Warp Stabilizer, Deshaker и proDAD Mercalli
Часть 1, теоретическая

Не хотелось бы тратить байты читателя на долгое вступление, вспомним лишь, что вопрос программной стабилизации видео постоянно волнует многих и многих пользователей, всерьёз занимающихся видеосъёмкой с последующим монтажом. Несколько лет назад похожее исследование, касающееся способов программной стабилизации, было уже проделано, но с тех пор изменилось многое: некоторые программы и плагины исчезли с рынка, устарели, потеряв поддержку со стороны разработчика (или это разработчик утратил к своим продуктам интерес?). Как бы то ни было, сегодня существует лишь несколько способов программной стабилизации видео. Мы рассмотрим три наиболее актуальных инструмента и проанализируем качество работы каждого.

Не секрет, что модули стабилизации видео существуют во многих современных любительских видеоредакторах. Эти программы широко известны под определением «комбайны», или «всё в одном». К сожалению, почти все эти программы не имеют тонких настроек экспорта, а если имеют, то в сильно урезанном виде (это сделано специально, дабы неопытный пользователь не пострадал от собственного незнания). По этой причине из данных программ нельзя экспортировать в тот формат и с такими настройками, какие требуются для последующего анализа картинки. Этот анализ требует наличия возможности вывода несжатого видео либо вовсе последовательности картинок, где каждый кадр записывается в виде графического файла. Далеко не каждый любительский видеоредактор способен на такие подвиги, а потому исследование модулей стабилизации, имеющихся в кухонных видеокомбайнах, мы отложим на несколько более позднее время. Однако те программы, которые мы хотим протестировать, вполне позволяют экспортировать в любом удобном виде и формате. Вот они, эти программные средства:

• Warp Stabilizer — фильтр для стабилизации, встроенный в After Effects CS 5.5;
• proDAD Mercalli — плагин для многих видеоредакторов;
• фильтр Deshaker для VirtualDub.

По техническим причинам сегодня не получится исследовать «слепую» стабилизацию, которую предлагает AviSynth — мощный инструмент, но, к сожалению, абсолютно лишённый «юзабилити» и доступный для понимания лишь тем, кто имеет способности к программированию.

Немалая часть жалоб в отношении работы программных стабилизаторов касается так называемой «мыльной» картинки. Она получается после того, как видео подверглось стабилизации. Попытаемся ответить на мучающий многих вопрос: насколько портится исходный кадр после его обработки различными стабилизаторами? Уточним — под словом «портится» мы будем понимать не только разрешение, но и чёткость деталей.

Заранее выдвинем предположение, что эта самая чёткость деталей непременно должна снизиться. Ведь программа, стабилизирующая картинку, не просто высчитывает траекторию перемещения плоскости кадра, основываясь на анализе движения в видео. Беда совсем в другом: после стабилизации обычно требуется увеличить кадр, растянув его до заданных размеров, с целью скрыть пляшущие бордюры. Почему и как это происходит, можно увидеть в следующем ролике:

Вы могли видеть, что эту раздражающую чёрную кайму удалось скрыть за пределами экрана лишь после того, как видеокадр был увеличен до 115% от исходного размера. Будет логичным предположить, что и чёткость границ объектов снизилась соответствующим образом, примерно на 15%…

Но прежде, чем проверять это, следует хорошенько прикинуть: что мы будем использовать в качестве исходного материала для такого тестирования? Сразу же вспоминается пресловутая тестовая таблица, с помощью которой удобно определять истинную разрешающую способность видеокамер. Однако нам требуется не статичная таблица, а пляшущая по кадру. Так, словно кто-то снимал её с рук. Нет ничего проще: такая съёмка легко имитируется. Кадру с таблицей мы присвоили фильтр, заставляющий картинку дрожать (плагин Sapphire Shake). Степень виртуального тремора руки подбиралась экспериментально: трое человек произвели съёмку настоящей бумажной таблицы с рук при небольшом зуммировании, после чего полученные кадры были проанализированы «на глаз». В результате такого короткого исследования была выведена средняя степень тремора среднестатистической человеческой руки, а также угол, на который камера при съёмке отклоняется от оси оптической системы. С похожими параметрами и был создан этот конечный тестовый ролик.

Поскольку среди читателей данной статьи мы желаем видеть возможно большее количество новичков, желающих приобщиться к «таинству» стабилизации видео, то следует уделить несколько абзацев краткому описанию работы с тремя представленными программами, а именно: как применять данный фильтр либо плагин, какие кнопки нажимать, да и вообще — есть ли у них кнопки?

Warp Stabilizer

Предельно простое решение: на клипе, который требуется стабилизировать, нужно нажать правой кнопкой мыши, после чего выбрать из выпадающего меню пункт Stabilize Motion.

Warp Stabilizer мгновенно присвоится данному клипу, и в панели Effect Control вы увидите уже работающий фильтр. Для достаточно мощного ПК работа этого фильтра практически незаметна, фильтр потребляет крайне мало компьютерных ресурсов. Правда, и работает он долго. Очень долго. В разы дольше (а то и в десятки раз), чем оба следующих программных решения.

Вкратце о параметрах, существенно влияющих на метод стабилизации:

• Result — содержит два пункта: Smooth Motion и No Motion (плавное движение и отсутствие движения). Стабилизация ведётся соответственно установке: либо камера продолжает плавно двигаться, либо застывает на месте, если это возможно;
• Method — состоит из четырёх пунктов, которыми определяются направления, по которым программа должна отслеживать движение. В подавляющем большинстве случаев рекомендуется оставить настройки по умолчанию;
• Framing — имеющиеся здесь четыре параметра определяют судьбу той самой знакомой нам чёрной рамки, пляшущей по краям отстабилизированного клипа. В зависимости от выбора пользователя эта дёргающаяся рамка либо останется в конечном видео, либо обрежется вместе с увеличением картинки до полного заполнения кадра. Существует и ещё один метод: заполнение пустого места, которое обрезалось ввиду стабилизации, соседними пикселями. Такой способ подходит для более-менее статичного видео — например, говорящей головы, снятой на однородном фоне. Если же ролик, требующий стабилизации, имеет много движения, то результат такого синтеза выглядит, как правило, грубо и неаккуратно, ведь программе неоткуда взять несуществующее изображение. В итоге видео напоминает колоду карт, небрежно разбросанных рубашкой кверху.

Нужно отметить один несущественный, но раздражающий недостаток реализации фильтра Warp Stabilizer в After Effects. Мало того, что работает этот фильтр крайне медленно… Дело в том, что созданная программой траектория движения плоскости кадра и прочие параметры — все эти данные сохраняются непосредственно в проекте. Из-за этого файл проекта значительно увеличивается в объёме, и чем выше продолжительность стабилизированного ролика, тем более распухает объём файла. И, соответственно, дольше происходит сохранение файла проекта или его открытие.

Первое — и, пожалуй, главное — как открыть видео в VirtualDub? Не нужно обладать телепатическими способностями, чтобы предвидеть этот вопрос, который 100-процентно возникнет у любого владельца современной видеокамеры. Уже слышим: фанаты VirtualDub яростно нагромождают штабели способов открыть MTS или MOV для редактирования; все эти способы вполне работоспособны, за одним исключением… Чтобы овладеть искусством сращивания форматов видео с данным бесплатным программным обеспечением, недостаточно быть фанатом. Требуется знать и уметь применять множество факторов, влияющих на успех дела. Установить в систему нужные сплиттеры, либо в VirtualDub — плагины, или написать некие скрипты, после чего пошагово выполнить в точном порядке определённые действия, и, при везении (хорошей подготовке), файл всё-таки откроется. Правда, при этом имеется риск недополучить некоторые функции, да и при экспорте могут поджидать очередные затруднения… А потому…

А потому тем, кто не желает связываться с ненужными знаниями, проще всего обойти эту гору стороной: перед работой перекодировать нуждающееся в стабилизации видео в формат, понятный для VirtualDub без применения высокоинтеллектуального колдунства. Идеально подойдёт несжатое видео (но «весит» оно — ого-го!) либо сжатое lossless-кодеком (lossless — сжатие без потерь). При этом используемый кодек обязательно должен быть установлен в системе и доступен VirtualDub-у (обязательно проверить!). Так, в рамках подготовки данной статьи использовался бесплатный Lagarith Lossless Codec (правда, впоследствии оказалось, что видео, перекодированное в него, приобрело блекловатый вид в сравнении с оригиналом — что ж, будет наукой на будущее).

После того, как нужный файл открылся в VirtualDub, требуется присвоить ему фильтр Deshaker. Он прячется в списке фильтров, который вызывается командой Video — Filters — кнопка Add.

Найдя нужный фильтр в списке и нажав ОК, мы увидим окно настроек Deshaker-а. Подробно их описывать нет никакой нужды, это сделано в упоминавшейся статье. Наиболее важными имеющимися тут кнопками можно считать кнопки с названиями Pass 1 и Pass 2. Верно, о так называемом юзабилити разработчики бесплатного ПО вряд ли задумываются — им не до этих мелочей. Поэтому работа с данным фильтром заключается в постоянном участии пользователя. Так, при нажатой кнопке Pass 1 фильтр Deshaker не стабилизирует видео, а всего лишь анализирует движение в кадре, записывая в лог-файл траекторию движения плоскости кадра. Убедившись, что эта кнопка нажата, следует закрыть окно настроек фильтра и вернуться в VirtualDub.

Следующий шаг: если ползунок находится не в самом начале таймлинии, то обязательно перемотать его туда (это крайне важно!) и запустить воспроизведение. Но и запустить не абы как, а только и только предназначенной для этого кнопкой — на следующем скриншоте она обведена красной рамкой.

Начавшееся воспроизведение будет сопровождаться отображением векторов движения и прочих данных, которые фильтр «отлавливает» по ходу работы и записывает в лог-файл. Процессор в это время задействуется не больше чем на половину возможностей каждого ядра — это, в общем-то, неплохо, особенно в сравнении с Warp Stabilizer. Скорость анализа видео Full HD составила в среднем 7-10 кадров в секунду.

По окончании воспроизведения (анализа) нужно опять вернуться к списку фильтров (Ctrl+F), открыть окно настроек фильтра Deshaker и утопить кнопку с надписью Pass 2. Наконец, не забудьте изменить параметр, отвечающий за появление в видео чёрных бордюров. По умолчанию этот параметр выставлен так, что допускает появление в кадре пляшущего бордюра. Это совершенно не подходит нам, а посему изменим неправильные «умолчальные» значения. Как видим, здесь присутствует аж четыре способа скрыть чёрную кайму — что ж, придётся экспериментировать, подбирая лучший из них.

Осталось закрыть окно, вернуться в VirtualDub и — наконец-то! — экспортировать отстабилизированный клип в новый видеофайл или графическую последовательность. При экспорте программа станет учитывать информацию, хранящуюся в созданном лог-файле, поэтому итоговый клип будет иметь соответствующую стабилизацию.

proDAD Mercalli

Этот плагин прячется в копилке эффектов и фильтров той программы, в которую установлен. Мы приведём пример работы с плагином в Adobe Premiere pro CS 5.5. Для присвоения клипу данного плагина необходимо найти его в списке фильтров и перетащить на требуемый ролик.

В автоматически появившемся окне имеются настраиваемые параметры, отвечающие за метод и способ стабилизации видео. Как и в случае с Warp Stabilizer, здесь в подавляющем большинстве случаев не требуется никакого вмешательства пользователя. Забегая вперёд, отметим, что разработчик вполне грамотно выставил «умолчальные» настройки, как наиболее удовлетворяющие в подавляющем большинстве случаев. Единственный крайне важный момент: обязательно убедитесь, какой параметр выставлен в пункте Video Format (самый нижний пункт в правой панели, которая открывается флажком Further Settings ->>). Так, если вы обрабатываете прогрессивное видео, то и параметр должен быть выбран соответствующий. По умолчанию здесь установлен формат Upper Field First, означающий интерлейсное видео с верхним первым полем. Такое видео наиболее распространено, и в большинстве случаев нет нужды трогать даже этот пункт.

Нажатие кнопки ОК запускает процесс анализа движения. Работает плагин довольно шустро, отщёлкивая по 30-50 кадров прогрессивного видео Full HD в секунду (правда, и ПК, на котором мы «гоняли» этот плагин, нельзя назвать старым увальнем — Intel Core i7-870 с 8 ГБ оперативной памяти DDR3).

Характерный момент, делающий разработчикам плагина честь: Mercalli настолько полно использует все имеющиеся ядра центрального процессора, что тот, разогревшись за 10-15 секунд работы, начинает истошно выть своим вентилятором в попытках охладиться.

Зачем стабилизация нужна в смартфонах и почему ее наличие важно для фотографии и видеозаписи

Камера смартфона состоит из множества компонентов, от датчиков и объективов до систем лазерной фокусировки. И все чаще стабилизация изображения становится одной из основополагающих функций камеры.

Стабилизация изображения, как ни странно, важна для стабилизации ваших изображений. Без нее ваши снимки получаются размытыми, а видео выглядят так, будто второсортное кино 80-х. Видите ли, затвор камеры должен быть открытым, чтобы захватывать свет. Пока это происходит, малейшее движение может испортить весь кадр. Это особенно актуально, когда затвор открыт в течение длительного времени, например, при съемке в темноте.

Поскольку в наших смартфонах все чаще появляются HDR и ночные режимы, стабилизация изображения превратилась из роскоши в необходимость. Практически все смартфоны обеспечивают стабилизацию изображения как минимум на одной камере и делают они это разными способами. В этом материале мы расскажем про них.

Оптическая стабилизация изображения (OIS)

OIS — это аппаратное решение, использующее микроэлектромеханический (MEMS) гироскоп для определения движения и соответствующей настройки системы камеры. Например, если вы держите свой смартфон, и ваша рука слегка смещается влево, система OIS заметит это и немного сместит камеру вправо.

Это аппаратное решение не требует обрезки изображения, а это означает, что для захвата фотографии в телефоне используется полное считывание с датчика. В результате вы получите видео с нулевым искажением, поскольку пропадает «эффект желе», возникающий при цифровой стабилизации. OIS также делает видео намного более естественным, так как не применяется цифровая обработка.

Оптическая стабилизация максимально полезна для съемки видео или фотографий. Она особенно хороша в условиях слабого освещения, когда затвор камеры открыт дольше. Из-за отсутствия оптической стабилизации фотографии могут получаться размытыми даже из-за небольшого движения рукой.

При включенном OIS незначительные колебания нивелируются, что позволяет делать более четкие фотографии. То же самое касается телеобъективов, где малейшее дрожание усиливается из-за гораздо более широкого поля зрения.

Электронная стабилизация изображения (EIS)

EIS — это попытка сделать то, что делает OIS, но без физического оборудования. Этот вид стабилизации работает при помощи акселерометра вашего смартфона для обнаружения небольших движений. Программное обеспечение камеры считывает эти движения и выравнивает каждый кадр. Для изображений это особенно важно при съемке HDR и в ночном режиме, когда камера делает несколько снимков за короткий промежуток времени.

При записи видео программа найдет точку высокой контрастности и попытается удержать эту точку в той же части кадра. Более современные EIS используют машинное обучение для обнаружения объекта и, соответственно, его «захвата».

Обычный компромисс с использованием EIS заключается в том, что иногда электроника создает всем известный «эффект желе», делает видео не совсем естественными.

Возможно, самым большим недостатком электронной стабилизации является обрезание изображения. Когда EIS включен, картинка становится немного обрезанной на выходе.

Края изображения с сенсора камеры используются как буферная зона. Стабилизированное изображение можно перемещать в пределах этого поля, сохраняя объект в кадре. Без буферной зоны края изображения обрезались бы более заметно.

Гибридная стабилизация изображения (HIS)

HIS, следуя из названия, представляет собой комбинацию OIS и EIS. Это хорошее комплексное решение. OIS обеспечивает базовую аппаратную стабилизацию, а затем используется EIS для дальнейшего сглаживания видеоматериала.

Благодаря наличию OIS фактор «кропа» EIS не обязательно должен быть высоким. Буфер по краям изображения может быть меньше, что приводит к более тонкому кадрированию и меньшему влиянию на конечный кадр.

Для фото нет никакой пользы от гибридной системы. OIS обеспечит беспроблемную съемку во всех желаемых сценариях. Хотя EIS может быть включен для дополнительной стабилизации с HDR и многократными ночными снимками.

Если вам интересны результаты работы HIS, вот пример Pixel 2 от Google, который был первым флагманом на Android, использующим гибридную систему OIS и EIS:

Если и HIS вам недостаточно, изображения все еще размыты, а видео дергается, то единственным решением данной проблемы будет покупка ручного стабилизатора.

Как стабилизировать видео на компьютере

Под редакцией Кручины Валерии

20 Февраля 2020

Тряска камеры – первый враг любого фотографа и видеооператора. Существует множество способов избежать дрожания в кадре: использование штативов, оптических и цифровых стабилизаторов, а также программной стабилизации видео.

Штативы

Лучший способ избежать тряски камеры – штативы и стедикамы, которые созданы, чтобы механически уменьшить колебания при съемке. Первые призваны зафиксировать камеру в неподвижном положении, а вторые – стабилизировать ее во время движения.

Оптические и цифровые стабилизаторы

Стабилизировать видео в процессе съемки вам поможет стабилизатор видео в вашей камере. Оптический стабилизатор позволяет избежать сдвигов изображения между кадрами и размытости в рамках одного кадра – благодаря системе гироскопов и компенсирующей линзе. В цифровом стабилизаторе изображение корректируется при помощи запаса свободных пикселей, которые используются для компенсации смещения камеры. У цифровых стабилизаторов есть ряд недостатков по сравнению с оптическими – в частности, при плохой освещенности получается изображение низкого качества.

Программная стабилизация

Предыдущие способы применяются в процессе съемки. Но что делать, если видео уже снято, а его качество оставляет желать лучшего? Вы можете улучшить качество снятого видео при помощи программной стабилизации. Механизмы действия программного и цифрового стабилизаторов во многом схожи. Чтобы стабилизировать видео программными средствами, его приходится обрезать по краям. Это приводит к потере качества изображения. Тем не менее эффект от программной стабилизации гораздо лучше, чем от цифровой. Многократный анализ изображения и оптимальное сглаживание траектории движения камеры эффективно устраняет рывки. Программная стабилизация видео эффективна в случаях, когда по краям кадра нет значимых деталей. Поэтому использование программы следует предусматривать заранее и снимать видео с меньшим приближением, чем вы хотели бы получить в итоге.

При съемке без штатива картинка часто получается дрожащей и размытой, видео выглядит непрофессионально. Однако не спешите отчаиваться и удалять отснятый материал! Видеоредактор Movavi поможет стабилизировать дрожащее изображение. Вам нужно только скачать приложение и следовать нашей инструкции.