Оптическая стабилизация: замена штативу?

На заре развития фотографии выдержки (промежутки времени, когда затвор фотоаппарата открыт, и свет попадает на поверхность пленки или матрицы) были долгими. Даже днем один снимок запросто мог экспонироваться несколько минут. Разумеется, снимать приходилось только со штатива, и только абсолютно неподвижные предметы: здания, главным образом. Если требовалось сделать портрет, для надежной фиксации головы снимаемого могли использоваться тиски.

По мере увеличения светочувствительности фотопластин и пленок ситуация улучшалась, однако долго еще тренога была непременным спутником фотографа. Однако прогресс неумолим, и ныне в большинстве съемочных ситуаций вполне можно снимать с рук.

Если выдержка слишком длинная, изображение размазывается из-за дрожания рук фотографа

Но полностью проблема не решена и по сию пору. Если освещение тусклое, может потребоваться длительная выдержка, и дрожание рук фотографа смажет формирующееся изображение. При этом неблагоприятные световые условия возникают не только во время не слишком уж популярных фотосессий глубокой ночью, но и практически в любом помещении, если освещение в нем более-менее стандартной интенсивности. Ну а дома фотографируют почти все, так что приходится как-то решать проблему. Оптическая стабилизация помогает нам в этом, но, быть может, другие способы более эффективны?

Стабилизатор изображения позволяет получить резкий снимок в тех же условиях

Наиболее распространенным методом борьбы с тьмой является вспышка, недаром практически каждый фотоаппарат ею оснащен. Однако проблема в том, что встроенная вспышка слабо подходит даже для получения технически приемлемого снимка – расположенные на переднем плане объекты часто получаются выбеленными, в то время как фон проваливается в непроглядную черноту. О художественных моментах, вроде подчеркивания объема лица портретируемого, и речи не идет.

Внешняя вспышка гораздо лучше, но она не слишком компактна, довольно дорога, и требует определенных навыков для эффективного использования. Да и универсальностью не блещет – крайне желательно иметь над снимаемой сценой невысокий светлый потолок, дабы световые лучи отражались от него, и освещение получалось более мягким. Да, вариант хороший, но всех проблем вспышка не решает.

Другим распространенным методом борьбы с недостатком света является наращивание светосилы объектива. Если линза может обеспечить на матрице более высокую освещенность, выдержку можно сократить без ущерба для качества кадра. Сложность в том, что при увеличении светосилы цена, масса и габариты стекла начинают резко увеличиваться, особенно это касается длиннофокусных объективов. Ну а поскольку суперзумы и компактность весьма любимы изрядной частью фотографирующей публики, светосила оптики, которой укомплектованы современные «мыльницы», меньше, чем у их предшественников из первой половины завершающегося десятилетия.

А не может ли прогресс, достигнутый производителями матриц, решить проблему радикально? Именно успехи в области увеличения светочувствительности сенсоров позволили нам радикально сократить выдержку, необходимую для фиксации большинства сюжетов – почему бы не продолжить движение в том же направлении?

Разумеется, достижения на ниве создания полупроводниковых приборов (в том числе, естественно, и матриц фотоаппаратов), очень велики. Но именно уже имеющиеся достижения не позволяют рассчитывать на многое, просто потому, что многие существующие ограничения являются фундаментальными, и преодолеть их совершенно невозможно. Единственным серьезным резервом остается совершенствование методов цветоделения, позволяющих получать цветные снимки или видеоролики. Наиболее часто используемый для этой цели байеровский фильтр поглощает примерно 2/3 собранного объективом света. Впрочем, те видеокамеры, которые оснащены тремя матрицами, избавлены от такого рода потерь.

Байеровский светофильтр поглощает до 2/3 собранного света

Короче говоря, новые технологии, нивелирующие недостаток света, не помешают. Поэтому в середине девяностых годов прошлого века камеры начали оснащать системами стабилизации изображения. В чем их суть?

Наиболее ранние реализации предусматривали добавление в оптическую схему объектива специального подвижного элемента, способного двигаться вправо, влево, вверх и вниз. А специальные датчики (работающие как акселерометры или гироскопы) фиксируют подвижки камеры, после чего электронный чип отдает команду на перемещение корректирующей линзы, сохраняя проекцию изображения на той же позиции, где она до того была. Таким образом, смазывания картинки не возникает, и выдержку можно значительно увеличить.

Разумеется, с течением времени система все более совершенствовалась – например, не так давно некоторые объективы обрели способность бороться не только со сдвигами по горизонтали и вертикали, но также и с вращением вокруг оси. Это стало возможным за счет того, что корректирующий элемент получил еще одну степень свободы, теперь он может вращаться как по часовой стрелке, так и против нее.

Очень важным является тот факт, что система оптической стабилизации, если она встроена в сменный объектив, практически автономна от электронной начинки камеры. Все датчики, приводы и электронный чип размещены в корпусе самого стекла, а потому новые линзы обычно без проблем совместимы со старыми камерами. Поэтому после того, как Canon и Nikon выпустили дешевые стабилизированные «киты» (т.е. поставляющиеся вместе с камерой объективы), многие фотографы за небольшие деньги произвели апгрейд, получив возможность использовать функцию стабилизации изображения на своих старых камерах.

«Линзовый» стабилизатор слабо зависит от камеры

В пленочную эпоху смещение линз было единственно возможным методом стабилизации изображения. Но после того, как пленку заменили на матрицу, некоторые производители решили, что вполне успешно можно двигать сам сенсор, и эффект будет тем же самым. Разумеется, такая технология заинтересовала прежде всего те фирмы, у которых стабилизированных объективов на тот момент не было. В самом деле, коль скоро функция стабилизации есть в самой «тушке» фотоаппарата, кто же будет покупать более дорогие «стабнутые» линзы?

Так появились фотоаппараты, чья система стабилизации потенциально совместима с любыми объективами, даже очень старыми неавтофокусными. Правда, для эффективной работы такой системе необходимо знать фокусное расстояние используемой линзы, а его обычно сообщает электронный чип, которого, конечно, в старых моделях стекол нет. В принципе, ничто не мешает указывать нужные данные вручную, однако в большинстве случаев производители не дают нам такой возможности – им гораздо выгодней стимулировать продажи новых, выпускаемых ими в настоящий момент объективов.

Любой объектив становится стабилизированным, если установлен на фотоаппарат с подвижной матрицей

Но и несмотря на это, может сложиться впечатление, что «матричная» стабилизация гораздо выгоднее для пользователя, чем «линзовая». Заплатил один раз – и все современные объективы получают вожделенный «стаб».  Более того, некоторые типы стекол не имеют стабилизированной версии вообще, и прежде всего это касается не слишком длиннофокусных сверхсветосильных «фиксов» (объективов без зума). А они, как мы помним из первой части статьи, лучше всего подходят для съемок в условиях недостаточного освещения. Идея совмещения светосилы и стабилизатора выглядит очень притягательно!

Однако в реальности не все столь просто. Во-первых, исторически сложилось так, что большинство сверхсветосильных объективов выпускается компаниями, отдавшими предпочтение «линзовой» стабилизации. Впрочем, ситуация меняется, но не слишком быстро. К тому же иногда получается, что нестабилизированный объектив от одного производителя может стоить сопоставимо с равным по фокусному расстоянию и светосиле объективом другого производителя. Конечно, их оптическое качество вряд ли будет совершенно одинаковым, но факт есть факт.

Во-вторых, у стабилизированных объективов имеются существенные преимущества, которые в некоторых ситуациях с лихвой компенсируют увеличение цены. Прежде всего, мы получаем стабильное, четкое изображение в видоискателе и на датчиках автофокуса. При съемке динамики это может существенно облегчить получение нужных кадров, да и утомляемость фотографа сильно снижается. При использовании матричной стабилизации тряска исчезает лишь во время экспозиции, так что визирование и фокусировка не облегчаются никак.

К тому же при съемке на длинных фокусных (например, на «дальнем конце» зум-объектива) линзовая стабилизация более эффективна, чем оптическая. Так получается за счет того, что расстояние, на которое приходится смещать матрицу, тем больше, чем больше используемое фокусное. А это сложно – свободного места в современных камерах немного, энергетика ограничена, быстро разгонять и тормозить сенсор непросто. В то же самое время даже небольшое смещение расположенной в наиболее выгодном месте линзы может существенно сместить формируемое стеклом изображение, так что проблем не возникает. С другой стороны, при использовании сверхширокоугольных линз ситуация скорее обратная, так как стабилизированными их делают редко. Да и картинка может становиться менее приятной, когда свет идет по нерасчетному пути – особенно это влияет на размытые изображения не попавших в фокус предметов…

Для компакта тип стабилизатора изображения не особенно важен

Следует учитывать, что значительная часть названных выше различий между типами стабилизации изображения касается лишь цифровых зеркальных камер. Это связано с тем, что они, во-первых, могут работать с разными объективами, а во-вторых, имеют отдельные датчики фокусировки и оптический видоискатель. У компактов линза встроенная, а фокусировка и визирование осуществляются с помощью стабилизированной матрицы. Оптический видоискатель если и есть, то такого качества, что едва позволяет приблизительно определить границы будущего кадра, стабилизатор для него совершенно неактуален, да и возможен лишь в виде отдельного модуля, независимого от своего собрата, формирующего неподвижную картинку на матрице.

Теперь вкратце расскажем о технических решениях, применяемых разными производителями фототехники.

Canon был в изучаемой нами сегодня области первопроходцем, он начал продавать стабилизированные объективы в 1995 году, а первые прототипы продемонстрировал еще раньше. Естественно, данная компания предпочитает «линзовый» стабилизатор, а потому регулярно выпускает новые версии старых стекол с поддержкой этой функции.

Canon первым выпустил стабилизированный объектив

Теоретически Canon может выпустить камеры со встроенным стабилизатором изображения, однако он явно не желает портить продажи своих же объективов, а потому в качестве триггеров, способных подтолкнуть маркетологов этой компании к такому шагу, может выступить либо возрастание конкуренции, либо создание системы, способной комбинировать действие «линзового» и «матричного» стабилизатора. Однако тут будет сложно обойтись без обратной связи – то есть анализа подвижек картинки в реальном времени. В современных камерах такого нет, они фиксируют лишь собственное перемещение. Но если б такую систему удалось реализовать, выгоду бы получили все – и те, кто хочет иметь какую-то стабилизацию на любом стекле и задешево, и те, кто готов платить за максимальный эффект.

Nikon выпустил свой первый стабилизированный объектив в 2000 году, и за прошедшие десять лет тоже существенно вложился именно в «линзовый» тип стабилизации. На настоящий момент он находится примерно в той же позиции, что и его извечный конкурент Canon.

Sony унаследовала «матричный» тип стабилизации от передавшей ей свою зеркальную систему Konica Minolta. Причина, побудившая инженеров выбрать именно его, заключалась в том, что цифровая фотография уже явно продемонстрировала свою перспективность, и ориентироваться на пленочные камеры смысла не было. Ну и не стоит сбрасывать со счетов тот факт, что оптическое производство Minolta находилось уже не в лучшем состоянии, наладить массовый выпуск новых линз было сложно. Следует отметить, что встроенный в «тушку» стабилизатор корректно работает как с новой оптикой от Sony, так и со старой - от Minolta.

Pentax занялся стабилизацией изображения еще позже, в 2006 году. Неудивительно, что он тоже выбрал «матричный» тип стабилизатора. Его продукция, кстати, считается самой «всеядной» из имеющейся на рынке, стабилизатор может работать даже с очень старыми объективами.

Стабилизатор Pentax может работать с самыми разными объективами

Olympus выпустил свою первую стабилизированную камеру в 2007 году, и на данный момент FourThirds является единственной системой, официально использующей оба типа стабилизатора изображения. Правда, стабилизированные стекла выпускаются не им самим, а партнерами по альянсу. Однако эти объективы стоят немалых денег, а использовать сразу два стабилизатора не получится, так что практического смысла от такого разнообразия нет.

Независимые производители оптики, Sigma и Tamron , выпускают стабилизированные объективы для тех систем, где отсутствует «матричная» стабилизация.

Таким образом, выбрать подходящий для себя тип стабилизатора изображения можно только вместе с системой, то есть линейкой камер и аксессуаров от того или иного производителя. Разумеется, придется учитывать еще множество факторов, таких как доступность приглянувшейся оптики, наличие нужного функционала в самих камерах, да и просто выбор, сделанный ранее вашими друзьями. Однако в некоторых ситуациях наличие встроенного стабилизатора может склонить чашу весов в сторону Sony или Pentax. Кто-то, наоборот, предпочтет Canon или Nikon, так как готов заплатить за стабилизированный супертелевик для съемки диких животных или спорта, например. А при выборе компактного фотоаппарата принимать во внимание тип стабилизатора едва ли стоит, важно лишь, чтоб он был.

Итак, с системами стабилизации, применяемыми в фотоаппаратах, разобрались. Однако следует сказать пару слов об области, в которой стабилизатор еще более важен, чем в фотографии – разумеется, речь идет о любительской видеосъемке. Когда держишь камеру в руках, изображение неминуемо будет дергаться. Но и всегда снимать со штатива невозможно, поэтому стабилизатор в том или ином виде присутствует практически во всех современных камкордерах. Матричный он или линзовый – не столь важно. Сменных объективов у видеокамер разумного ценового уровня нет, равно как и оптических видоискателей. Поэтому выбор типа стабилизатора зависит главным образом от имеющихся у компании компетенций (скажем, Canon, естественно, предпочтет использовать подвижную линзу), или технологическими требованиями. Практически невозможно использовать «матричную» стабилизацию в трехматричной камере, например.

Практически любая современная видеокамера оснащена стабилизатором изображения

Следует, однако, учитывать, что в некоторых камкордерах стабилизатор бывает не оптический, а электронный. Для того чтобы он мог работать, края матрицы в нормальном состоянии не используются для формирования картинки. Однако когда изображение смещается, информация с этих доселе неиспользуемых областей применяется для того, чтобы убрать тряску программными методами. Попросту говоря, процессор анализирует изображение и смещает границы кадра вслед за движением объектов. Этот метод, естественно, менее эффективен, чем оптическая стабилизация, но все равно гораздо лучше, чем ничего. Следует только помнить, что он работает лишь при съемке видео.

Однако некоторые производители фотоаппаратов декларируют наличие электронной стабилизации и у них. На самом деле ничего общего с настоящей стабилизацией у такого режима съемки нет, просто сверх меры поднимается светочувствительность. За счет этого, конечно, удается сократить выдержку и избежать появления смаза, но шумы на фотографии будут неприемлемыми.

Такого рода манипуляции наглядно демонстрируют, сколь востребованной является функция стабилизации изображения. Покупатели в большинстве своем осведомлены о ее полезности, и предпочитают стабилизированные устройства нестабилизированным. Главное - не забывать, что даже у столь замечательной технологии есть границы применимости. Включив стабилизатор, вы сможете увеличить экспозицию максимум на три или четыре стопа (то есть в восемь или шестнадцать раз), а на выдержках более секунды эффекта уже не будет. Если приходится делать снимки с экстремально длинными выдержками на пределе возможностей системы, целесообразно использовать серийную съемку, в таких условиях стабилизатор спасает не все кадры. Коль скоро их несколько, можно выбрать самый резкий.

Да, стабилизация не спасет от смаза, если движется сам объект, а не камера. Она не заменит штатива при съемке пейзажа, подсвеченного лишь молодым месяцем. И вспышку она не всегда способна заменить. Но если освещенность сцены не запредельно низка, и нет быстрого движения – она сама незаменима.