Von wackelig zu stabil in einem Artikel: das Leben und die Zeiten von Anti-Shake

Das am 10. September angekündigte OPPO Reno2, eine Iteration des OPPO Reno Standard Edition, übernimmt die hochgelobten Bildgebungsfunktionen der ersten Generation und verbessert sie noch einmal. Das neue Vier-Kamera-Vollfokus-Bildsystem besteht aus einer 48-Megapixel-Hauptkamera, einer 8-Megapixel-Weitwinkelkamera, einer 13-Megapixel-Telekamera und einem 2-Megapixel-Schwarz-Weiß-Objektiv, und zusammen mit dem Bildsystem wurde auch die Video-Super-Anti-Shake-Funktion verbessert.

Im Alltag sind Verwacklungen bei der Bildaufnahme unvermeidlich: Das Kameraende ist instabil und das Bild ist unscharf. Das menschliche Auge selbst ist mit einem äußerst „ausgeklügelten“ Anti-Verwackelungssystem ausgestattet, so dass Verwacklungen nur geringe Auswirkungen auf das menschliche Auge haben, aber bei heiklen Aufgaben wie der Aufnahme von Bildern haben sie große Auswirkungen.

Um zu verstehen, die Anti-Shake, müssen wir zunächst verhindern, was „wackeln“ in den Prozess der Handy-Aufnahmen.

01 Tägliche Auswirkungen der Handy-Fotografie „erschüttern“ was?

In der alltäglichen Handy-Fotografie kann das übliche „Verwackeln“ grob in drei Arten unterteilt werden: Verwackeln der Kamera (Handheld Camera Shake), Bewegungsunschärfe (Motion Blur) und Rolling-Shutter-Effekt (Rolling Shutter).

Verwackeln der Kamera

Kameraverwacklungen sind unvermeidlich

Das Verwackeln von Handkameras ist in erster Linie eine leichte physiologische Muskel- oder Handvibration, die häufig beim Fotografieren oder bei Videoaufnahmen auftritt. Die Hauptursache für Kameraverwacklungen ist das Zittern der Hand. Wenn Sie starken Tee, Kaffee oder Bier trinken, erhöht sich Ihre Herzfrequenz, wodurch das Zittern noch schlimmer wird als sonst.

Die „Technik der eisernen Hand“ der Fotografie

Das Verwackeln der Hand ist am einfachsten zu überwinden, und das wirksamste Mittel ist die „eiserne Hand“: Durch einige Übungen oder eine stabilere Körperhaltung lässt sich die Wirkung des Verwackelungsschutzes bis zu einem gewissen Grad verbessern; darüber hinaus können Sie auch eine Stütze für den Körper beim Fotografieren finden oder sich einfach auf externe Einrichtungen verlassen, um das Telefon oder die Kamera zu befestigen, z. B. ein Stativ. Das ist auch der Grund, warum es Stative gibt. Die beiden anderen sind jedoch durch technische Fähigkeiten schwer zu lösen.

Bewegungsunschärfe

Bewegungsunschärfe bezieht sich auf die schnelle Bewegung des Bildes, die eine sichtbare Spur der Unschärfe verursacht. Falls dies nicht klar ist, ist das folgende Bild eine gute Illustration dessen, was „Bewegungsunschärfe“ ist.

Wenn sie gut eingesetzt wird, kann Bewegungsunschärfe gelegentlich zur Kunst werden

Es gibt zwei Hauptursachen für Bewegungsunschärfe: 1. Die Geschwindigkeit der Bewegung ist schneller als die Belichtungszeit. Je länger die Belichtungszeit, desto größer ist das „Verwackeln“ der Bewegungsunschärfe. 2. Kontinuierliche Bewegung verhindert, dass das Objektiv jedes Bild im Detail erfasst, was zu Bewegungsunschärfe führt.

Der Rolltoreffekt

Der Rolling-Shutter-Effekt (Rolling Shutter) ist auch als Jelly-Effekt bekannt. Dieser Effekt ist auf die Eigenschaften des CMOS-Sensors zurückzuführen, da die meisten Kameras mit CMOS-Sensoren einen Rolling Shutter verwenden, bei dem die Belichtung mittels progressiver Belichtung erfolgt, bei der der Bildsensor Zeile für Zeile, Scan für Scan, belichtet wird, bis alle Pixel belichtet wurden. Der gesamte Vorgang ist in sehr kurzer Zeit abgeschlossen, so dass die Aufnahme normalerweise nicht beeinträchtigt wird.

Normale Bildgebung (links im Bild) und Bildgebung mit Roll-up-Effekt (rechts im Bild), Bild von Baidu.org

Wenn sich das Motiv mit hoher Geschwindigkeit relativ zur Kamera bewegt oder schnell vibriert. Bei Aufnahmen mit Rolling Shutter reicht die progressive Abtastgeschwindigkeit nicht aus, und das Ergebnis kann „gekippt“, „wackelig“ oder „teilweise belichtet“ erscheinen. Dieses Phänomen, das bei Aufnahmen mit einem Verschluss auftritt, wird als Jelly-Effekt oder Shutter-Effekt bezeichnet.

Nachdem wir nun die Arten von Verwacklungen und ihre Auswirkungen auf die Handy-Fotografie verstanden haben, wollen wir nun untersuchen, wie man Verwacklungen bei der Aufnahme vermeiden kann.

02 Wie löst man das „Anti-Shake“-Problem innerhalb der Grenzen eines Mobiltelefons?

„Anti-Shake“ wurde zunächst auf Kameras, in der Regel Standard-Brennweite oder Weitwinkel-Objektiv aufgrund der kurzen Brennweite, das Gewicht ist nicht groß, Handheld ist genug, um mit den meisten Szenen zu bewältigen; und in der Tele- / Makro-Aufnahme-Prozess, die Blende bleibt die gleiche, es braucht genügend Zeit, wenn dann Handheld-Aufnahmen, ist es leicht zu verwackeln Bild Die Blende des Telefons ist begrenzt.

Bei der begrenzten Blende von Mobiltelefonen ist der Lichteinfall ein Problem, und die Notwendigkeit langer Belichtungszeiten, um ein ausreichend klares Bild zu erhalten, macht es erforderlich, vom Trend zur „optischen Stabilisierung“ bei einseitigen Kameras zu lernen.

So wie es eine Unterscheidung zwischen digitalem und optischem Zoom gibt, so gibt es auch bei Smartphone-Kameras eine optische Stabilisierung (OIS) sowie eine elektronische Stabilisierung (EIS) und eine Körpersensor-Stabilisierung, die sich hinsichtlich ihrer Komplexität in zweiachsige, dreiachsige (iPhone 6s Plus), vierachsig (Xiaomi 6) und fünfachsig (OPPO Reno2).

Optische Stabilisierung (OIS)

Optische Stabilisierung, abgekürzt OIS, steht für Optische Bildstabilisierung. Es korrigiert die „optische Achsenverschiebung“ durch die schwimmende Linse des Objektivs. Das Prinzip besteht darin, dass ein Gyroskop im Objektiv kleine Bewegungen erkennt und das Signal an einen Mikroprozessor weiterleitet, der sofort den auszugleichenden Verschiebungsbetrag errechnet und diesen je nach Richtung der Verwacklung und des Verschiebungsbetrages durch einen Ausgleichslinsensatz kompensiert; so wird die durch Kameravibrationen verursachte Bildunschärfe wirksam überwunden.

Prinzip der optischen Stabilisierung

Beim Fotografieren mit einem Smartphone in der Hand verursacht das Schütteln der Hand eine leichte Neigung der Kamera (in der Regel innerhalb von +/-0,5 Grad), die eine Änderung des Blickwinkels des Objektivs bewirkt, was einer Bewegung des fotografierten Objekts als Referenz gleichkommt, so dass das erzeugte Bild auch relativ zu seiner ursprünglichen Position auf dem Bildsensor verschoben wird, was zu einem Bild führt, das durch das Schütteln der Hand immer instabil ist.

Es ist wichtig zu wissen, dass die derzeitige OIS-Technologie in Mobiltelefonen nur Bildverschiebungen korrigiert, die durch Kameraneigung verursacht werden, nicht aber Verwacklungen, die durch Schwenken der Kamera nach oben oder unten verursacht werden (dies entspricht nicht der landläufigen Meinung, daher ist es wichtig, dies klarzustellen). Beim Fotografieren von weit entfernten Motiven kann die durch Kameraschwenk verursachte Bildverschiebung als nicht existent betrachtet werden und muss vom OIS-System nicht kompensiert werden. Die Bildinstabilität ist ausschließlich auf die Verwacklung der Kamera zurückzuführen. Bei Makroaufnahmen werden die Auswirkungen von Kameraschwenks jedoch allmählich sichtbar. Aktuelle OIS-Kameramodule für Mobiltelefone ignorieren das Problem des Verwackelns bei Makroaufnahmen, um eine übermäßig komplexe Systemarchitektur zu vermeiden.

HTC führte die optische Stabilisierung“ erstmals in Mobiltelefonen ein

Die optische Stabilisierung eignet sich hervorragend für die folgenden Szenarien.

1. schlechte Lichtverhältnisse. Bei schwachem Licht verlängert die Kamera automatisch die Belichtungszeit, um eine akzeptable Bildqualität zu erreichen. Die OIS-Technologie kann das Problem der Bildabweichung bei schlechten Lichtverhältnissen wirksam lösen.

2. beim Zoomen. Der digitale oder optische Zoom vergrößert zwar die entfernte Szene und verkleinert den Bildwinkel, aber er verstärkt auch die Auswirkungen von Verwacklungen der Hand. Hier kommen die Vorteile des OIS ins Spiel.

3、Handgeführte Videoaufnahmen. Die OIS-Technologie ist eine sehr effektive Lösung für das Problem der Verwacklungsunschärfe bei Handheld-Videos.

4、Schießen in Bewegung oder in einer unruhigen Situation. Die drei oben genannten Situationen werden in Bezug auf das natürliche Händeschütteln erörtert, das in der Regel gering ist, aber in einer holprigen Umgebung ist das von der Außenwelt verursachte Schütteln oft viel größer als das natürliche Händeschütteln, und es ist schwierig, das Ausmaß des Schüttelns vorherzusagen.

Es macht nichts, wenn Sie es nicht lesen können, Sie müssen nur wissen, dass die optische Stabilisierung auf diese Weise funktioniert.

Stabilisierung der Sensoren

Die Sensorstabilisierung ähnelt der Objektivstabilisierung insofern, als der Sensor auf einer freischwebenden Halterung montiert wird, die ebenfalls mit einem Gyroskop zusammenarbeitet, um die Richtung und das Ausmaß von Kameraverwacklungen zu erfassen, was wiederum den Sensor steuert, um die entsprechende Verschiebung auszugleichen. Der Hauptgrund für die vielen Korrekturrichtungen ist, dass das unregelmäßige Zittern der Hände beim Fotografieren reduziert werden soll.

Fünf-Achsen-Stabilisierungstechnologie und die jeweilige Rolle der fünf Achsen

Die komplexeste derzeit verfügbare Sensorstabilisierung ist die Fünf-Achsen-Sensorstabilisierung, die alle Richtungen abdeckt, die durch die Bewegung der Spiegelgruppe + CMOS kompensiert werden können: von vorne nach hinten, von links nach rechts kippen der Spiegelgruppe, vertikale Bewegung des CMOS, horizontale Bewegung und Rotation, daher der Begriff „Fünf-Achsen-Stabilisierung“. Zusätzlich zu den professionellen Kameras ist auch das OPPO Reno2 mit dieser Technologie ausgestattet.

Neben der Hardwarestabilisierung der optischen Stabilisierung und der Sensorstabilisierung ist auch die Softwarestabilisierung der elektronischen Stabilisierung (EIS) von wesentlicher Bedeutung.

Elektronischer Verwacklungsschutz (EIS)

Die elektronische Stabilisierung ist die am weitesten verbreitete Stabilisierungstechnologie in Mobiltelefonen auf dem Markt. Sie kann ohne die Hilfe von Komponenten implementiert werden und ist hauptsächlich darauf programmiert, das Bild auf dem Sensor zu analysieren und aufzunehmen. Wenn ein Foto unscharf ist, wird der unscharfe Teil durch den Rand des Bildes kompensiert, wodurch ein „Verwacklungsschutz“ erreicht wird, der eher einer „Nachbearbeitung“ des Fotos gleichkommt.

Bei eingeschalteter elektronischer Stabilisierung ist der Bildausschnitt sehr stark beschnitten, aber das liegt nicht daran, dass der Sensor nicht mehr funktioniert, sondern daran, dass das elektronische Stabilisierungssystem diesen Teil der Daten zum Verwacklungsausgleich verwendet. Das bedeutet, dass das Bild in zwei Teile zerlegt wird, wobei der äußere Teil als Ausgleich für den inneren Teil verwendet wird. Dies bietet immer noch einen gewissen Anti-Verwackelungseffekt ohne die Anti-Verwackelungsmechanik.

Optische Stabilisierung + elektronische Stabilisierung im OPPO R9s Plus

Auf diese Weise wird auch der Nachteil der elektronischen Stabilisierung deutlich: Das Bild wird beschnitten. Aber mit dem Ultraweitwinkelobjektiv des Telefons ist dieser Nachteil geschickt gelöst. Wir können immer noch mit einer normalen Weitwinkelbrennweite fotografieren und trotzdem die Effekte der elektronischen Stabilisierung nutzen. Was die Ergebnisse betrifft, so ist die elektronische Stabilisierung mit Hilfe eines Ultraweitwinkelobjektivs für den Bildausschnitt bereits sehr brauchbar. Daher verwenden viele Flaggschiffe jetzt eine Kombination aus optischer und elektronischer Stabilisierung, um ein besseres Bild zu erhalten.

Dies sind die „drei Achsen“ der üblichen Hersteller für die Stabilisierung der Handyfotografie, und bis zu diesem Punkt konnten wir mit unseren Handys relativ gute Bilder machen. Als Hersteller mit dem ultimativen Ziel der Fotografie ist „Qualität“ jedoch nicht genug, um OPPOs Ambitionen zu erfüllen. Das OPPO Reno2 verfügt über eine eigene „Anti-Shake“-Funktion.

03 OPPOs „Erschütterungsschutz“ hat ein exklusives Geheimnis

Es wäre ziemlich langweilig, die Ultra Steady-Videostabilisierung in technischen Begriffen zu erklären, aber eine visuelle Technologie, die die Wahrnehmung des menschlichen Auges wiederherstellt, sollte das Auge sprechen lassen.

Die rechte Seite des Bildes wurde mit dem OPPO Reno2 ohne die Hilfe eines zusätzlichen Stabilisators aufgenommen. Aus dem Bewegtbild wird deutlich, dass das OPPO Reno2 weitaus stabiler ist als das Modell auf der linken Seite. Selbst bei heftigen Bewegungen wackelt es nicht, was die Stabilisierung des OPPO Reno 2 zeigt.

Das OPPO Reno 2 erzielt bessere Videoaufnahmen dank der Ultra Steady Videostabilisierung, die durch die HIS Hybrid-Stabilisierungstechnologie optimiert wurde. Es verwendet sowohl die optische Stabilisierung OIS als auch die elektronische Stabilisierung EIS, um dem Objektiv des OPPO Reno2 bei Videoaufnahmen jederzeit eine uneingeschränkte Stabilisierung zu ermöglichen. Schauen wir uns eine andere Reihe von Vergleichsfilmen an.

Die Ultra Steady Videostabilisierung wird zusätzlich zur optischen, elektronischen und sensorischen Stabilisierung durch ein verbessertes Gyroskop unterstützt.

Das Gyroskop-Prinzip

Jetzt fragen sich sicher viele von Ihnen: Warum ist das Gyroskop das Herzstück der Ultra Steady Video-Stabilisierung? Kurz und bündig. Das Gyroskop ist ein Erkennungsgerät: Unter äußerer Krafteinwirkung führt das eingebaute ISP-Modul in Kombination mit OPPOs exklusivem Algorithmus eine Reihe von Antiverwackelungsmaßnahmen durch, die auf den Rückmeldedaten des Gyroskops basieren, wodurch die gesamte Antiverwackelungsfunktion in geordneter Weise funktioniert. Haben Sie schon einmal darüber nachgedacht, dass das Anti-Wackelwerk plötzlich einen cleveren „Oberbefehlshaber“ hat und dass OPPO mit seinem Einfallsreichtum wieder einmal neue Wege beschreitet?

Wir bewerten die Stärke eines Prozessorkerns anhand seiner Frequenz, und auf die gleiche Weise können wir einfach und brutal die Frequenzerhöhung des OPPO Reno2 Gyroskops von 200%-300% betrachten, was doppelt so hoch ist wie das Gyroskop eines gewöhnlichen traditionellen Telefons. Ab dem OPPO Reno2 ist das Gyroskop nicht mehr das Herzstück des Verwacklungsschutzes des Telefons und die Frequenz des Gyroskops wird zu einem weiteren Kriterium für die Messung der Fotografie des Telefons. Und mit dem OPPO Reno2 in der Hand bekommen wir ein vages Gefühl für die Frequenz des Gyroskops und OPPOs Entschlossenheit, über die Grenzen hinauszugehen.

Alle bombastischen Technologien entstehen nicht über Nacht, wir sehen nur die Ernte, und die Aussaat der Technologie hat schon sehr früh begonnen. Gehen wir also zurück in die Zeit des MWC 2016, als OPPO SmartSensor vorstellte.

04 Die Anti-Shake-Technologie ist das Ergebnis von OPPOs Schießkünsten

Die herausragenden Bildfähigkeiten und die unglaubliche Anti-Shake-Performance des OPPO Reno2 gaben den Anwendern nicht nur mehr Spielraum für ihre Fantasie und die Erstellung kurzer Videos, sondern beeindruckten die Welt auch mit OPPOs starker technischer Akkumulation. In der Tat ist es nicht das erste Mal, dass OPPO als Protagonist im Rampenlicht steht.

SmartSensor

Als erster Mobiltelefonhersteller, der sich mit der Fotostabilisierung beschäftigt hat, stellte OPPO bereits 2016 auf dem MWC seine SmartSensor-Bildstabilisierungstechnologie vor, die einen Wackelausgleich in drei Dimensionen ermöglicht: der Nick-, der Gier- und der Rollachse, der zentralen Drehachse. Ein Durchbruch in der öffentlichen Wahrnehmung der Handy-Shooting Anti-Shake, und als einer der Handy-Giganten, nur OPPO hat die Initiative ergriffen, um in die vielen Möglichkeiten der Handy-Anti-Shake tauchen.

OPPO R9s Plus‘ kugelgelagerte Anti-Shake-Struktur

Im Dezember 2016 wurde das OPPO R9s Plus mit einer neuen Struktur der OIS+ optischen Anti-Shake-Technologie veröffentlicht. Die neue Kugelschieber-Anti-Shake-Struktur ermöglicht es dem R9s Plus, eine Anti-Shake-Genauigkeit auf Mikron-Ebene zu erreichen, die sicherstellt, dass bei Aufnahmen in Bewegung oder bei dunklem Licht die Unschärfe des Bildes aufgrund von Verwacklungen effektiv überwunden wird und das Bild stabiler und klarer ist.

Bilder zu präsentieren, die in der mobilen Fotografie nicht verwackeln, ist eine noch nie dagewesene Herausforderung, aber OPPO Da Vinci Labs machte sich schließlich daran, die ursprüngliche Idee für die Ultra Steady Video Super Anti-Shake-Technologie zu entwickeln.

OPPO brachte vor- und nachgelagerte Zulieferer an einen Tisch, um die Entwicklung der Anti-Shake-Technologie zu diskutieren. Die Anti-Shake-Technologie erfordert ein sehr ausgeklügeltes und komplexes Design mit höheren Anforderungen an Objektive, Fokussierungssysteme, CMOS usw. und höheren Anforderungen an Gyroskopsensoren, Linsenglasmaterialien, Softwarealgorithmen usw., die von den bestehenden Produkten und Lösungen einfach nicht erfüllt werden können.

Angesichts einer brandneuen Technologie, die viel Geld für Forschung und Entwicklung und verschiedene Tests erfordert, haben die Anbieter auch genügend Ernsthaftigkeit gezeigt. Angesichts des Risikos kämpfte OPPO mit den Unternehmen der Lieferkette in einer Gruppe, was ebenfalls zu einer schnellen Veröffentlichung der neuen Technologie führte.

OPPO HIS Hybrid Video Anti-Shake Technologie

Mit der OPPO Reno-Serie wird 2019 auch die neue HIS Hybrid Image Stabilization (HIS)-Technologie eingeführt. Die HIS-Hybrid-Bildstabilisierung kombiniert OIS- (optische Bildstabilisierung) und EIS-Technologien (Videostabilisierung) in einer Kombination aus Hardware und Software, um ein ruhigeres Bild bei Videoaufnahmen zu erzielen.

Mit der Akkumulation und Inkubation von Technologie wird am 10. September 2019 die Ultra Steady Videostabilisierungstechnologie zeitgleich mit dem OPPO Reno 2 veröffentlicht. Die Ultra Steady Videostabilisierungstechnologie bringt den Nutzern nicht nur das ultimative Bilderlebnis, sondern ist auch die intellektuelle Kristallisation der Forschungs- und Entwicklungsstärke von OPPO. Ein neuer Anfang.

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