Se a volte il tuo filmato sembra come se lo avessi registrato durante un terremoto, non è colpa tua. Nessun video a mano sarà perfettamente stabile; anche gli scatti effettuati su un treppiede possono causare tremiti quando scatti con il teleobiettivo completo. Ma puoi bandire le vibrazioni negative dai tuoi programmi usando la stabilizzazione dell'immagine.
I sistemi di stabilizzazione dell'immagine possono ridurre notevolmente l'effetto mosso delle tue immagini; ma per usarne uno devi investire in una videocamera che ne includa uno. Quindi, prima di prendere in considerazione l'idea di farlo, vorrai sapere come funziona la stabilizzazione dell'immagine, se vale la spesa e quali sono le tue opzioni nella selezione di un sistema.
In questo articolo, esamineremo i tipi e le cause delle vibrazioni della fotocamera, i due metodi molto diversi per compensarle e un altro modo per controllare completamente le vibrazioni. Cominciamo con i perché delle vibrazioni della fotocamera.
Tutto sulle vibrazioni della fotocamera
Le immagini video tremano perché la videocamera che le ha riprese si stava muovendo; questo è abbastanza ovvio. Ma diversi tipi di movimento causano diverse specie di contrazioni.
La causa più comune di movimento è semplicemente il sistema muscolare umano. Teniamo le braccia ferme attraverso la tensione tra le serie opposte di muscoli, flessori ed estensori. Ciò si traduce in un continuo tiro alla fune:l'effetto è un movimento leggero ma costante avanti e indietro.
Per dimostrarlo, punta un dito su una parola in questa pagina, poi chiudi un occhio e studia il dito con l'altro. Vedrai che è semplicemente impossibile evitare che il dito si muova leggermente rispetto alla parola. La stessa cosa accade quando tieni in mano una videocamera.
La seconda causa principale delle vibrazioni della fotocamera è il movimento da un posto all'altro. Ogni volta che fai un passo, invii una piccola onda d'urto attraverso il tuo corpo che fa rimbalzare leggermente ciò che vedi. Non te ne accorgi perché il tuo cervello compensa l'immagine sobbalzata, ma la tua videocamera senza cervello registra diligentemente un'immagine che salta ad ogni passo stridente.
L'ultima grande fonte di vibrazioni dell'immagine è la vibrazione, una risonanza che provoca urti ripetuti a intervalli rapidi e regolari. La fonte di vibrazioni più comune sono i macchinari, ad esempio il motore di un'auto.
In alcune circostanze, potresti subire due o tre tipi di scosse contemporaneamente. Quando ti tieni per mano in un veicolo in movimento, ad esempio, devi affrontare contemporaneamente muscoli contrastanti, dossi sulla strada e vibrazioni del motore.
È importante comprendere i vari tipi di movimento. Come mai? Perché per funzionare bene, i sistemi di stabilizzazione dell'immagine utilizzano metodi diversi per smorzare diversi tipi di vibrazioni. Come vedremo a breve, i loro microchip di controllo sono più efficaci nel rilevare e compensare determinate frequenze e ampiezze di movimento. In altre parole, le probabilità che un movimento indesiderato trovi la sua strada nel tuo video dipende da quanto spesso accade e da quanto è forte.
Le frequenze di vibrazione più comuni sono comprese tra uno e 20 al secondo. In genere, un leggero tremore alla mano e al braccio cadrà tra tre e cinque cicli al secondo (cps). Il motore di un'auto stonato avanza a 1.200 giri/min. vibrerà a 20 c.p.s. (supponendo un ciclo di vibrazione per giro del motore).
Conseguenze pratiche
Il tipo di vibrazione della videocamera influisce sul tipo di oscillazione dell'immagine che ne risulta. Il movimento lento e leggero del braccio crea un leggero vacillamento che non è sempre sgradevole. Una vibrazione molto rapida e regolare farà sembrare l'intera immagine sfocata. Nel mezzo, una passeggiata o un giro accidentati possono creare un movimento irregolare che potrebbe in realtà far venire la nausea ad alcuni spettatori.
L'effetto sull'immagine dipende anche dalla lunghezza focale a cui hai impostato l'obiettivo della videocamera. Con un grandangolo estremo, la maggior parte delle vibrazioni della fotocamera sono accettabili o addirittura impercettibili. Ma con il teleobiettivo completo, ingrandisci il movimento della fotocamera insieme al soggetto. Se hai mai provato a tenere la mano mentre coprivi una partita di calcio o di baseball a distanza, sai che i risultati potrebbero sembrare come se stessi registrando da una barca a remi in mare aperto.
Un altro fattore influisce sulle vibrazioni della fotocamera:il peso e il design della videocamera. A parità di condizioni, le videocamere VHS full-size più pesanti tendono ad essere più stabili delle loro cugine VHS-C e 8 mm. Il motivo:semplice inerzia. Maggiore è il peso, maggiore è la forza necessaria per spostarlo.
Nel reparto di progettazione, le videocamere che consentono agli utenti di tenerle lontane dal viso sono più facili da mantenere stabili. Le tue mani e le tue braccia possono fungere da ammortizzatori, ma il bordo osseo intorno all'occhio che premi contro il mirino trasferisce ogni vibrazione dal tuo corpo alla fotocamera. D'altra parte, quando si preme una videocamera di dimensioni standard sulla guancia durante le riprese, il solido tronco del suo corpo aumenta la stabilità. Questo è uno dei motivi per cui la maggior parte degli operatori di ripresa ENG (raccolta di notizie elettroniche) preferisce ancora le unità telecamera di dimensioni standard.
Quindi, ora che abbiamo esaminato i tipi e le caratteristiche del movimento della fotocamera, possiamo vedere come diversi produttori cercano di compensarlo. Esistono due approcci di base:elettronico e ottico.
Stabilizzazione elettronica dell'immagine
Come suggerisce il nome, la stabilizzazione elettronica dell'immagine (EIS) riduce le vibrazioni manipolando elettronicamente l'immagine. Ecco come funziona EIS.
In una videocamera dotata di stabilizzazione elettronica dell'immagine, i circuiti di controllo non registrano l'intera immagine che colpisce il chip di rilevamento della luce della videocamera. Invece, registra circa il 90 percento dell'area del chip. Quando la fotocamera è ferma, quel 90 percento è centrato da sinistra a destra e dall'alto in basso, come puoi vedere nella Figura 1a. [[[Figura 1]]]
Ora supponiamo che la telecamera si muova a sinistra. Ciò fa sì che l'immagine si sposti sul lato destro del fotogramma registrato e il risultato è un'immagine traballante (Figura 1b).
Ma se la fotocamera ha EIS, le cose cambiano. Quando si urta la fotocamera, la parte utilizzata dell'area di lettura dell'immagine sul chip stesso si sposta elettricamente nella direzione opposta al movimento per compensare la quantità di movimento, seguendo così il soggetto dello scatto (Figura 1c).
Come fa la fotocamera a sapere quando e dove spostare la parte registrata dell'immagine del chip? Analizzando uno dei due diversi tipi di informazioni:1) cambiamenti nell'immagine stessa; oppure 2) cambia la posizione della videocamera. (Ogni particolare videocamera utilizza solo uno di questi due approcci.)
Analisi dell'immagine. Un metodo per rilevare il movimento della telecamera consiste nell'utilizzare un microchip per analizzare le modifiche da un campo dell'immagine all'altro. (Come sapete, un fotogramma video è costituito da due campi interlacciati.) Il circuito della telecamera include due "memorie di campo", ciascuna delle quali memorizza brevemente un campo. Cioè, una memoria memorizza il campo uno, poi il campo tre, quindi il cinque. L'altro ne memorizza due, quattro e poi sei e così via.
Fondamentalmente, il microchip cerca il movimento confrontando le aree selezionate del secondo campo in ogni fotogramma con le stesse aree del primo campo. Ecco cosa cerca:
- Se l'immagine in alcune aree differisce dal campo a al campo b, ma l'immagine in altre aree no, è il soggetto che si muove, non la fotocamera. Ad esempio, il soggetto attraversa l'inquadratura ma lo sfondo rimane fermo.
- Se l'immagine in tutte le aree differisce della stessa quantità, significa che l'intera immagine si sta spostando e ciò potrebbe significare vibrazioni della fotocamera.
Quindi, se il confronto dei due campi non mostra un cambiamento uniforme, il circuito EIS non fa nulla. In tal caso, il chip analizza la direzione del movimento e sposta il segmento attivo del CCD nella direzione opposta. Quando l'immagine si muove a zig-zag, si contorce, esattamente nella stessa misura.
Nota ciò che abbiamo detto prima:che un cambiamento uniforme su tutto il campo può significare vibrazioni della fotocamera. A volte grandi quantità di movimento possono essere causate, hai indovinato, dal movimento di un grande soggetto. Questo spiega il più grande svantaggio della maggior parte dei sistemi EIS:non possono distinguere tra il movimento della fotocamera e il movimento di un soggetto che riempie la maggior parte dell'inquadratura.
Rilevamento del movimento. Laddove alcuni sistemi EIS analizzano il cambiamento dell'immagine da un campo all'altro, altri rilevano e interpretano il movimento della telecamera stessa. Rilevatori di movimento minuscoli e sensibili segnalano ogni spostamento fisico della videocamera. Poiché non stanno affatto analizzando l'immagine, i sensori di movimento non si lasciano ingannare dal movimento del soggetto.
Ma possono comunque farsi ingannare. Cosa succede se la fotocamera si sta muovendo di proposito:panoramica, inclinazione o tracciamento? Cosa impedisce a uno schema EIS di rompere la gobba cercando di compensare i grandi movimenti della videocamera?
Chip per computer caldi e sfocati
"Logica fuzzy", ecco cosa. La logica fuzzy è un tipo speciale di set di istruzioni che consente a un computer di stimare. Normalmente un computer deve avere una situazione “se/allora/altrimenti” assolutamente perfetta per poter funzionare. Per un esempio molto semplificato, immagina un'auto controllata da un computer. Attraverso la sua programmazione il computer sa che se il semaforo è rosso, allora ferma l'auto; se la luce è diversa, continua. Al prossimo incrocio, il computer parla con un sensore in superficie:"La luce è rossa o no?"
"No", risponde il sensore e l'auto continua.
Ma al prossimo incrocio il computer chiede:"Rosso o no?" Il sensore segnala:"Non ci sono luci di stop qui".
"Quello non è rosso", dice il computer, e pilota l'auto in un incidente.
Ma con la programmazione in logica fuzzy, il computer potrebbe invece rispondere:"Nessuna luce? Ok, allora c'è qualcosa che si avvicina alla traversa?"
"No."
"Allora probabilmente va bene, quindi rischierò."
La logica fuzzy, in breve, consente a un computer che si trova di fronte a circostanze incerte di eseguire la sua ripresa migliore, che in una videocamera è una ripresa costante. Se l'intera immagine continua a cambiare in modo uniforme, il chip si rende conto che si tratta di movimento della fotocamera piuttosto che di vibrazione e non cerca di compensare.
La logica fuzzy è utile anche per rilevare e compensare diversi tipi di vibrazioni. Qui torniamo a frequenza e ampiezza. Analizzando e identificando il particolare tipo di scossa, il microchip può ottimizzarne la compensazione.
I primi tentativi di stabilizzazione dell'immagine erano limitati dal fatto che erano efficaci solo entro un ristretto intervallo di frequenze. Un sistema ottimizzato per i movimenti del braccio a quattro o cinque cicli al secondo non potrebbe rispondere abbastanza velocemente alle vibrazioni rapide. D'altra parte, un sistema progettato per smorzare le vibrazioni tendeva a reagire in modo eccessivo ai movimenti più lenti.
Nei sistemi di stabilizzazione odierni, tuttavia, i circuiti di controllo sono in grado di ottimizzare la risposta in base al tipo di vibrazione.
Sebbene abbiamo discusso di sensori di movimento, chip di controllo e logica fuzzy nel contesto della stabilizzazione elettronica dell'immagine, esattamente le stesse cose si applicano anche alla stabilizzazione ottica. Ma se il rilevamento e la programmazione sono essenzialmente gli stessi, la compensazione ottica è un approccio completamente diverso.
Stabilizzazione ottica dell'immagine
La stabilizzazione ottica dell'immagine funziona prima che l'immagine raggiunga il CCD, quindi non sono necessarie regolazioni elettroniche e l'immagine può riempire il 100 percento della superficie del chip.
In effetti, i sistemi ottici fanno il loro lavoro prima ancora che l'immagine entri nell'obiettivo della videocamera. In linea di principio, l'idea è semplice:posizionare un prisma ottico tra la scena e l'obiettivo per riportare l'immagine spostata al centro.
Semplice? Suuuu! Un prisma rifrange la luce lungo un solo asse; ma il tremolio dell'immagine varia all'infinito sia in direzione che in ampiezza. Nessun prisma singolo potrebbe compensare tutti i tipi di faretra e croma.
Così gli ingegneri di Canon hanno escogitato una soluzione ingegnosa:un prisma "morbido" il cui asse di rifrazione cambia quando lo pieghi. Per creare questo prisma variabile, posizionano due pezzi di vetro ottico con uno spazio vuoto tra di loro, racchiusi da un barilotto pieghettato a fisarmonica (vedi Figura 2).
[[[Figura 2 qui]]]
Riempono lo spazio tra gli elementi in vetro con un silicone liquido che ha un indice di rifrazione molto alto.
L'espansione del tubo a fisarmonica in qualsiasi punto attorno al suo bordo lo comprime sul lato opposto, il che cambia l'angolo tra gli elementi di vetro. Se lo pensi come un quadrante di un orologio, l'espansione del bordo alle nove inclina il vetro verso le tre; espandendosi alle dieci inclina il vetro verso le quattro e così via. Espandi leggermente il bordo per un angolo stretto; espandilo più completamente per un angolo più ampio.
Il risultato:un prisma il cui asse è infinitamente variabile su 360 gradi e il cui angolo di rifrazione è anch'esso variabile. In termini pratici, ciò significa che in qualsiasi modo un'immagine devia, il prisma può dirigerla indietro al centro del CCD.
Per vedere come funziona, guarda la Figura 3.
[[[figura 3 qui]]]
La figura 3a mostra l'immagine di un uomo e di una donna diretti da una lente su un CCD. (Ricordate che gli obiettivi della videocamera sono molto più complessi di questo semplice diagramma.) Nella Figura 3b, l'obiettivo è leggermente deviato verso il basso, quindi l'immagine si è spostata verso l'alto nell'inquadratura e ha cambiato posizione sul CCD. Il risultato viene visualizzato come immagine mossa.
La figura 3c mostra cosa succede quando si interpone il prisma variabile Canon. Espandendosi in alto quanto basta per compensare lo spostamento dell'immagine, il prisma rifrange l'immagine al centro del CCD. Di conseguenza, i soggetti non si spostano rispetto all'inquadratura e il tremolio dell'immagine viene effettivamente annullato.
Un breve viaggio laterale
Progettati per compensare le vibrazioni della fotocamera, sia i sistemi elettronici che ottici tentano di annullarne gli effetti dopo che si sono verificati. Un altro approccio alla stabilizzazione:in primo luogo, evitare che si verifichino vibrazioni della fotocamera. Invece di stabilizzare l'immagine, questo metodo cerca di stabilizzare la videocamera stessa.
Lo stabilizzatore per videocamera più famoso è lo Steadicam di Cinema Products, un uso ingegnoso del sistema a braccio a molla che smorza il movimento della videocamera. Le imbracature Steadicam a grandezza naturale per il lavoro cinematografico sono così grandi che gli operatori le indossano. E sebbene i risultati possano essere spettacolari – fluttuare con un attore attraverso una porta, su tre rampe di scale, lungo uno stretto corridoio e attraverso un'altra porta – richiedono notevole forza e destrezza per operare, insieme a molta pratica.
La Steadicam compensa le forti vibrazioni della fotocamera, ad esempio quando corri su per le scale. È in una lega completamente diversa dagli stabilizzatori d'immagine della fotocamera progettati per compensare le mani tremanti.
Tuttavia, negli ultimi anni Steadicam JR è diventato un popolare metodo di stabilizzazione. Progettata per fotocamere che pesano meno di quattro libbre, Steadicam JR opera facendo fluttuare il peso della fotocamera su un braccio oscillante esoscheletrico tenuto dall'operatore. Questo isola la telecamera dai movimenti dell'operatore.
Sebbene le Steadicam siano in realtà una fotocamera anziché stabilizzatori d'immagine, le abbiamo incluse brevemente qui per la prospettiva che offrono sui pro e contro dei metodi elettronici e ottici.
Pro e contro
Tutti e tre i metodi di stabilizzazione offrono una combinazione di caratteristiche positive e negative.
I sistemi di stabilizzazione elettronica sono compatti perché non aggiungono ingombro all'obiettivo e veloci perché non devono spostare fisicamente nulla. Tutto il sollevamento di carichi pesanti avviene elettronicamente, ad altissima velocità.
Sul lato negativo, molti sistemi elettronici sacrificano la qualità dell'immagine perché utilizzano solo il 90 percento del CCD. Di conseguenza, l'immagine deve essere ingrandita elettronicamente per riempire il restante 10 percento dell'inquadratura, con inevitabile perdita di nitidezza.
Per risolvere questo problema, i produttori stanno ora passando a chip sovradimensionati, in cui il 90 percento dell'area è uguale al 100 percento di un chip convenzionale. Il modello JVC GR-SZ7, ad esempio, offre EIS senza perdite grazie a un CCD che contiene 570.000 sensori!
Un altro problema con alcune unità è che la loro efficacia varia considerevolmente, a seconda delle frequenze smorzate.
I sistemi di stabilizzazione ottica non richiedono costosi CCD sovradimensionati perché utilizzano l'intera area del chip. I modelli che abbiamo visto, come la videocamera Canon ES1000 Hi8, vantano risultati straordinariamente coerenti su un'ampia gamma di frequenze di vibrazione. L'ES1000 smorza efficacemente le vibrazioni da 1 a oltre 20 cicli al secondo; tra tre e 15 c.p.s., il suo compenso è effettivo di oltre il 90 percento.
A dire il vero, i sistemi ottici pagano una piccola penalità in termini di peso e ingombro. E, almeno in teoria, non possono rispondere rapidamente come i sistemi elettronici perché devono spostare i componenti fisici dei loro prismi. Ma questi inconvenienti sono quasi impercettibili nell'uso effettivo della videocamera.
Per quanto riguarda la Steadicam JR, gli effetti che puoi ottenere con essa sono davvero notevoli, come se la tua videocamera stesse cavalcando il dorso di un uccello in picchiata. Sul lato negativo, è costoso come accessori (circa $ 400, prezzo al pubblico). E anche nella sua forma più piccola, aggiunge dimensioni e ingombro considerevoli.
Inoltre, alcuni utenti segnalano che l'unità ha una mente sconcertante quando si tenta di spostarla. Ma forse sarebbe più giusto dire che anche lo Steadicam più giovane richiede una buona dose di pratica per padroneggiarlo.
In generale, tutti e tre i sistemi aggiungono più o meno peso, costi e complessità al tuo outfit video. Ma la buona notizia è che funzionano alla grande! Confronta filmati simili girati sia con che senza stabilizzazione dell'immagine e vedrai l'ovvia differenza. (Per un rapporto approfondito sulle videocamere stabilizzate testate sul campo, vedere Stabilizzatori d'immagine di Robert J. Kerr in Videomaker dell'agosto 1993.)
Genealogie stabilizzatrici
La prossima domanda, quindi, è chi fa cosa? Dove vai per una fotocamera stabilizzata elettronicamente o per una con un sistema ottico? Ecco una carrellata informale di alcuni produttori e delle loro offerte di prodotti.
I sistemi elettronici di stabilizzazione dell'immagine sono disponibili da Hitachi, JVC, Panasonic e Mitsubishi.
Canon ha sviluppato il sistema ottico; la sua terza nuova e migliorata incarnazione appare in modelli come l'ES1000 menzionato in precedenza.
Per quanto riguarda Sony, beh, devi controllare ogni modello di fotocamera, perché questo produttore vende tre diversi sistemi:
- Le unità di prezzo più modesto utilizzano l'EIS con il classico sistema di analisi elettronica dell'immagine del campo.
- Migliora un po', troverai modelli come l'Hi8 TR400. Utilizza ancora EIS, ma con sensori di movimento della fotocamera invece dell'analisi sul campo.
- Lassù in cravatta bianca c'è il Sony Hi8 TR700, che utilizza la vera stabilizzazione ottica concessa in licenza da Canon.
E come se ciò non bastasse:si dice che il sistema ottico di Sony sia la prima generazione Canon, mentre Canon stessa è fino alla versione tre, come notato sopra.
Chi ne ha bisogno?
Quando tutto è stato detto e fatto, hai davvero bisogno della stabilizzazione dell'immagine?
La risposta breve:se fai molti video di sport o fauna selvatica, o qualsiasi altra cosa, se è per questo, parcheggi l'obiettivo a pieno teleobiettivo e lo tieni lì, scegli la stabilizzazione. Il miglioramento della stabilità dell'immagine sarà notevole.
Se le tue mani sono per natura un po' instabili (e ammettiamolo, la maggior parte di noi non è nata per essere neurochirurghi), probabilmente trarrai vantaggio dalla stabilizzazione dell'immagine a tutte le lunghezze focali dell'obiettivo.
Altrimenti, dai un'occhiata. Nel tuo accogliente negozio di video di quartiere, collega una videocamera stabilizzata a un grande monitor, imposta l'obiettivo zoom sul teleobiettivo completo e gioca con il sistema. Quindi spegni la stabilizzazione dell'immagine e controlla la differenza sul monitor.
Se decidi di volere uno schema di analisi del campo elettronico, verifica che la videocamera che scegli abbia un CCD sovradimensionato in modo da non sacrificare la risoluzione.
Sarebbe ironico, vero, se dovessi perdere la qualità dell'immagine in un reparto per ottenerla in un altro?
Il redattore collaboratore di videomaker Jim Stinson realizza video industriali, insegna produzione video professionale e scrive romanzi gialli.