Qual é a diferença entre a estabilização ótica e a digital da imagem?

Se você já tentou gravar um vídeo em seu telefone enquanto caminhava, sabe que é complicado manter a imagem estática. Há uma tecnologia interessante projetada para reduzir o efeito da câmera tremida e há duas abordagens diferentes para implementá-la.

A estabilização ótica de imagem vem do mundo da fotografia estática, usando mecanismos de hardware complexos dentro de uma lente para manter a imagem estática e permitir uma captura nítida. Já existe há muito tempo, mas foi adaptado para vídeo e recentemente miniaturizado para smartphones. A estabilização digital de imagem é mais um truque de software, como um “zoom digital”, mas ao contrário, selecionando ativamente a parte correta da 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 mais recentes gadgets de fotografia.

Estabilização ótica de imagem: um estabilizador para sua lente

O How-To Geek já tem um artigo explicando como funciona a estabilização óptica de imagem . Mas para fins de integridade, vamos resumir: a estabilização ótica da imagem, abreviada como OIS 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 dos elementos de vidro dentro da lente enquanto a câmera focaliza e grava a foto. Isso resulta em um efeito de estabilização, contrariando o movimento da lente e da câmera (do tremor das mãos do operador, por exemplo) e permitindo que uma imagem mais nítida e menos borrada seja gravada. Isso, por sua vez, permite que as fotos sejam tiradas com pouca luz ou com um valor de F-stop menor, embora ainda sejam bem definidas.

A engenharia envolvida nessas coisas é incrível. É uma versão superminúscula de hardware externo, como os cardan multieixos usados ​​em sistemas como o Steadicam– aqueles grandes suportes para câmeras 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 obtidos com os estabilizadores giroscópicos externos, mas ainda assim 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 sem, e a mesma tecnologia pode ser usada para criar uma pequena melhora no efeito borrado e trêmulo 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 câmeras e lentes equipadas com OIS são muito mais caras do que designs menos complexos.

A estabilização ótica de imagem costumava ser limitada a câmeras fotográficas e de vídeo de última geração. Mas a tecnologia foi iterada o suficiente para que você agora possa obtê-la em câmeras DSLR de consumidor e sem espelho. Ele até foi reduzido para que uma lente OIS possa caber em um módulo de câmera de smartphone. Sim, isso significa que há um pequeno elemento de vidro móvel em alguns smartphones com menos de meia polegada de espessura. Se o seu telefone tiver uma lente OIS, você pode segurar a extremidade superior junto à orelha, sacudi-la um pouco e até ouvir o ruído do elemento estabilizador no módulo traseiro da câmera. (Hum, não faça isso com muita força.)

Aqui está um exemplo do pequeno elemento OIS de um módulo de câmera de telefone. Observe como a parte superior do conjunto da lente pode se mover independentemente do sensor de imagem abaixo.

Com lentes e sensores muito menores, o recurso OIS em telefones não é tão capaz quanto em câmeras maiores. Mas ainda está ajudando você a tirar fotos mais nítidas e vídeos menos tremidos. Alguns designs de telefone notáveis ​​com estabilização ótica de imagem incluem o iPhone 6+ e posterior, Samsung Galaxy S7 e posterior, o LG G-series e o Pixel 2 do Google.

Estabilização manual de imagem: corte de vídeo para estabilizá-lo

A estabilização digital da imagem é toda feita em software. Se você está familiarizado com a diferença entre zoom óptico e zoom digital (ou seja, aumentar os pixels de 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 trêmulo, você pode cortar as seções nas bordas que estão “se movendo” em cada quadro, resultando em um vídeo que parece mais estável. É uma ilusão de ótica: enquanto o vídeo está tremendo, o corte de cada quadro da imagem é ajustado para compensar o tremor, e você “vê” uma trilha suave do vídeo. Isso requer aumentar o zoom no quadro da imagem (e sacrificar a qualidade da imagem) ou diminuir o zoom do próprio quadro (resultando em uma imagem menor com bordas pretas que se movem).

Os editores de vídeo do paciente podem fazer isso manualmente com uma gravação finalizada, quadro a quadro. Aqui está um exemplo dramático em uma curta tomada de 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 do vídeo em relação ao assunto (a nave) ou ao fundo pode resultar em um vídeo mais uniforme. Aqui está uma coleção de exemplos mais típicos com assuntos do mundo real.

Estabilização de imagem digital: software de corte de vídeo para você

Com a adição de software avançado, os computadores podem aplicar essa técnica de recorte e movimento ao vídeo automaticamente. Softwares de edição de vídeo como Adobe Premiere , Final Cut Pro e Sony Vegas podem fazer isso, geralmente obtendo o efeito cortando ou ampliando um vídeo em tamanho real em uma pequena quantidade e estabilizando-o dinamicamente quadro a quadro. Aqui está um exemplo de um efeito de estabilização automática em um vídeo, executado no Final Cut Pro (pule para 3:34 se ainda não estiver definido).

Assim como a estabilização óptica de imagem, esse software de pós-processamento está se tornando mais barato e mais distribuído. É ainda possível usar estabilização básica de zoom e corte incorporada em alguns serviços de vídeo gratuitos, como YouTube e Instagram. Há um limite de quanto esse efeito pode ser aplicado, uma vez que é necessário aumentar o zoom para compensar a vibração 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 no vídeo a seguir, o quadro da gravação estabilizada (superior) é menor do que o quadro completo do vídeo original não estabilizado (inferior) devido ao corte necessário para o efeito de estabilização.

Então é assim que a estabilização de imagem pode ser aplicada a um vídeo existente. Agora, combine essa técnica de estabilização de movimento e corte, um pouco de espaço extra na grade de pixels do sensor de uma câmera fotográfica ao fazer um vídeo e um software superavançado que detecta partes da imagem e seus movimentos, e você pode estabilizar automaticamente, assim que o vídeo está sendo gravado! Esse software grava a imagem inteira no sensor da câmera para cada quadro, detecta automaticamente como a câmera está tremendo em relação ao assunto principal e fundo e corta o vídeo para o tamanho 4K ou 1080p enquanto move a imagem para compensar o movimento de a própria câmera.

Isso é o que “estabilização de imagem digital” significa: aplicar ferramentas de recorte ao vídeo, automática e imediatamente na câmera, sem a necessidade de software extra após a gravação do vídeo.

Essa tecnologia não precisa de peças móveis extras no mecanismo da lente, tornando sua fabricação mais barata. Não é tão tecnicamente eficiente quanto uma lente opticamente estabilizada, porque você precisa de um processamento computadorizado mais avançado para aplicar as ferramentas de recorte em tempo real. Porém, 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 .

Observe que a GoPro 7, como suas predecessoras, não tem nenhuma peça de estabilização móvel na própria câmera, e o vídeo acima não foi estabilizado com software extra como Premiere ou Final Cut. Todo esse vídeo é obtido diretamente da câmera, com recorte aplicado automaticamente para compensar tremores e vibração. Não é perfeito – não é bom o suficiente para remover completamente o tremor de uma bicicleta descendo uma escada, por exemplo, e coloca cerca de 10% de corte no quadro do vídeo. Mas é uma melhoria impressionante em relação a uma câmera não estabilizada, sem a despesa ou o tempo necessário para OIS ou estabilização apenas por software. A GoPro tem estabilização de imagem digital na câmera desde a série Hero 5, e está disponível em outras câmeras de ação também.

A estabilização digital de imagem também pode ser aplicada a vídeos em telefones. O Google usou um sistema apenas de software no Pixel original (referido como “EIS” para “estabilização de imagem eletrônica”), 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 +, a estabilização de imagem ótica e  digital é usada ao mesmo tempo. Mas há uma grande desvantagem na estabilização de imagem digital: ao contrário de um sistema de estabilização óptica, ela não pode ser aplicada a imagens estáticas. Como a estabilização de imagem digital depende do corte de uma série de quadros estáticos de vídeo, ela simplesmente não funciona em um único quadro de cada vez.

Crédito da imagem: Canon , GoPro