことがあるならば、あなたはまだその画像を保存するのが難しいことを知っています。その揺れカム効果を減らすように設計されたいくつかの優れた技術があります、そしてそれを実装するための2つの異なるアプローチがあります.

光学式手ブレ補正は静止画像の世界から来ており、レンズ内の複雑なハードウェア機構を使用して画像を静止状態に保ち、鮮明なキャプチャを可能にします。それは長い間出回っていました、しかしビデオのために適応されて、そして最近スマートフォンのために小型化されました。デジタル画像の手ぶれ補正は、「デジタルズーム」のようなソフトウェアのトリックですが、逆に、被写体とカメラの動きが少ないように見せるためにセンサー上の画像の正しい部分を積極的に選択します。両方がどのように機能するのか、そして最新の写真機器にどのように適用されているのかを見てみましょう。.

光学画像安定化：あなたのレンズのための安定剤

How-To Geekには、光学式手ブレ補正がどのように機能するかを説明した記事が既にあります。カメラのブランドに応じて、略してOISと呼ばれ、「IS」または「手ブレ補正」（VR、仮想現実とは無関係）とも呼ばれる光学式手ブレ補正ハードウェアについて.

光学的手ぶれ補正を備えたカメラレンズは、カメラが焦点を合わせてショットを記録するときにレンズの内側の１つ以上のガラス要素を物理的に動かす内部モータを有する。これは安定化効果をもたらし、（例えば、オペレータの手の揺れからの）レンズおよびカメラの動きに対抗し、より鮮明でぼやけの少ない画像を記録することを可能にする。これにより、写真をより明るく、またはF値を低くして撮影することができます。.

このようなものに入るエンジニアリングは素晴らしいです。これはSteadicamのようなシステムで使用される多軸ジンバルのような外部ハードウェアの超小型バージョンです - あなたがスポーツイベントや映画のセットで見たことがあるそれらの大きな肩に取り付けられたカメラブレース。レンズ内またはカメラ内のスタビライザーシステムの結果は、外部のジャイロスコープスタビライザーから得られる結果ほど劇的ではありませんが、それでもかなり印象的です。光学式手ぶれ補正を特徴とするレンズを備えたカメラは、1つのレンズなしでよりも低い光レベルでより鮮明な静止画像を捉えることができます。大きな欠点は、光学式手ぶれ補正にはレンズに多くの追加部品が必要であり、OIS装備のカメラとレンズはそれほど複雑でない設計よりはるかに高価であるということです。.

光学式手ブレ補正は、以前はハイエンドのスチルカメラやビデオカメラに限られていました。しかし、この技術は十分に反復されているので、消費者レベルのデジタル一眼レフカメラやミラーレスカメラで使用することができます。 OISレンズがスマートフォンのカメラモジュールに収まるように縮小されています。はい、それは半分のインチの厚さ未満であるいくつかのスマートフォンには小さな、動くガラス要素があることを意味します。電話機にOISレンズが付いている場合は、上端を耳に持って少し振ってから、後部カメラモジュールの安定化要素がぐらついて聞こえることさえあります。 （ええと、これをあまりやりすぎないでください。）

これは電話カメラモジュールの小さなOIS要素の例です。レンズアセンブリの上部が下のイメージセンサーとは無関係に動くことができることに注意してください。.

はるかに小さいレンズとセンサーで、電話のOIS機能はそれがより大きなカメラのそれほど能力がありません。しかし、それはまだあなたがより鮮明な写真とそれほど動揺していないビデオを撮るのを助けています。光学式手ぶれ補正を特徴とするいくつかの注目すべき携帯電話のデザインには、iPhone 6+以降、Samsung Galaxy S7以降、LG Gシリーズ、およびGoogleのPixel 2が含まれます。.

手動画像安定化：安定化するためのビデオのトリミング

デジタル画像安定化はすべてソフトウェアで行われます。光学ズームとデジタルズームの違い（つまり、画像上のピクセルを拡大せずに拡大すること）に慣れている場合も同様です。しかし、デジタル安定化は、ビデオに対してはるかに即時的で測定可能な効果をもたらします。.

揺れて事前に録画されたビデオを安定させるために、各フレームで動き回っている境界の部分を切り取ることができます。その結果、ビデオはより安定したように見えます。それは目の錯覚です。ビデオが揺れている間は、揺れを補正するために画像の各フレームのクロップが調整され、ビデオの滑らかなトラックが見えます。そのためには、画像フレームをズームインする（そして画質を犠牲にする）か、フレーム自体をズームアウトする必要があります（黒い枠線が移動して小さな画像が得られます）。.

患者ビデオ編集者は、フレームごとに記録を終了して手動でこれを行うことができます。これはスターウォーズエピソード7からのショートショットの劇的な例です。.

これは、安定化効果を得るためのトリミングの誇張された例ですが、被写体（船）または背景のいずれかに対してビデオフレームの周囲でイメージを移動すると、ビデオが滑らかになることを示しています。これは現実世界の主題によるより典型的な例のコレクションです。.

デジタル画像安定化：あなたのためにビデオをトリミングするソフトウェア

高度なソフトウェアを追加することで、コンピュータはこのクロップアンドムービング技術を自動的にビデオに適用できます。 Adobe Premiere、Final Cut Pro、Sony Vegasなどのビデオ編集ソフトウェアでこれを行うことができます。通常、フルサイズのビデオをトリミングまたはズームして、フレーム単位で動的に安定させることで効果を達成します。これが、Final Cut Proで実行されたビデオの自動安定化効果の例です（まだ設定されていない場合は、3：34にスキップしてください）。.

光学式手ぶれ補正と同じように、この後処理ソフトウェアはより安価でより分散されたものになりつつあります。 YouTubeやInstagramなどの無料ビデオサービスに組み込まれている基本的なズームとクロップの安定化を使うことさえ可能です。ビデオフレームの端に黒い領域が表示されずにカメラの揺れを補正するためにズームインする必要があるため、この効果を適用できる量には制限があります。ズームインするほど、最終的なビデオの品質は低下します。次のビデオでは、安定化効果のために必要なクロップにより、安定化されたフッテージのフレーム（上）は元の安定化されていないビデオの全フレーム（下）より小さくなっています。.

ですから、手ブレ補正を既存のビデオに適用することができます。それでは、その移動とトリミングの安定化技術、ビデオを撮影するときのスチルカメラセンサーのピクセルグリッド上の少し余分なスペース、そして画像の一部とその動きを検出する超高度なソフトウェアを組み合わせると、自動的に安定化を行えますビデオが録画されているとおりです。このソフトウェアは、すべてのフレームについてカメラのセンサーに画像全体を記録し、主要被写体と背景に関連してカメラがどのように揺れているかを自動的に感知し、4Kまたは1080pのサイズにビデオを切り取りながら動きを補正します。カメラ自体.

それが「デジタル画像安定化」が意味するところです：ビデオを記録した後に余分なソフトウェアを必要とせずに、自動的にそしてカメラの中で直ちにクロップツールをビデオに適用すること.

この技術は、レンズ機構に余分な可動部品を必要としないため、製造が安価になります。トリミングツールをリアルタイムで適用するには、より高度なコンピュータ処理が必要なので、光学的に安定化されたレンズほど技術的に効率的ではありません。しかし、ハードウェアとソフトウェアの正しい組み合わせでは、その効果は劇的になります。これは、新しいGoPro 7シリーズの最新のデジタル画像安定化テクニックのビデオです。.

GoPro 7は、その前身と同様に、カメラ自体には可動安定化部品がありません。また、上記のビデオはPremiereやFinal Cutのような追加のソフトウェアでは安定化されていません。そのビデオはすべてカメラから直接取得され、揺れや振動を補正するためにクロップが自動的に適用されます。それは完璧ではありません - 例えば、階段を降りる自転車から揺れを完全に取り除くには十分ではありません、そしてそれはビデオフレームに約10％のトリミングを置きます。しかし、OISやソフトウェアのみの安定化に必要な費用や時間を必要とせずに、安定化されていないカメラを超える優れた改善です。 GoProは、Hero 5シリーズ以来、カメラ内のデジタル画像安定化機能を備えており、他のアクションカメラでも使用可能です。.

デジタル画像安定化は、携帯電話のビデオにも適用できます。 GoogleはオリジナルのPixelにソフトウェアのみのシステム（「電子式画像安定化」を「EIS」と呼びます）を使用しましたが、現在ではほとんどのハイエンド携帯電話に少なくともある程度のデジタル安定化が明示的に適用されています。サムスンは、ギャラクシーノート8、ギャラクシーS9とギャラクシーS9 +、両方とも光学的であると記します そして デジタル手ブレ補正も同時に使用されます。しかし、デジタル画像安定化には大きな欠点が1つあります。光安定化システムとは異なり、静止画像には適用できません。デジタル画像の手ぶれ補正は一連の静止ビデオフレームを切り取ることに依存しているため、一度に1つのフレームに対しては機能しません。.

画像クレジット：キヤノン、GoPro