Qual é a diferença entre estabilização ótica e digital de imagem?
Se você já tentou gravar vídeos em seu telefone enquanto caminhava, sabe que manter a imagem ainda é complicado. Há uma tecnologia interessante projetada para reduzir esse efeito tremido e existem duas abordagens diferentes para implementá-lo.
A estabilização ótica de imagem vem do mundo da fotografia fotográfica, usando mecanismos de hardware complexos dentro de uma lente para manter a imagem imóvel e permitir uma captura nítida. Ela existe há muito tempo, mas foi adaptada para vídeo e recentemente miniaturizada para smartphones. A estabilização de imagem digital é mais um truque de software, como um “zoom digital”, mas ao contrário, selecionando ativamente a parte correta de uma imagem em um sensor para fazer parecer que o assunto e a câmera estão se movendo menos. Vamos dar uma olhada em como ambos funcionam e como estão sendo aplicados nos gadgets de fotografia mais recentes.
Estabilização Ótica de Imagem: Um Estabilizador Para Sua Lente
How-To Geek já tem um artigo explicando como funciona a estabilização óptica de imagem. Mas, por uma questão de completude, vamos resumir: estabilização ótica de imagem, chamada de OIS para abreviação e também chamada de “IS” ou “redução de vibração” (VR, sem relação com a realidade virtual) dependendo da marca da câmera, é tudo sobre o hardware.
Uma lente de câmera com estabilização ótica de imagem possui um motor interno que move fisicamente um ou mais elementos de vidro dentro da lente à medida que a câmera focaliza e grava a foto. Isso resulta em um efeito estabilizador, contrariando o movimento da lente e da câmera (a partir da agitação das mãos do operador, por exemplo) e permitindo que uma imagem mais nítida e menos desfocada seja gravada. Isso, por sua vez, permite que as fotos sejam tiradas com pouca luz ou com um valor mais baixo de F-stop enquanto ainda estão sendo bem definidas.
A engenharia que entra nessas coisas é incrível. É uma versão super minúscula de hardware externo, como os gimbais multi-eixos usados em sistemas como o Steadicam - aqueles grandes suportes de câmera montados no ombro que você pode ter visto em eventos esportivos ou sets de filmagem. Os resultados de um sistema de estabilização na lente ou na câmera não são tão dramáticos quanto os que você obtém dos estabilizadores giroscópicos externos, mas ainda são bastante impressionantes. Uma câmera com uma lente com estabilização ótica de imagem pode capturar imagens estáticas mais nítidas em níveis de luz mais baixos do que uma sem, e a mesma tecnologia pode ser usada para criar uma leve melhora no efeito tremido e instável da gravação de vídeo em uma câmera portátil. A grande desvantagem é que a estabilização ótica de imagem requer muitos componentes extras em uma lente, e as câmeras e lentes equipadas com OIS são muito mais caras do que projetos menos complexos..
A estabilização de imagem óptica costumava ser limitada a câmeras fixas e de vídeo de ponta. Mas a tecnologia tem sido iterada o suficiente para que você possa obtê-la em câmeras DSLR e sem espelho no nível do consumidor agora. Ele foi reduzido até que uma lente OIS possa caber em um módulo de câmera de smartphone. Sim, isso significa que há um pequeno elemento de vidro em movimento em alguns smartphones com menos de uma polegada de espessura. Se o seu telefone tiver uma lente OIS, você pode segurar a extremidade superior até o ouvido, agitá-la um pouco e até ouvir o elemento estabilizador girar no módulo da câmera traseira. (Hum, não faça isso muito difícil, no entanto.)
Aqui está um exemplo do pequeno elemento OIS de um módulo de câmera de telefone. Observe como a parte superior da montagem da lente pode se mover independentemente do sensor de imagem abaixo.
Com lentes e sensores muito menores, o recurso OIS nos telefones não é tão capaz quanto nas câmeras maiores. Mas ainda está ajudando você a tirar fotos mais nítidas e vídeos menos instáveis. Alguns designs de telefone notáveis com estabilização ótica de imagem incluem o iPhone 6+ e posterior, o Samsung Galaxy S7 e posterior, o LG G-series e o Pixel 2 do Google.
Estabilização manual de imagens: corte de vídeo para estabilizá-lo
A estabilização de imagem digital é feita em software. Se você está familiarizado com a diferença entre o zoom óptico e o zoom digital (ou seja, ampliando os pixels em uma imagem sem melhorá-los), é semelhante. Mas a estabilização digital tem um efeito muito mais imediato e mensurável no vídeo.
Para estabilizar um vídeo pré-gravado instável, você pode cortar as seções nas bordas que estão se movimentando em cada quadro, resultando em um vídeo mais estável. É uma ilusão de ótica: enquanto o vídeo está tremendo, o recorte de cada quadro da imagem é ajustado para compensar o tremor e você “vê” uma faixa suave de vídeo. Isso requer um zoom no quadro da imagem (e sacrificar a qualidade da imagem) ou o zoom do próprio quadro (resultando em uma imagem menor com bordas pretas que se movem ao redor).
Os editores de vídeo do paciente podem fazer isso manualmente com uma gravação finalizada, quadro a quadro. Aqui está um exemplo dramático de um tiro curto do Star Wars Episódio VII.
Este é um exemplo exagerado de corte para um efeito de estabilização, mas mostra como mover a imagem ao redor do quadro de vídeo em relação ao objeto (a nave) ou ao fundo pode resultar em um vídeo mais suave. Aqui está uma coleção de exemplos mais típicos com assuntos do mundo real.
Estabilização Digital de Imagem: Software Cropping Video For You
Com a adição de software avançado, os computadores podem aplicar essa técnica de recorte e movimentação automaticamente ao vídeo. Software de edição de vídeo como o Adobe Premiere, o Final Cut Pro e o Sony Vegas podem fazer isso, geralmente atingindo o efeito cortando ou ampliando um vídeo em tamanho normal e estabilizando-o dinamicamente quadro a quadro. Aqui está um exemplo de um efeito de estabilização automática em um vídeo, realizado no Final Cut Pro (pule para 3:34 se ainda não estiver definido).
Assim como a estabilização ótica de imagem, esse software de pós-processamento está se tornando mais barato e mais distribuído. É possível usar a estabilização básica de zoom e cultura incorporada em alguns serviços de vídeo gratuitos, como o YouTube e o Instagram. Há um limite para o quanto esse efeito pode ser aplicado, já que ele precisa aumentar o zoom para compensar o tremor da câmera sem mostrar áreas pretas na borda do quadro de vídeo. Quanto mais você ampliar, menor será a qualidade do vídeo final. Observe que o vídeo a seguir do quadro da filmagem estabilizada (superior) é menor que o quadro completo do vídeo original não estabilizado (parte inferior) devido à cultura necessária para o efeito estabilizador.
Então, é assim que a estabilização de imagem pode ser aplicada a um vídeo existente. Agora, combine essa técnica de estabilização de movimento e recorte, um pouco de espaço extra na grade de pixels de um sensor de câmera fotográfica ao gravar vídeo e um software super avançado que detecta partes da imagem e seu movimento, e você pode estabilizar automaticamente certo como o vídeo está sendo gravado! Esse software grava toda a imagem no sensor da câmera para cada quadro, detecta automaticamente como a câmera está tremendo em relação ao assunto principal e ao fundo e corta o vídeo até o tamanho 4K ou 1080p enquanto move a imagem para compensar o movimento de a própria câmera.
Isso é o que significa “estabilização de imagem digital”: aplicar ferramentas de corte ao vídeo, automaticamente e imediatamente na câmera, sem a necessidade de software extra após o vídeo ser gravado.
Esta tecnologia não precisa de nenhuma peça móvel extra no mecanismo da lente, tornando-a mais barata de fabricar. Não é tão tecnicamente eficiente quanto uma lente opticamente estabilizada, porque você precisa de um processamento computadorizado mais avançado para aplicar as ferramentas de corte em tempo real. Mas com a combinação certa de hardware e software, os efeitos podem ser dramáticos. Aqui está um vídeo das mais recentes técnicas de estabilização de imagem digital na nova série GoPro 7.
Note que o GoPro 7, assim como seus antecessores, não possui partes móveis de estabilização na própria câmera, e o vídeo acima não foi estabilizado com softwares extras como o Premiere ou o Final Cut. Todo esse vídeo é tirado diretamente da câmera, com recorte aplicado automaticamente para compensar tremores e vibrações. Não é perfeito - não é bom o suficiente para remover completamente o shake de uma bicicleta que desce um lance de escadas, por exemplo, e coloca um corte de 10% no quadro de vídeo. Mas é uma melhoria impressionante em relação a uma câmera não estabilizada, sem a despesa ou o tempo necessário para o OIS ou a estabilização somente de software. A GoPro possui estabilização de imagem digital na câmera desde a série Hero 5, e também está disponível em outras câmeras de ação.
A estabilização de imagem digital também pode ser aplicada a vídeos em telefones. O Google usou um sistema somente de software no Pixel original (conhecido como "EIS" para "estabilização eletrônica de imagem") e agora a maioria dos telefones de última geração tem pelo menos algum nível de estabilização digital aplicado, explicitamente ou não. A Samsung observa que no Galaxy Note 8, Galaxy S9 e Galaxy S9 +, ambos ópticos e A estabilização de imagem digital é usada ao mesmo tempo. Mas há uma grande desvantagem na estabilização de imagem digital: ao contrário de um sistema de estabilização ótica, ela não pode ser aplicada a imagens estáticas. Como a estabilização de imagem digital depende do corte de uma série de quadros de vídeo estáticos, ele simplesmente não funciona em um único de cada vez.
Crédito de imagem: Canon, GoPro
