อ่าน 11 นาที
ระบบป้องกันภาพสั่นไหว
ระบบป้องกันภาพสั่นไหว ( IS ) คือกลุ่มเทคนิคที่ช่วยลด ความเบลอ ที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของ กล้อง หรืออุปกรณ์ถ่ายภาพอื่นๆ ในระหว่าง การถ่าย ภาพ
ระบบป้องกันภาพสั่นไหว

- ไม่เสถียร
- ระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบใช้เลนส์
- การรักษาเสถียรภาพทางแสงแบบเลื่อนเซ็นเซอร์
- การรักษาเสถียรภาพแบบดิจิทัลหรืออิเล็กทรอนิกส์
ระบบป้องกันภาพสั่นไหว ( IS ) คือกลุ่มเทคนิคที่ช่วยลดความเบลอที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของกล้องหรืออุปกรณ์ถ่ายภาพอื่นๆ ในระหว่างการถ่ายภาพ
โดยทั่วไป ระบบจะชดเชยการแพนและการเอียง (การเคลื่อนที่เชิงมุม เทียบเท่ากับyaw และ pitch ) ของอุปกรณ์ถ่ายภาพ แม้ว่าการรักษาเสถียรภาพภาพแบบอิเล็กทรอนิกส์จะสามารถชดเชยการหมุนรอบแกนแสง ( roll ) ได้เช่นกัน [ 1 ] ส่วนใหญ่ใช้ใน กล้องส่องทางไกลที่มีระบบรักษาเสถียรภาพภาพระดับสูงกล้องถ่ายภาพนิ่งและ กล้อง วิดีโอกล้องโทรทัศน์ดาราศาสตร์และสมาร์ทโฟนสำหรับกล้องถ่ายภาพนิ่งการสั่นของกล้องเป็นปัญหาอย่างยิ่งที่ความเร็วชัตเตอร์ ต่ำ หรือเลนส์ที่มีทางยาวโฟกัส ยาว ( เลนส์เทเลโฟโต้หรือเลนส์ซูม ) สำหรับกล้องวิดีโอ การสั่นของกล้องทำให้เกิด การกระตุกที่มองเห็นได้ระหว่างเฟรมต่อเฟรมในวิดีโอที่บันทึกไว้ ในทางดาราศาสตร์ ปัญหาการสั่นของเลนส์จะเพิ่มเข้ามาจากการเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศซึ่งทำให้ตำแหน่งที่ปรากฏของวัตถุเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา
การประยุกต์ใช้ในการถ่ายภาพนิ่ง

ในด้านการถ่ายภาพ ระบบป้องกันภาพสั่นไหวสามารถช่วยให้สามารถใช้ความเร็วชัตเตอร์ที่ช้าลงได้ 2 ถึง 5.5 สต็อป (เวลาในการเปิดรับแสงนานขึ้น 4 ถึง 30 เท่า) และยังมีรายงานว่าสามารถใช้ความเร็วชัตเตอร์ที่ช้าลงกว่านั้นได้อีกด้วย
กฎทั่วไปในการกำหนดความเร็วชัตเตอร์ที่ช้าที่สุดที่เป็นไปได้สำหรับการถือกล้องด้วยมือโดยไม่ทำให้ภาพเบลอเนื่องจากการสั่นของกล้อง คือการใช้ค่าผกผันของ ความยาวโฟกัส เทียบเท่า 35 มม.ของเลนส์ หรือที่รู้จักกันในชื่อ "กฎ 1/มม." [ a ] ตัวอย่างเช่น ที่ความยาวโฟกัส 125 มม. บนกล้อง 35 มม. การสั่นสะเทือนหรือการสั่นของกล้องอาจส่งผลต่อความคมชัดหากความเร็วชัตเตอร์ช้ากว่า1/125วินาที เนื่องจาก IS ช่วยให้ความเร็วชัตเตอร์ช้าลงได้ 2 ถึง 4.5 สต็อป ภาพที่ถ่ายด้วยความเร็ว 1/125 วินาทีด้วยเลนส์ธรรมดา สามารถถ่ายด้วยความเร็ว1/15หรือ1/8วินาทีด้วยเลนส์ ที่มี IS และ ให้คุณภาพเกือบเท่ากัน ความคมชัดที่ได้ที่ความเร็วที่กำหนดสามารถเพิ่มขึ้นอย่างมาก[ 3 ] เมื่อคำนวณความยาวโฟกัสที่มีประสิทธิภาพ สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงรูปแบบภาพที่กล้องใช้ ตัวอย่างเช่น กล้องดิจิทัล SLR หลายรุ่นใช้เซ็นเซอร์รับภาพที่มีขนาด2/3 , 5/8หรือ1/2 ของเฟรมฟิล์ม 35 มม. ซึ่งหมายความว่าเฟรม 35 มม. มีขนาด ใหญ่ กว่าเซ็นเซอร์ดิจิทัล 1.5, 1.6 หรือ 2เท่า ค่าเหล่านี้เรียกว่า ตัวคูณครอป (crop factor) , ตัวคูณมุมมองภาพ (field-of-view crop factor ) , ตัวคูณทางยาวโฟกัส (focal-length multiplier) หรือตัวคูณรูปแบบ (format factor) ตัวอย่างเช่น ในกล้องที่มีตัวคูณครอป 2 เท่า เลนส์ 50 มม. จะให้มุมมองภาพเดียวกันกับเลนส์ 100 มม. ที่ใช้ในกล้องฟิล์ม 35 มม. และโดยทั่วไปสามารถถือถ่ายด้วยมือได้ที่ความเร็วชัตเตอร์1/100วินาที
อย่างไรก็ตาม ระบบป้องกันภาพสั่นไหวไม่สามารถป้องกันภาพเบลอจากการเคลื่อนไหวที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของวัตถุหรือการเคลื่อนไหวอย่างรุนแรงของกล้องได้ ระบบป้องกันภาพสั่นไหวได้รับการออกแบบมาเพื่อลดภาพเบลอที่เกิดจากการสั่นไหวเล็กน้อยของเลนส์ขณะถ่ายภาพด้วยมือเท่านั้น เลนส์และกล้องบางรุ่นมี โหมด แพนกล้อง เสริม หรือ 'โหมดแอคทีฟ' ที่มีประสิทธิภาพมากกว่า ซึ่งจะอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมในหัวข้อระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบออปติคอลด้าน ล่าง
การถ่ายภาพดาราศาสตร์ใช้การถ่ายภาพแบบเปิดรับแสงนาน เป็นอย่างมาก ซึ่งจำเป็นต้องยึดกล้องให้อยู่กับที่ อย่างไรก็ตาม การยึดกล้องไว้กับโลกอย่างเดียวไม่เพียงพอ เนื่องจากโลกหมุนรอบตัวเองกล้อง Pentax K-5 และ Kr เมื่อติดตั้งอุปกรณ์เสริม GPS O-GPS1 สำหรับข้อมูลตำแหน่ง สามารถใช้ความสามารถในการเลื่อนเซ็นเซอร์เพื่อลดเส้นทางดาว ที่เกิดขึ้น ได้[ 4 ]
การรักษาเสถียรภาพสามารถทำได้ในเลนส์ ตัวกล้อง หรือทั้งสองอย่าง แต่ละวิธีมีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกัน[ 5 ]
เทคนิค
ระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบออปติคอล

ระบบกันสั่นแบบออปติคอล ( OIS , ISหรือOS ) คือกลไกที่ใช้ในกล้องถ่ายภาพนิ่งหรือกล้องวิดีโอเพื่อช่วยให้ภาพที่บันทึกไว้มีความเสถียรโดยการปรับเปลี่ยนเส้นทางแสงไปยังเซ็นเซอร์ เทคโนโลยีนี้ถูกติดตั้งไว้ในเลนส์เอง ซึ่งแตกต่างจากระบบกันสั่นในตัวกล้อง ( IBIS ) ที่ทำงานโดยการเคลื่อนย้ายเซ็นเซอร์เป็นองค์ประกอบสุดท้ายในเส้นทางแสง องค์ประกอบสำคัญของระบบกันสั่นแบบออปติคอลทั้งหมดคือการทำให้ภาพที่ฉายลงบนเซ็นเซอร์มีความเสถียร ก่อนที่เซ็นเซอร์จะแปลงภาพเป็น ข้อมูล ดิจิทัล IBIS สามารถเคลื่อนที่ได้สูงสุด 5 แกนได้แก่ X, Y, Roll, Yaw และ Pitch และ IBIS ยังมีข้อดีเพิ่มเติมคือสามารถใช้งานได้กับเลนส์ทุกชนิด
ประโยชน์ของ OIS
ระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบออปติคอลช่วยยืดระยะ เวลาการใช้ ความเร็วชัตเตอร์สำหรับการถ่ายภาพด้วยมือเปล่า โดยลดโอกาสที่ภาพจะเบลอจากการสั่นไหวในระหว่างเวลาเปิดรับแสงเดียวกัน
สำหรับการบันทึกวิดีโอ แบบถือด้วยมือ ไม่ว่าสภาพแสงจะเป็นอย่างไร ระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบออปติคอลจะชดเชยการสั่นไหวเล็กน้อยซึ่งจะปรากฏชัดเจนมากขึ้นเมื่อดูบนจอแสดงผลขนาดใหญ่ เช่นโทรทัศน์หรือจอคอมพิวเตอร์[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
รายชื่อผู้ขาย
แต่ละบริษัทอาจใช้ชื่อเรียกเทคโนโลยี OIS ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น:
- ระบบลดการสั่นสะเทือน (VR) – Nikon (ผลิตเลนส์กันสั่นแบบสองแกนตัวแรก ซึ่งเป็นเลนส์ซูม 38–105 มม. f /4–7.8 ที่ติดตั้งใน กล้อง Nikon Zoom 700VR (สหรัฐอเมริกา: Zoom-Touch 105 VR) ในปี 1994) [ 9 ] [ 10 ]
- ระบบกันสั่น (IS) – Canonเปิดตัวเลนส์ EF 75–300 มม. f /4–5.6 IS USM ในปี 1995 และในปี 2009 ก็ได้เปิดตัวเลนส์ตัวแรก (EF 100 มม. F2.8 Macro L) ที่ใช้ระบบกันสั่นแบบไฮบริด สี่แกน
- ระบบป้องกันการสั่นไหว (AS) – MinoltaและKonica Minolta (Minolta เป็นผู้ริเริ่มระบบป้องกันการสั่นไหวของภาพแบบสองแกนโดยใช้เซ็นเซอร์เป็นครั้งแรกในรุ่นDiMAGE A1เมื่อปี 2546)
- IBIS - ระบบป้องกันภาพสั่นไหวในตัวกล้อง – OlympusและFujifilm
- ระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบออปติคอล (OSS) – โซนี่ (สำหรับกล้อง Cyber-shotและ เลนส์ α E-mount หลายรุ่น )
- ระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบออปติคอล (OIS) – ฟูจิฟิล์ม
- MegaOIS, PowerOIS – พานาโซนิคและไลก้า
- SteadyShot (SS), Super SteadyShot (SSS), SteadyShot INSIDE (SSI) – Sony (เดิมทีพัฒนามาจากAnti-Shake ของ Konica Minoltaโดย Sony ได้เปิดตัวรุ่น 2 แกนสำหรับกล้องฟูลเฟรมDSLR-A900ในปี 2008 และรุ่น 5 แกนสำหรับกล้องฟูลเฟรมILCE-7M2ในปี 2014)
- ระบบป้องกันภาพสั่นไหว (OS) – ซิกม่า
- ระบบชดเชยการสั่นสะเทือน (VC) – Tamron
- ระบบลดการสั่นไหว (SR) – เพนแท็กซ์
- PureView – Nokia (ผู้ผลิตเซ็นเซอร์กันสั่นแบบออปติคอลตัวแรกสำหรับโทรศัพท์มือถือ ซึ่งติดตั้งอยู่ในLumia 920 )
- UltraPixel – HTC (ระบบป้องกันภาพสั่นไหวมีเฉพาะใน HTC One รุ่นปี 2013 และ HTC 10 รุ่นปี 2016 ที่มี UltraPixel เท่านั้น ไม่สามารถใช้งานได้ใน HTC One (M8) หรือ HTC Butterfly S ซึ่งมี UltraPixel เช่นกัน)
สมาร์ทโฟนระดับไฮเอนด์ส่วนใหญ่ในช่วงปลายปี 2014 ใช้ระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบออปติคอลสำหรับการถ่ายภาพและวิดีโอ[ 11 ]
อิงตามเลนส์
ในการใช้งานของ Nikon และCanonนั้น จะใช้เลนส์ลอยตัวที่เคลื่อนที่ในแนวตั้งฉากกับแกนออปติคอลของเลนส์โดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้า[ 12 ] การสั่นสะเทือนจะถูกตรวจจับโดยใช้ เซ็นเซอร์ วัดความเร็วเชิงมุม แบบเพียโซอิเล็กทริกสองตัว (มักเรียกว่า เซ็นเซอร์ ไจโรสโคป ) ตัวหนึ่งตรวจจับการเคลื่อนไหวในแนวนอน และอีกตัวตรวจจับการเคลื่อนไหวในแนวตั้ง[ 13 ]ด้วยเหตุนี้ ระบบกันสั่นแบบนี้จึงแก้ไขเฉพาะการหมุนรอบแกนพิทช์และยอว์เท่านั้น[ 14 ] [ 15 ]และไม่สามารถแก้ไขการหมุนรอบแกนออปติคอลได้ เลนส์บางตัวมีโหมดรองที่ช่วยลดการสั่นของกล้องในแนวตั้งเท่านั้น โหมดนี้มีประโยชน์เมื่อใช้ เทคนิค การแพนกล้อง เลนส์บางตัวจะเปิดใช้งานโดยอัตโนมัติ ในขณะที่บางตัวใช้สวิตช์บนเลนส์
เพื่อชดเชยการสั่นของกล้องในการถ่ายวิดีโอขณะเดิน Panasonic ได้นำ Power Hybrid OIS+ มาใช้ด้วยการแก้ไขห้าแกน ได้แก่ การหมุนแกน การหมุนแนวนอน การหมุนแนวตั้ง และการเคลื่อนไหวแนวนอนและแนวตั้ง[ 16 ]
เลนส์ Nikon VR บางรุ่นมีโหมด "แอคทีฟ" สำหรับการถ่ายภาพจากยานพาหนะที่กำลังเคลื่อนที่ เช่น รถยนต์หรือเรือ ซึ่งควรจะแก้ไขการสั่นไหวที่มากกว่าโหมด "ปกติ" [ 17 ]อย่างไรก็ตาม การใช้โหมดแอคทีฟสำหรับการถ่ายภาพปกติอาจให้ผลลัพธ์ที่แย่กว่าโหมดปกติ[ 18 ]ทั้งนี้เนื่องจากโหมดแอคทีฟได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการลดการเคลื่อนไหวที่มีความเร็วเชิงมุมสูง (โดยทั่วไปเมื่อถ่ายภาพจากแพลตฟอร์มที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วโดยใช้ความเร็วชัตเตอร์ที่เร็วขึ้น) ในขณะที่โหมดปกติพยายามลดการเคลื่อนไหวที่มีความเร็วเชิงมุมต่ำในช่วงแอมพลิจูดและช่วงเวลาที่กว้างกว่า (โดยทั่วไปคือการเคลื่อนไหวของร่างกายและมือเมื่อยืนอยู่บนแพลตฟอร์มที่อยู่กับที่หรือเคลื่อนที่ช้าๆ ในขณะที่ใช้ความเร็วชัตเตอร์ที่ช้าลง)
ผู้ผลิตส่วนใหญ่แนะนำให้ปิดคุณสมบัติ IS ของเลนส์เมื่อติดตั้งเลนส์บนขาตั้งกล้อง เนื่องจากอาจทำให้ผลลัพธ์ไม่แน่นอนและโดยทั่วไปไม่จำเป็น เลนส์กันสั่นสมัยใหม่หลายรุ่น (โดยเฉพาะเลนส์ IS รุ่นใหม่ล่าสุดของ Canon) สามารถตรวจจับได้โดยอัตโนมัติว่าติดตั้งอยู่บนขาตั้งกล้อง (อันเป็นผลมาจากการอ่านค่าการสั่นสะเทือนที่ต่ำมาก) และปิดใช้งาน IS โดยอัตโนมัติเพื่อป้องกันสิ่งนี้และการลดคุณภาพของภาพที่ตามมา[ 19 ]ระบบนี้ยังใช้พลังงานแบตเตอรี่ ดังนั้นการปิดใช้งานเมื่อไม่จำเป็นจะช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่
ข้อเสียอย่างหนึ่งของระบบกันสั่นในเลนส์คือต้นทุน เลนส์แต่ละตัวต้องมีระบบกันสั่นเฉพาะของตัวเอง นอกจากนี้ เลนส์ทุกตัวก็ไม่มีรุ่นที่มาพร้อมระบบกันสั่น ซึ่งมักจะเป็นเลนส์ไพรม์ความเร็วสูงและเลนส์มุมกว้าง อย่างไรก็ตาม เลนส์ที่เร็วที่สุดที่มีระบบกันสั่นคือNocticronที่มีความเร็วf แม้ว่าข้อได้เปรียบที่เห็นได้ชัดที่สุดของระบบกันสั่นจะอยู่ที่ทางยาวโฟกัสที่ยาวขึ้น แต่แม้แต่เลนส์ปกติและเลนส์มุมกว้างก็ยังได้รับประโยชน์จากระบบนี้ในสภาพแสงน้อย
ระบบกันสั่นในเลนส์ยังมีข้อดีเหนือกว่าระบบกันสั่นในตัวกล้อง ในสภาพแสงน้อยหรือความคอนทราสต์ต่ำ ระบบออโตโฟกัส (ซึ่งไม่มีเซ็นเซอร์กันสั่น) สามารถทำงานได้แม่นยำยิ่งขึ้นเมื่อภาพจากเลนส์ได้รับการกันสั่นแล้ว ในกล้องที่มีช่องมองภาพแบบออปติคอล ภาพที่ช่างภาพเห็นผ่านเลนส์กันสั่น (ตรงข้ามกับระบบกันสั่นในตัวกล้อง) จะแสดงรายละเอียดได้มากกว่าเนื่องจากความเสถียร และยังช่วยให้จัดเฟรมภาพได้ง่ายขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับเลนส์เทเลโฟโต้ทางไกล นี่ไม่ใช่ปัญหาสำหรับ ระบบ กล้องมิเรอร์เลสแบบเปลี่ยนเลนส์ได้เนื่องจากภาพที่ส่งไปยังหน้าจอหรือช่องมองภาพอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการกันสั่นอยู่แล้ว
การเปลี่ยนแปลงเซ็นเซอร์
เซ็นเซอร์ที่จับภาพสามารถเคลื่อนที่ได้ในลักษณะที่ต่อต้านการเคลื่อนไหวของกล้อง ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่มักเรียกว่าการรักษาเสถียรภาพภาพเชิงกล เมื่อกล้องหมุนทำให้เกิดข้อผิดพลาดเชิงมุม ไจโรสโคปจะเข้ารหัสข้อมูลไปยังแอคทูเอเตอร์ที่เคลื่อนเซ็นเซอร์[ 20 ]เซ็นเซอร์จะถูกเคลื่อนที่เพื่อรักษาการฉายภาพลงบนระนาบภาพ ซึ่งเป็นฟังก์ชันของความยาวโฟกัสของเลนส์ที่ใช้ กล้องสมัยใหม่สามารถรับข้อมูลความยาวโฟกัสจากเลนส์สมัยใหม่ที่ผลิตขึ้นสำหรับกล้องนั้นได้โดยอัตโนมัติMinoltaและKonica Minoltaใช้เทคนิคที่เรียกว่าAnti-Shake (AS) ซึ่งปัจจุบันวางจำหน่ายในชื่อSteadyShot (SS) ใน ตระกูล Sony αและ Shake Reduction (SR) ใน กล้อง Pentax K-seriesและQ seriesซึ่งอาศัยเซ็นเซอร์อัตราเชิงมุมที่แม่นยำมากในการตรวจจับการเคลื่อนไหวของกล้อง[ 21 ] Olympusได้นำระบบรักษาเสถียรภาพภาพมาใช้กับ ตัวกล้อง D-SLR รุ่น E-510 โดยใช้ระบบที่สร้างขึ้นจาก Supersonic Wave Drive ของพวกเขา[ 22 ]ผู้ผลิตรายอื่นใช้โปรเซสเซอร์สัญญาณดิจิทัล (DSP) เพื่อวิเคราะห์ภาพแบบเรียลไทม์ จากนั้นจึงเลื่อนเซ็นเซอร์ให้เหมาะสม การเลื่อนเซ็นเซอร์ยังใช้ในกล้องบางรุ่นของ Fujifilm, Samsung, Casio Exilim และ Ricoh Caplio อีกด้วย[ 23 ]
ข้อดีของการเคลื่อนย้ายเซ็นเซอร์รับภาพแทนที่จะเป็นเลนส์ คือ ภาพสามารถคงตัวได้แม้กระทั่งในเลนส์ที่ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อป้องกันการสั่นไหว ซึ่งอาจทำให้ระบบป้องกันการสั่นไหวทำงานได้กับเลนส์หลายๆ ตัวที่ปกติไม่มีระบบป้องกันการสั่นไหว และยังช่วยลดน้ำหนักและความซับซ้อนของเลนส์อีกด้วย นอกจากนี้ เมื่อเทคโนโลยีการป้องกันการสั่นไหวของภาพบนเซ็นเซอร์พัฒนาขึ้น ก็ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนอะไรมาก เพียงแค่เปลี่ยนตัวกล้องก็สามารถใช้ประโยชน์จากความก้าวหน้าเหล่านั้นได้ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะมีราคาถูกกว่าการเปลี่ยนเลนส์ทั้งหมดที่มีอยู่ หากใช้ระบบป้องกันการสั่นไหวบนเลนส์ ระบบป้องกันการสั่นไหวของภาพบนเซ็นเซอร์บางระบบสามารถแก้ไขการหมุนของกล้องได้ซึ่งเป็นการเคลื่อนไหวที่เกิดขึ้นได้ง่ายจากการกดปุ่มชัตเตอร์ ไม่มีระบบใดบนเลนส์ที่สามารถแก้ไขปัญหาการเบลอของภาพที่เกิดจากสาเหตุนี้ได้ ผลพลอยได้จากการชดเชยการหมุนของกล้องคือ กล้องสามารถแก้ไขเส้นขอบฟ้าที่เอียงได้โดยอัตโนมัติในโดเมนทางแสง หากกล้องนั้นติดตั้งระดับน้ำอิเล็กทรอนิกส์ เช่น กล้อง Pentax K-7/K-5
One of the primary disadvantages of moving the image sensor itself is that the image projected to the viewfinder is not stabilized. Similarly, the image projected to a phase-detection autofocus system that is not part of the image sensor, if used, is not stabilized. This is not an issue on cameras that use an electronic viewfinder (EVF), since the image projected on that viewfinder is taken from the image sensor itself.
Some, but not all, camera-bodies capable of in-body stabilization can be pre-set manually to a given focal length. Their stabilization system corrects as if that focal length lens is attached, so the camera can stabilize older lenses, and lenses from other makers. This isn't viable with zoom lenses, because their focal length is variable. Some adapters communicate focal length information from the maker of one lens to the body of another maker. Some lenses that do not report their focal length can be retrofitted with a chip which reports a pre-programmed focal-length to the camera body. Sometimes, none of these techniques work, and image-stabilization cannot be used with such lenses.
In-body image stabilization requires the lens to have a larger output image circle because the sensor is moved during exposure and thus uses a larger part of the image. Compared to lens movements in optical image stabilization systems the sensor movements are quite large, so the effectiveness is limited by the maximum range of sensor movement, where a typical modern optically-stabilized lens has greater freedom. Both the speed and range of the required sensor movement increase with the focal length of the lens being used, making sensor-shift technology less suited for very long telephoto lenses, especially when using slower shutter speeds, because the available motion range of the sensor quickly becomes insufficient to cope with the increasing image displacement.
In September 2023, Nikon has announced the release of Nikon Z f, which has the world’s first Focus-Point VR technology that centers the axis of sensor shift image stabilization at the autofocus point, rather than at the center of the sensor like the conventional sensor shift image stabilization system. This allows for vibration reduction at the focused point rather than just in the center of the image.[24]
Dual

เริ่มจากกล้องPanasonic Lumix DMC-GX8ที่เปิดตัวในเดือนกรกฎาคม 2015 และต่อมาในกล้องPanasonic Lumix DC-GH5 พานาโซนิคซึ่งก่อนหน้านี้ติดตั้งระบบกันสั่นแบบใช้เลนส์ในระบบกล้องเปลี่ยนเลนส์ได้ ( มาตรฐาน Micro Four Thirds ) เท่านั้น ได้นำระบบกันสั่นแบบเลื่อนเซ็นเซอร์ที่ทำงานร่วมกับระบบกันสั่นแบบใช้เลนส์ที่มีอยู่เดิม ("Dual IS") มาใช้
ในระหว่างนั้น (ปี 2016) โอลิมปัสยังได้นำเสนอเลนส์สองตัวที่มีระบบป้องกันภาพสั่นไหว ซึ่งสามารถซิงโครไนซ์กับระบบป้องกันภาพสั่นไหวในตัวของเซ็นเซอร์ภาพของ กล้อง Micro Four Thirds ของโอลิมปัส ("Sync IS") ด้วยเทคโนโลยีนี้ สามารถเพิ่มรูรับแสงได้ถึง 6.5 ส ต็อปโดยไม่ทำให้ภาพเบลอ [ 25 ] อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดนี้เกิดจากการเคลื่อนที่แบบหมุนของพื้นผิวโลก ซึ่งทำให้เซ็นเซอร์วัดความเร่งของกล้องทำงานผิดพลาดดังนั้น ขึ้นอยู่กับมุมมอง เวลาเปิดรับแสงสูงสุดไม่ควรเกิน 1/3 วินาทีสำหรับการถ่ายภาพระยะไกล (ด้วยทางยาวโฟกัสเทียบเท่า 35 มม. ที่ 800 มิลลิเมตร) และมากกว่าสิบวินาทีเล็กน้อยสำหรับการถ่ายภาพมุมกว้าง (ด้วยทางยาวโฟกัสเทียบเท่า 35 มม. ที่ 24 มิลลิเมตร) หากไม่คำนึงถึงการเคลื่อนที่ของโลกในกระบวนการป้องกันภาพสั่นไหว[ 26 ]
ในปี 2015 ระบบกล้อง Sony E ยังอนุญาตให้รวมระบบป้องกันภาพสั่นไหวของเลนส์และตัวกล้องเข้าด้วยกันได้ แต่ไม่ได้ซิงโคร ไนซ์องศาอิสระเดียวกันในกรณีนี้ จะมีการเปิดใช้งานเฉพาะองศาการชดเชยอิสระของระบบป้องกันภาพสั่นไหวของเซ็นเซอร์ภาพในตัวเพื่อรองรับการป้องกันภาพสั่นไหวของเลนส์[ 27 ]
ปัจจุบัน Canon และ Nikon มีกล้องมิเรอร์เลสฟูลเฟรมที่มีระบบกันสั่นในตัว (IBIS) และยังรองรับระบบกันสั่นในเลนส์ของแต่ละบริษัทด้วย กล้องรุ่นแรกสองรุ่นของ Canon คือEOS RและRPไม่มี IBIS แต่ได้เพิ่มฟีเจอร์นี้ในรุ่นระดับสูงรุ่นใหม่กว่าอย่างR3 , R5 , R6 (และรุ่น MkII) และR7 ที่เป็นเซ็นเซอร์ APS-C อย่างไรก็ตาม กล้องฟูลเฟรมR8และR10 ที่เป็นเซ็นเซอร์ APS-C ไม่มี IBIS ส่วนกล้องฟูลเฟรมZ-mount ของ Nikon ทุกรุ่น ได้แก่Z5 , Z5II , Z6 , Z6II , Z6III , Z7 , Z7II , Zf , Z8และZ9มี IBIS แต่ กล้องเซ็นเซอร์ APS-C ( Z50 , Z50II , Z30 , Zfc ) ไม่มี IBIS และใช้ระบบกันสั่นในเลนส์แทน
ระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบดิจิทัล
ระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบดิจิทัลหรือที่เรียกว่าระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบอิเล็กทรอนิกส์ (EIS) ถูกนำมาใช้ในกล้องบางรุ่น บางครั้งอาจใช้ร่วมกับระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบออปติคอลด้วย
เพื่อให้ภาพนิ่งมีความเสถียรแบบดิจิทัล จะมีการถ่ายภาพหลายเฟรมอย่างรวดเร็วต่อเนื่องกัน และซอฟต์แวร์จะเลือกเฟรมที่ดีที่สุด โดยจะทำได้โดยการวัดการเคลื่อนไหวของมือโดยใช้เซ็นเซอร์มาตรวัดความเร่งและไจโรสโคปขณะถ่ายภาพ จากนั้นจะเลือกเฟรมที่ถ่ายในขณะที่มือเคลื่อนไหวน้อยที่สุด[ 28 ]ซอฟต์แวร์กล้องบางตัวมีคุณสมบัติ "โหมดกลางคืน" สำหรับใช้ในที่แสงน้อย ซึ่งจะขยายระยะเวลาในการถ่ายภาพ ช่องมองภาพจะขอให้ผู้ใช้ถือกล้องให้นิ่งเป็นเวลานานขึ้น เพื่อให้กล้องสามารถบันทึกข้อมูลได้มากขึ้น และซอฟต์แวร์จะเฉลี่ยสัญญาณรบกวนจากหลายเฟรม ทำให้ได้ภาพที่มีสัญญาณรบกวนน้อยลง[ 29 ]
วิดีโอได้รับการปรับเสถียรภาพทางอิเล็กทรอนิกส์โดยการเลื่อนพื้นที่ที่ตัดออกซึ่งอ่านจากเซ็นเซอร์ภาพสำหรับแต่ละเฟรมเพื่อชดเชยการเคลื่อนไหวของมือ วิธีนี้ต้องใช้ความละเอียดของเซ็นเซอร์ภาพให้สูงกว่าความละเอียดของวิดีโอที่บันทึกไว้ และจะลดขอบเขตการมองเห็นลงเนื่องจากพื้นที่บนเซ็นเซอร์ภาพที่อยู่นอกเฟรมที่มองเห็นได้ทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ป้องกันการเคลื่อนไหวของมือ[ 30 ] [ 31 ]เทคนิคนี้ช่วยลดการสั่นสะเทือนที่รบกวนจากวิดีโอโดยการทำให้การเปลี่ยนจากเฟรมหนึ่งไปยังอีกเฟรมหนึ่งราบรื่นขึ้น
ระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบอิเล็กทรอนิกส์นั้นไม่สามารถชดเชยภาพเบลอจากการเคลื่อนไหวที่เกิดขึ้นระหว่างการถ่ายภาพแต่ละเฟรมได้ ซึ่งแตกต่างจากระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบออปติคอล ผลกระทบนี้อาจทำให้ภาพดูเหมือนไม่คมชัด เนื่องจากมีการชดเชยการเคลื่อนไหวที่เกิดขึ้นระหว่างการถ่ายภาพแต่ละเฟรม โดยจะเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นในฉากที่มีแสงน้อย เนื่องจากเวลาในการถ่ายภาพต่อเฟรมจะนานกว่า
ระบบป้องกันภาพสั่นไหวทั้งแบบออปติคอลและอิเล็กทรอนิกส์ไม่สามารถขจัดภาพเบลอจากการเคลื่อนไหวของวัตถุที่เกิดขึ้นระหว่างเวลาเปิดรับแสงของเฟรมได้ วิธีแก้ไขเพียงอย่างเดียวคือการลดเวลาเปิดรับแสง ซึ่งต้องใช้แสงภายนอกมากขึ้นและ/หรือการตั้งค่าความไวแสงสูงขึ้น ส่งผลให้เกิดสัญญาณรบกวนมากขึ้น
ผู้ผลิตกล้องถ่ายภาพนิ่งบางรายทำการตลาดกล้องของตนโดยอ้างว่ามีระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบดิจิทัล ทั้งที่จริง ๆ แล้วมีเพียงโหมดความไวแสงสูงที่ใช้เวลาเปิดรับแสงสั้น ซึ่งทำให้ได้ภาพที่มีการเบลอจากการเคลื่อนไหวน้อยลง แต่มีสัญญาณรบกวนมากขึ้น[ 32 ]ช่วยลดการเบลอเมื่อถ่ายภาพสิ่งที่เคลื่อนไหว รวมถึงการสั่นของกล้องด้วย
ปัจจุบันนี้ บางคนยังใช้การประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSP) เพื่อลดความเบลอในภาพนิ่ง เช่น โดยการแบ่งการเปิดรับแสงออกเป็นหลายๆ การเปิดรับแสงที่สั้นกว่าอย่างรวดเร็วต่อเนื่องกัน ทิ้งภาพที่เบลอ ปรับแนวการเปิดรับแสงย่อยที่คมชัดที่สุดใหม่ และรวมเข้าด้วยกัน และใช้ไจโรสโคปเพื่อตรวจจับเวลาที่ดีที่สุดในการถ่ายภาพแต่ละเฟรม[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]
ตัวกรองการรักษาเสถียรภาพ
ระบบตัดต่อ วิดีโอแบบไม่เชิงเส้น จำนวนมาก ใช้ตัวกรอง การรักษาเสถียรภาพ ที่สามารถแก้ไขภาพที่ไม่เสถียรได้โดยการติดตามการเคลื่อนไหวของพิกเซลในภาพและแก้ไขภาพโดยการเลื่อนเฟรม[ 36 ] [ 37 ]กระบวนการนี้คล้ายกับการรักษาเสถียรภาพภาพดิจิทัล แต่เนื่องจากไม่มี ภาพ ขนาดใหญ่ให้ใช้งาน ตัวกรองจึงตัดภาพลงเพื่อซ่อนการเคลื่อนไหวของเฟรม หรือพยายามสร้างภาพที่หายไปที่ขอบขึ้นใหม่โดยการประมาณค่าเชิงพื้นที่หรือเชิงเวลา[ 38 ]
บริการออนไลน์ต่างๆ รวมถึงYouTubeก็เริ่มให้บริการ ' การปรับเสถียรภาพวิดีโอ ' เป็นขั้นตอนหลังการประมวลผลหลังจากอัปโหลดเนื้อหาแล้ว ซึ่งมีข้อเสียคือไม่สามารถเข้าถึงข้อมูลไจโรสโคปแบบเรียลไทม์ได้ แต่มีข้อดีคือมีกำลังการประมวลผลมากขึ้นและความสามารถในการวิเคราะห์ภาพทั้งก่อนและหลังเฟรมใดเฟรมหนึ่ง[ 39 ]
CCD การถ่ายโอนเชิงตั้งฉาก
ในทางดาราศาสตร์CCD แบบถ่ายโอนตั้งฉาก (OTCCD) จะเลื่อนภาพภายในCCDเองในขณะที่กำลังบันทึกภาพ โดยอาศัยการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ที่ปรากฏของดาวฤกษ์สว่าง นี่เป็นตัวอย่างที่หายากของการรักษาเสถียรภาพแบบดิจิทัลสำหรับภาพนิ่ง ตัวอย่างหนึ่งของสิ่งนี้คือกล้องโทรทรรศน์Pan-STARRS ระดับกิกะพิกเซล ที่กำลังก่อสร้างในฮาวาย[ 40 ]
การทำให้ตัวกล้องนิ่ง

เทคนิคที่ไม่ต้องใช้ความสามารถเพิ่มเติมใดๆ ของชุดกล้องและเลนส์ คือการทำให้ตัวกล้องทั้งหมดมีความเสถียรจากภายนอกแทนที่จะใช้วิธีภายใน วิธีนี้ทำได้โดยการติดไจโรสโคปเข้ากับตัวกล้อง โดยปกติจะใช้ขาตั้งกล้องในตัวกล้อง วิธีนี้ทำให้ไจโรสโคปภายนอก (กิมบอล) ช่วยทำให้กล้องมีความเสถียร และมักใช้ในการถ่ายภาพจากยานพาหนะที่กำลังเคลื่อนที่ เมื่อไม่มีเลนส์หรือกล้องที่มีระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบอื่น[ 41 ]
วิธีทั่วไปในการทำให้กล้องเคลื่อนที่นิ่งหลังจากประมาณปี 2015 คือการใช้อุปกรณ์กันสั่นกล้องเช่น หัวกล้องควบคุมระยะไกล กล้องและเลนส์จะถูกติดตั้งในตัวยึดกล้องที่ควบคุมระยะไกล จากนั้นจึงติดตั้งบนสิ่งใดก็ตามที่เคลื่อนที่ได้ เช่น ระบบราง สายเคเบิล รถยนต์ หรือเฮลิคอปเตอร์ ตัวอย่างของหัวกล้องควบคุมระยะไกลที่ใช้ในการทำให้กล้องโทรทัศน์ที่กำลังถ่ายทอดสดนิ่ง คือ หัวกล้องควบคุมแบบนิวตัน[ 42 ]
เทคนิคอีกอย่างหนึ่งสำหรับการรักษาเสถียรภาพของตัวกล้องวิดีโอหรือกล้องถ่ายภาพยนตร์คือ ระบบ Steadicamซึ่งแยกกล้องออกจากตัวผู้ควบคุมโดยใช้สายรัดและแขนยึดกล้องพร้อมตุ้มถ่วง [ 43 ]
อุปกรณ์กันสั่นกล้อง
อุปกรณ์กันสั่นกล้อง คืออุปกรณ์หรือวัตถุใดๆ ที่ช่วยให้กล้องมีความเสถียรจากภายนอก ซึ่งอาจหมายถึงSteadicam , ขาตั้งกล้อง , มือของผู้ควบคุมกล้อง หรือการผสมผสานของสิ่งเหล่านี้
ในการถ่ายภาพระยะใกล้ การใช้เซ็นเซอร์การหมุนเพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงทิศทางการชี้จะไม่เพียงพอ การขยับกล้องขึ้น/ลงหรือซ้าย/ขวาเพียงเศษเสี้ยวมิลลิเมตรจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนหากคุณพยายามแยกแยะรายละเอียดขนาดมิลลิเมตรบนวัตถุ เครื่องวัดความเร่งเชิงเส้นในกล้อง ร่วมกับข้อมูลต่างๆ เช่น ความยาวโฟกัสของเลนส์และระยะโฟกัส สามารถป้อนการแก้ไขเพิ่มเติมเข้าไปในไดรฟ์ที่เคลื่อนเซ็นเซอร์หรือออปติก เพื่อชดเชยการสั่นทั้งเชิงเส้นและการหมุน [ 44 ]
ในมุมมองทางชีววิทยา
ในสัตว์หลายชนิด รวมทั้งมนุษย์หูชั้นในทำหน้าที่เป็นอะนาล็อกทางชีวภาพของมาตร วัด ความเร่งในระบบการรักษาเสถียรภาพภาพของกล้อง เพื่อรักษาเสถียรภาพของภาพโดยการขยับดวงตาเมื่อตรวจพบการหมุนของศีรษะ สัญญาณยับยั้งจะถูกส่งไปยังกล้ามเนื้อนอกลูกตาข้างหนึ่ง และสัญญาณกระตุ้นจะถูกส่งไปยังกล้ามเนื้ออีกข้างหนึ่ง ผลที่ได้คือการเคลื่อนไหวของดวงตาเพื่อชดเชย โดยทั่วไปการเคลื่อนไหวของดวงตาจะล่าช้ากว่าการเคลื่อนไหวของศีรษะไม่เกิน 10 มิลลิวินาที[ 45 ]
ดูเพิ่มเติม
หมายเหตุ
ลิงก์ภายนอก
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ระบบป้องกันภาพสั่นไหว
ระบบป้องกันภาพสั่นไหว ( IS ) คือกลุ่มเทคนิคที่ช่วยลด ความเบลอ ที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของ กล้อง หรืออุปกรณ์ถ่ายภาพอื่นๆ ในระหว่าง การถ่าย ภาพ
การประยุกต์ใช้ในการถ่ายภาพนิ่ง
ในด้านการถ่ายภาพ ระบบป้องกันภาพสั่นไหวสามารถช่วยให้สามารถใช้ความเร็วชัตเตอร์ที่ช้าลงได้ 2 ถึง 5.5 สต็อป (เวลาในการเปิดรับแสงนานขึ้น 4 ถึง 30 เท่า) และยังมีรายงานว่าสามารถใช้ความเร็วชัตเตอร์ที่ช้าลงกว่านั้นได้อีกด้วย
ระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบออปติคอล
ระบบ กันสั่นแบบออปติคอล ( OIS , IS หรือ OS ) คือกลไกที่ใช้ในกล้องถ่ายภาพนิ่งหรือกล้องวิดีโอเพื่อช่วยให้ภาพที่บันทึกไว้มีความเสถียรโดยการปรับเปลี่ยนเส้นทางแสงไปยังเซ็นเซอร์ เทคโนโลยีนี้ถูกติดตั้งไว้ในเลนส์เอง ซึ่งแตกต่างจาก ระบบกันสั่นในตัวกล้อง ( IBIS )...
ระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบดิจิทัล
ระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบดิจิทัล หรือที่เรียกว่า ระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบอิเล็กทรอนิกส์ (EIS) ถูกนำมาใช้ในกล้องบางรุ่น บางครั้งอาจใช้ร่วมกับระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบออปติคอลด้วย