Maintenant qu'il existe une norme CIPA pour mesurer la stabilisation d'image, de plus en plus de fabricants citent l'efficacité de leur stabilisation en paliers ou demi-paliers. Hier, par exemple, Olympus a lancé son M.Zuiko 12-100 mm F / 4 IS PRO qui a une stabilisation d'image intégrée et, combinée à une stabilisation interne à 5 axes présente dans l'Olympus haut de gamme sans miroir comme l'OM-D L'E-M5 Mark II offre 6,5 arrêts de stabilisation selon la norme CIPA.
Cela semble être une quantité incroyable de stabilisation. Comprendre la signification de l' arrêt qui signifierait qu'il est possible de filmer à 12 mm avec des vitesses d'obturation allant jusqu'à 2,6 s et à 100 mm avec des vitesses de 1/3 s! Ceci est calculé en utilisant la règle empirique 1 / focale effective. Pourtant, même si cela est interrompu par un arrêt complet, cela resterait extrêmement impressionnant.
La question est cependant: si une stabilisation peut se stabiliser aussi longtemps, pourquoi s'arrête-t-elle là? Pourquoi ne peut-il pas simplement continuer à faire ce qu'il fait et se stabiliser pendant 5 ou 10 secondes ou plus? Qu'est-ce qui l'empêche de fonctionner après un certain temps?
Réponses:
Une supposition éclairée: erreur .
Un système de stabilisation d'image est comme la navigation à l' estime , dans laquelle vous déterminez où vous vous situez en fonction de ce que vous savez où vous étiez, de votre vitesse et des changements de direction.
Si vous êtes dans une voiture roulant à 60 mph pendant 5 minutes, vous savez que vous serez à environ 8 km de l'endroit où vous avez commencé. Vous pourriez être un peu en retrait si la voiture se déplace réellement à 59 ou 61 mph, mais vous vous retrouverez à distance de marche facile de votre emplacement prévu, donc assez près. Mais, si vous essayez de prédire où la voiture sera après une heure au lieu de seulement 5 minutes, cette même petite erreur de 1 mph s'accumulera sur cette période plus longue, et vous vous retrouverez à un mile complet de votre emplacement prévu. Cela peut être une erreur plus importante que celle que vous êtes prêt à accepter.
C'est la même chose avec un système de stabilisation d'image. La caméra n'a pas de point de référence absolu dans l'espace - ses accéléromètres et gyroscopes ne peuvent mesurer que le déplacement et la rotation relatifs, et bien qu'ils soient très précis, ils ne sont pas parfaits . De plus, le matériel qui déplace le capteur ou l'élément de bail qui maintient l'image stable aura sa propre erreur. Une erreur est également inhérente aux systèmes SI actifs en raison du fait que le système doit détecter le mouvement avant de pouvoir réagir, il y a donc forcément un retard qui empêche le système de suivre parfaitement le mouvement de la caméra. Enfin, il est probable qu'aucun système IS ne peut garantir un enregistrement d'image parfait d'un coin à l'autre pendant qu'il compense le mouvement de la caméra.
Toutes ces erreurs s'accumuleront avec le temps. Un bon système IS pourrait être en mesure de faire un coup de poche 10 s mieux que ce que vous obtiendriez sans IS, mais pas tellement mieux que les fabricants sont prêts à affirmer qu'il est utile à un réglage d'exposition aussi long.
En d'autres termes: cela ne cesse de fonctionner; il atteint juste un point où il n'est pas suffisamment utile.
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Je soupçonne qu'un problème principal est l'erreur accumulée.
Aucune mesure n'est parfaite. Il y a toujours une erreur. La stabilisation d'image doit mesurer le mouvement relatif de la caméra et le contrecarrer.
Pendant l'exposition, de nombreuses mesures se produisent. Chacun s'appuie sur le résultat du précédent. Cela signifie que l'erreur s'accumule également. À un moment donné, l'erreur totale est considérée comme trop importante. Je suppose que la norme spécifie qu'avec un certain seuil pour l'erreur totale et la probabilité à laquelle elle est atteinte après un certain temps.
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Vous avez raison: si le mouvement était cyclique et ne dépassait jamais les limites de la course maximale des systèmes de stabilisation, il devrait pouvoir durer indéfiniment. Mais si le mouvement est dans la même direction le long d'un axe, le système atteint finalement la limite de sa course.
La principale limite concerne l'étendue de l'amplitude de mouvement qui peut être acceptée avant que le système de stabilisation n'atteigne le bord de sa course. Si un système de compensation peut suivre un mouvement dans la même direction pendant seulement 3 ° avant d'atteindre la fin de sa course, alors tout mouvement supérieur à 1 ° par seconde signifie que le système ne peut maintenir la compensation que pendant 3 secondes au maximum.
Avec la stabilisation basée sur un capteur, le problème est aggravé lors de l'utilisation d'objectifs plus longs car il faut moins de mouvement angulaire d'un objectif à plus longue distance focale pour produire le même flou qu'un objectif à plus courte distance focale. Un objectif de 600 mm avec un système plein cadre a un FoV diagonal d'environ 4 ° seulement. Un mouvement angulaire de 1 ° équivaut à 1/4 (25%) de l'ensemble du cadre! En revanche, un objectif 35 mm a un FoV diagonal de 63 °. Un mouvement de 1 ° équivaut seulement à 1/63 ou moins de 1,6% de l'ensemble du cadre.
C'est la principale raison pour laquelle, comme ils ont commencé à proposer des objectifs à focale plus longue, les fabricants qui utilisent la stabilisation basée sur un appareil photo ont également commencé à le prendre en charge avec une compensation basée sur l'objectif. Les systèmes de stabilisation basés sur l'objectif sont généralement très proches du centre de l'objectif, où un très petit mouvement peut affecter un décalage beaucoup plus important à l'endroit où le cône de lumière projeté se déplace là où il frappe le capteur.
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Selon Olympus eux-mêmes, la rotation de la terre les empêche de dépasser 6,5 arrêts (et ensuite quelque chose à voir avec le gyroscope).
J'ai lu ceci sur un article aujourd'hui sur PetaPixel , qui l'a lui-même retiré de Amateur Photographic où ils ont eu une interview avec le directeur adjoint de la division Olympus Setsuya Kataoka:
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Les chiffres ne reflètent vraiment aucune sorte de limite stricte, ils reflètent une probabilité . Nous pouvons considérer le tremblement de la caméra comme aléatoire, de sorte que chaque photo a une chanced'être brouillé par le tremblement de la caméra. Plus l'exposition est longue, plus le risque est élevé que la secousse s'additionne suffisamment pour gâcher l'image. La stabilisation d'image peut annuler la plupart des secousses dans des conditions raisonnables, mais pas toutes, pour des raisons que d'autres ont expliquées - les capteurs d'accélération ne sont pas parfaits, les moteurs ne réagissent pas instantanément, il y a des limites physiques au mouvement, etc. Le reste de bougé de l'appareil photo contribue toujours à la probabilité d'une image floue, il le fait plus lentement car il y en a moins. S'ils réclament 6 arrêts d'amélioration, cela signifie que le flou induit par le tremblement s'accumule 1 / 64e aussi vite en moyenneavec IS activé comme avec IS désactivé, mais chaque prise de vue est différente. Vous pouvez avoir de la chance sans IS et de la malchance avec. Les tests réels pour IS consistent à prendre un grand nombre de photos à des vitesses d'obturation variables avec IS activé et désactivé, et à comparer la fraction d'images acceptables ou la quantité moyenne de flou entre les deux populations. Si un certain combo appareil photo / objectif obtient une image acceptable 90% du temps à 1 / 30s avec IS désactivé, mais peut toujours obtenir une image acceptable 90% du temps à 1s avec IS activé, alors c'est un point de données montrant 5 arrêts d'amélioration. Avec de nombreux points de données comme celui-ci, nous pouvons résumer les performances (ou, si nous sommes le service marketing, choisir les meilleurs).
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Le photographe et l'appareil photo sont essentiellement un système en boucle ouverte. Le photographe donne l'entrée en pointant l'appareil photo sur le sujet, et l'appareil photo n'a aucun moyen d'influencer cette entrée. De ce fait, l'erreur accumulée submerge rapidement les données d'image utiles si une stabilisation sur une période plus longue est tentée.
Notez que dans d'autres applications comme l'astronomie, les systèmes de positionnement sont directement contrôlés par le processus d'imagerie, ce qui rend le système en boucle fermée: le télescope suit l'objet à photographier. Par conséquent, des périodes de stabilisation de plusieurs secondes, voire de quelques minutes, ne sont pas inconnues. Voici un exemple de télescope conçu pour prendre en photo des objets aussi faibles que la magnitude 24, qui stabilise l'image jusqu'à 1 minute:
Il y a un grain de vérité dans la réponse de Paul après tout, mais il est peu probable que ces techniques soient appliquées à la photographie de sitôt. Peut-être qu'un jour, les caméras auront des neuro-interfaces pour prendre le contrôle des mains du photographe, mais les objectifs avec des temps de stabilisation de plusieurs secondes devront attendre jusque-là.
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Les différents objectifs Canon stabilisés par l'image que j'avais n'avaient pas complètement arrêté le mouvement. Ils l'ont seulement ralenti. En observant l'effet dans le viseur, il était clair que les expositions ne pouvaient pas être infinies. Tous mes objectifs IS étaient dans la gamme 70-300 mm, l'effet n'est peut-être pas si évident avec des objectifs courts qui permettent des expositions vraiment faibles, mais je soupçonne que le résultat est similaire.
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Il est probablement un peu douteux que l'exposition de 2+ secondes (même avec un objectif court) ressortira très bien très souvent.
Lorsqu'une personne tient une caméra, vous avez un certain nombre de mouvements fondamentalement différents impliqués. Ils diffèrent à la fois en fréquence et en ampleur. Les stabilisateurs d'image fonctionnent bien avec les mouvements causés par les tremblements musculaires, qui sont (relativement parlant) de fréquence élevée et de faible ampleur. Cela fonctionne bien pour des expositions allant jusqu'à, disons, un dixième de seconde environ.
Avec des expositions de plusieurs secondes, vous avez à gérer des types de mouvements entièrement différents. Par exemple, la majeure partie de votre haut du corps bouge quelque peu pendant que vous respirez. Ce mouvement est beaucoup plus lent, mais aussi (dans beaucoup de cas) beaucoup plus important. Cela conduit à deux problèmes. Tout d'abord, il est suffisamment lent pour que la plupart des accéléromètres ne soient pas calibrés pour les mesurer très bien. Deuxièmement (et plus difficiles à gérer), les systèmes de stabilisation typiques ne peuvent se déplacer que de quelques millimètres environ. Le mouvement de la respiration peut être beaucoup plus important que cela.
Même rester immobile pendant plusieurs secondes à la fois devient difficile. Cela devient particulièrement évident si vous essayez de faire de la macro photographie à main levée. Si vous êtes très proche (avec une profondeur de champ minimale), il est souvent difficile de rester suffisamment immobile pour garder un sujet bien concentré. Ici encore, les mouvements sont souvent de l'ordre de (par exemple) centimètres au lieu des millimètres pour lesquels les systèmes de stabilisation peuvent généralement bien compenser.
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Dans la pratique, quand une précision extrême est requise, on a recours à des systèmes imbriqués, où dans un système stabilisé raisonnablement précis qui est optimisé pour amortir les grands mouvements, vous mettez un système plus sophistiqué qui peut compenser les fluctuations minuscules des mouvements qui sont les résidus du premier système. Et dans ce système, vous pouvez en mettre un autre, etc.
Ces systèmes utilisent généralement des mécanismes d'amortissement passifs et actifs. Vous voulez que la deuxième couche soit isolée de la première couche, il existe donc un système d'amortissement passif qui relie les couches. Il existe également un système actif pour compenser les mouvements. Dans un système en couches, il est préférable de mesurer le mouvement de la couche précédente, puis de calculer la propagation à travers le mécanisme d'amortissement pour obtenir la compensation requise.
L' expérience LIGO est un bon exemple où de telles méthodes sont utilisées pour obtenir une compensation extrêmement précise des vibrations.
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Question intéressante, mais je pense que certaines prémisses sont erronées.
Vraiment? Le photographe restera-t-il immobile pendant 2,6 secondes?
Un système de stabilisation d'image physique repose sur une propriété physique de la matière: l'inertie.
C'est comme l'astuce de tirer le tissu sur la table et de laisser la vaisselle tranquille.
S'il est en quelque sorte lâche l'un par rapport à l'autre, vous pouvez déplacer une pièce dans une certaine mesure sans déplacer l'autre pièce.
Ils sont également conçus pour certains types de fréquences.
Un pendule a une fréquence de résonance. Si vous créez un équilibre avec un balai à l'envers, vous appliquez ce même principe. Mais vous devez compenser à la bonne vitesse.
Imaginez maintenant que vous souhaitez recadrer une image et que le système de stabilisation d'image ne le fasse pas. "Oh non, c'est une secousse, je vais rester en place!".
Oui. Un gros télescope a plus de masse et je suis sûr que le recadrage prend plus de temps qu'une caméra à main. Mais sur un appareil photo portable, vous avez des limites à la stabilisation.
Soit dit en passant, l'autre appareil qui offre une stabilisation plus longue est appelé un trépied. Et comptez sur la masse de la Terre.
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Really? Will the photographer will be standing still for 2.6 seconds?
- Si le VR peut corriger la poignée de main aussi longtemps, bien sûr, pourquoi pas? L'intérêt de IS / VR / quoi que ce soit est que cela fonctionne lorsque les trépieds ne sont pas pratiques.J'obtiendrai probablement à nouveau un bon nombre de votes négatifs ... mais toutes les réponses ci-dessus sont fausses du début à la fin. Et la réponse est déjà dans votre question:
C'est tout. Le concept ici est "cadre de référence": comme il existe une norme, il doit y avoir un moyen de tester toutes les caméras de la même manière et de produire un nombre qui soit un indicateur valide, c'est-à-dire qu'il soit "comparable" d'une caméra à l'autre.
Test CIPA: comment ça marche
(et probablement des tests internes avant la normalisation CIPA également)
Comme "il existe une norme CIPA pour mesurer la stabilisation d'image", 5 arrêts (par exemple) de stabilisation sont le résultat d'un test standard qui mesure dans des conditions spécifiques combien l'appareil photo peut être poussé avant qu'un certain ensemble de choses se produisent (à savoir, bokeh dégradation et flou de mouvement).
Remarque: il y a au moins 50 pages dans le manuel des procédures de test de stabilisation d'image CIPA. Et je ne me souviens pas de tous, ni du cerveau pour en comprendre tous les aspects (même si je produis des logiciels pour les plateformes de test des vibrations :-D); l'explication suivante est une simplification excessive, si quelqu'un veut entrer dans les moindres détails, il peut simplement lire la procédure par lui-même, c'est publiquement disponible
La norme CIPA utilise une plateforme vibrante pour tester la caméra. Voilà la magie.
La caméra est placée sur une plate-forme qui produit des vibrations et vise une "image standard"; la plate-forme est hors tension et une prise de référence est prise. Ensuite, la plate-forme est allumée, un ensemble de vibrations est produit, beaucoup de photos sont prises à différentes vitesses d'obturation, et le moment où l'appareil photo commence à produire de mauvaises photos est le moment où l'IS n'est pas en mesure de corriger l'exposition. Imaginez ensuite cette différence entre la vitesse d'obturation initiale et la dernière bonne, exprimée en stop, c'est la quantité d'arrêts que le système de stabilisation de l'appareil photo est capable de gérer.
De plus, il y a un problème avec la question que vous avez posée:
Pourquoi n'est-il pas possible de filmer à 100 mm avec une vitesse d'obturation supérieure à 1/3? Simple car vous l'avez imposé vous-même dans l'exemple! :-)
Si vous établissez cette main, vous pouvez filmer 100 mm au maximum à 1 / 100s, puis vous appliquez 5 arrêts et cela donne 1 / 3s au maximum ... c'est parce que vous avez fait le calcul, pas parce que le système de stabilisation d'image s'arrêtera après 1/3 de seconde, ni parce que ça va mal commencer après ce temps! En effet, les systèmes de stabilisation d'image sont testés (si je me souviens bien) avec des expositions jusqu'à 32 secondes :-D
Vous définissez le cadre de référence ici, en disant "Je prends la règle 1 / mm et applique le facteur d'arrêt", alors vous vous êtes forcé dans le coin. Que se passe-t-il si quelqu'un avec une main très stable peut tirer à 100 mm à 1 seconde? Le système cesse-t-il de fonctionner après 1 / 3s même pour lui parce que vous ne pouvez pas dépasser 100 mm @ 1 / 100e de seconde?
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La stabilisation d'image est contrôlée par des gyroscopes MEMS. Bien que je ne dispose pas d'informations complètes sur l'utilisation des caméras, je peux travailler en arrière. À commencer par le fait que les gyroscopes MEMS sont utilisés pour mesurer la rotation de la terre dans plusieurs universités et centres de recherche. Ces gyroscopes sont utilisés dans les capteurs. Lorsqu'un gyroscope est poussé hors de son axe, il exerce une force pour maintenir sa position. Cette force peut alors être mesurée. Le traitement de cette mesure peut ensuite être utilisé pour déterminer la force de mouvement exercée contre celle-ci. Dans un système de stabilisation, cela conduirait alors à une contre-force pour maintenir la position avec les mesures du gyroscope contrôlant le contrôle de la contre-force. Au fur et à mesure que la terre tourne, sa force de pression sur le gyroscope permet de la mesurer. Je remarque qu'il a dit une limitation théorique de 6,5 arrêts. Une limitation théorique signifie le maximum qui peut être atteint sans erreurs et tout est parfait. Je remets en question sa déclaration selon laquelle leur appareil photo est à la limite théorique car cela n'est jamais atteint. Il y a toujours des limitations physiques. Je n'ai pas ses calculs pour cette déclaration. Elle doit impliquer la force minimale à laquelle son système de caméra répond. Après 6,5 arrêts, la force de la rotation de la terre est alors supérieure à ce mouvement minimum, auquel cas le système ne sachant pas l'objet sur lequel la caméra était dirigée s'était également déplacé, tenterait alors de viser la caméra là où il pensait que l'objet était encore était. Ensuite, les calculs pour savoir quand cela s'est produit impliqueraient la taille des pixels, les limites minimales et maximales qu'il peut corriger et beaucoup plus impliqués avec l'optique et l'amortissement intégré au système. Ce qui inclut l'humain qui le tient. Une caméra tombée d'un avion et déclenchée à distance ne donnerait pas une image claire à 1 seconde beaucoup moins à des moments plus longs. Pour les caméras, je suggère que la solution soit un capteur surdimensionné dans la caméra pour déplacer la partie du capteur d'où provient l'image ainsi que l'optique et le mouvement physique du capteur. Pour ce faire, ils ont alors besoin d'une zone de stockage et de lire en continu le capteur stockant l'image dans la zone de stockage et l'ajoutant à ce qui s'y trouve déjà. Je pense que cela est possible avec un processeur dédié et permettant une stabilisation plus longue de l'image. Il reste cependant une limite. BTW, ce type de système est utilisé dans certains endroits où les dépenses n'ont pas d'importance. Pour en revenir à la question d'origine, il n'indique pas où sur terre c'est la limite. La limite peut être moindre sur l'équateur et plus sur les pôles. De plus, la plupart des caméras offrent aujourd'hui plus de stabilisation avec un objectif plus long et moins d'arrêts avec un objectif plus court. Ce qui revient à nouveau à son commentaire de 6,5 arrêts sans référence à la distance focale ni à l'heure réelle. J'aurais tendance à penser que c'est plus une limite des gyroscopes multiples fonctionnant sur différents plans et l'interaction entre eux car il est assez facile d'avoir un gyroscope pour déterminer l'orientation de la caméra par rapport à la rotation de la terre et ensuite programmer ce dans le processeur de stabilisation. Il y a beaucoup de mathématiques à ce sujet sur Internet dans des articles sur la mesure de la rotation de la Terre. J'espère que c'est une explication simple en anglais de la raison pour laquelle il existe des limites au-delà desquelles le système de gyroscope ne peut pas aller. 5 arrêts de commentaire sans référence à la distance focale ni à l'heure réelle. J'aurais tendance à penser que c'est plus une limite des gyroscopes multiples fonctionnant sur différents plans et l'interaction entre eux car il est assez facile d'avoir un gyroscope pour déterminer l'orientation de la caméra par rapport à la rotation de la terre et ensuite programmer ce dans le processeur de stabilisation. Il y a beaucoup de mathématiques à ce sujet sur Internet dans des articles sur la mesure de la rotation de la Terre. J'espère que c'est une explication simple en anglais de la raison pour laquelle il existe des limites au-delà desquelles le système de gyroscope ne peut pas aller. 5 arrêts de commentaire sans référence à la distance focale ni à l'heure réelle. 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Je dirais que vous avez raison et qu'il n'y a pas de limite absolue. Vous devriez pouvoir vous stabiliser pendant 10 minutes ou deux heures.
On a mentionné l'erreur accumulée dans un système de commande en boucle ouverte qui est le mécanisme de stabilisation. Les systèmes de contrôle ouverts peuvent dériver au-delà de ce qui peut être compensé. Il s'agit des systèmes de contrôle pour enfants 101 et le problème a été résolu il y a des siècles en génie mécanique. Fermez simplement la boucle avec des commentaires.
Si vous pensez aux deux parties d'un appareil photo, vous avez un objectif et un capteur. L'objectif (stabilisé) se déplace pour modifier ce que le capteur voit, et le capteur voit ce que l'objectif pointe. Connectez les deux avec une boucle de rétroaction. Un processeur de signal numérique devrait pouvoir se verrouiller sur une cible d'image (nous avons un suivi de visage de base après tout) et détecter si l'image a changé. Le décalage est ensuite renvoyé à la commande de mouvement de l'objectif et l'objectif est décalé dans la direction opposée. L'astuce serait de détecter les changements de niveau de pixel. C'est pourquoi nous ne les avons pas encore, mais rien de ce que j'ai décrit ne semble physiquement impossible. Tant que l'objectif pointe vers la cible avec une précision suffisante, vous pourrez exposer toute la journée.
La raison pour laquelle je suis convaincu que cela fonctionnera est que cela a déjà été fait en quelque sorte. Les télescopes de nos jours ont des miroirs actifs / flexibles qui ajustent constamment leurs géométries pour stabiliser les turbulences atmosphériques et les distorsions du poids propre. Ils verrouillent également une cible et la suivent.
J'ai hâte d'acheter un objectif qui peut se stabiliser pendant une journée complète.
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