Стабилизация видео в смартфоне - давайте разберемся

В статье "На что следует обращать внимание при выборе смартфона" я говорил о том, что если вы планируете снимать на телефон видео, там перед покупкой обязательно нужно выяснить, поддерживается ли при съемке видео стабилизация изображения, потому что если стабилизации никакой нет, то даже статичная съемка, когда вы стоите на месте и снимаете происходящее, никак не даст удовлетворительные результаты, потому что в кадре все будет дрожать. 

Однако далеко не все производители на страницах своих смартфонах пишут, есть там стабилизация или ее нет, а кроме того, даже если стабилизация вроде как присутствует, то вовсе не факт, что ее работа вас удовлетворит. 

Кроме того, существует два основных вида внутрикамерной стабилизации - оптическая и электронная (она же программная), - они могут комбинироваться друг с другом, также программная стабилизация может иметь разные режимы работы. Ну и чтобы четко понимать, что это вообще такое, нужно это вам или не нужно - давайте разберемся с тем, как это все работает, и что мы в результате можем получить. 

Начнем с электронной стабилизации, потому что она намного чаще встречается в смартфонах.

Электронная стабилизация (EIS - Electronic Image Stabilization)

Как она работает? Проще всего это понять по данной иллюстрации. 

Как известно, видео состоит из последовательных фотокадров, снимаемых с высокой скоростью: в смартфоне это обычно 30 кадров в секунду. В процессе съемки смартфон неминуемо слегка смещается в различные стороны, и из-за этого происходит заметное дрожание.   

Вот, например, видео без стабилизации. 

Однако если использовать не полный кадр, а только его центральную часть, занимающую примерно 2/3 кадра, и остальные части использовать для компенсации движения, эту тряску можно достаточно эффективно убирать. Да, у камеры при этом будет меньше угол захвата изображения, но это будет почти незаметно. 

Ну и сравните видео выше с видео с той же точки, только у смартфона уже работает электронная стабилизация. Небо и земля!

Но если со стабилизацией статичного видео электронная стабилизация справляется хорошо, то вот с динамикой, когда снимающий в процессе съемки перемещается вместе со смартфоном, да и просто с перемещением самого смартфона при съемке видео - тут все значительно сложнее. 

В статике программе стабилизации легко определять так называемые опорные точки (то есть границы стабилизированного кадра), чтобы они оставались в одном и том же месте, но как только вы начинаете перемещать смартфон, вот тут-то с опорными точками начинают возникать всякие проблемы. А от этого - неприятные подергивания при перемещении смартфона, эффект "желе" (искривление изображения на видео) и прочие неприятности. 

И тут уже все зависит от того, как работают датчики смартфона (тут активно используются гироскопы) и его программное обеспечение. И может быть большая разница между тем, как два смартфона похожей ценовой категории стабилизируют видео программными средствами. 

Вот, например, посмотрите, насколько сильно плывет и дергается изображение при движении при плохо работающей электронной стабилизации.

Ну и стабилизация совершенно по-разному работает даже у топовых смартфонов. Вот, например, наглядное сравнение стабилизации в движении у двух флагманов, которое я делал для обзора смартфона Mi 11 Ultra (сравнивал его с Huawei P30 Pro). 

Еще важный момент - ресурсы, которые задействуются в смартфоне для электронной стабилизации. А они требуются серьезные, поэтому нередко бывает так, что в смартфонах с не самой мощной платформой в режиме съемки FullHD 30 fps стабилизация работает, а в режиме съемки 4К - уже нет, потому что мощностей для обработки не хватает.

Также сейчас в некоторых смартфонах встречается два вида стабилизации: например, для съемки с разрешением 4К работает один вид, а для съемки в FullHD - так называемая суперстабилизация, которая лучше компенсирует тряску при съемке активных сцен.

Ну и еще один важный момент, который нужно уяснить: электронная стабилизация - она только для видео, не для фото! 

Оптическая стабилизация (OIS - Optical Image Stabilization) 

Оптическая стабилизация - это чисто механическая конструкция: объектив при этом находится в специальном подвесе, и движения камеры в определенных границах компенсируются с помощью гироскопов и микродвигателей. Грубо говоря, если гироскоп определяет, что камера сдвигается влево, то объектив двигателем сдвигается вправо. 

Строение гироскопа

Обычно система оптической стабилизации использует два гироскопа (для отслеживания движения в двух разных плоскостях - вправо/влево и вверх/вниз), которые определяют как угол, так и скорость движения. Эти данные в режиме реального времени передаются на микроконтроллер, который затем перемещает объектив, чтобы компенсировать движение.

Схема работы OIS (источник)

Что тут важно понимать? Оптическая стабилизация используется прежде всего для предотвращения смазывания при съемке фото, а не видео. Когда вы фотографируете в плохих условиях освещения и смартфон вынужден выставлять достаточно длинную выдержку, чтобы компенсировать недостаток света, то любой сдвиг камеры в течение того, как затвор открыт, приводит к смазыванию изображения (пользователи нередко путают нерезкость и смазывание, а это принципиально разные вещи). 

Также оптическая стабилизация помогает предотвращать смазывание при съемке на телеобъектив: там чем больше коэффициент увеличения, тем сложнее получить качественный снимок. Даже с 3-кратным оптическим зумом без оптической стабилизации не обойтись, а в смартфонах сейчас бывают даже 10-кратные оптические зумы (например, в Samsung Galaxy S23 Ultra именно такой и установлен, вместе с отдельным 3-кратным зумом).

Схема работы 5-осевого оптического стабилизатора в камерах смартфонов OPPO

И так как оптическая стабилизация предназначена прежде всего для съемки фото, то для стабилизации изображения при съемке видео в смартфонах всегда используется программная стабилизация, без нее просто никак не справиться.

Именно этим объясняется тот факт, что в некоторых смартфонах с оптической стабилизацией изображения для видео с разрешением FullHD стабилизация работает, а для видео с разрешением 4К стабилизация уже не работает (если для ее работы не хватает мощностей установленного процессора).

Выводы

Наличие у смартфона оптического стабилизатора - говорит только о том, что этот стабилизатор будет компенсировать дрожание камеры при съемке фото, предупреждая появление смазывания.

Для качественной стабилизации видео всегда необходимо использовать еще и электронную (программную стабилизацию), и невозможно заранее предсказать, насколько качественно она будет работать, так как это зависит от многих факторов.

Поэтому если вы выбираете смартфон с хорошей камерой прежде всего для съемки фото, то наличие оптической стабилизации для вас важно. Если же вы выбираете смартфон с хорошей камерой для съемки видео, то наличие оптической стабилизации для вас не должно быть основополагающим, так как она все равно на съемку видео практически не влияет. Вам при этом важно понять, как в данном смартфоне работает программная стабилизация, а для этого нужно читать обзоры профессиональных IT-журналистов и смотреть примеры съемки - вот по примерам уже будет многое понятно.