如果您曾经尝试在走路时在手机上拍摄视频，您就会知道保持图像静止是很棘手的。有一些巧妙的技术旨在减少这种摇晃的凸轮效应，并且有两种不同的方法来实现它。
光学图像稳定来自静态摄影领域，使用镜头内部的复杂硬件机制来保持图像静止并实现清晰的捕获。它已经存在了很长时间，但已经适应了视频，最近又被小型化为智能手机。数字图像稳定更像是一种软件技巧，就像“数字变焦”一样，但反过来，主动选择传感器上图像的正确部分，使其看起来像主体和相机移动较少。让我们来看看它们是如何工作的，以及它们是如何应用于最新的摄影小工具的。
光学图像稳定：镜头的稳定器
How-To Geek已经有一篇文章解释了光学图像稳定的工作原理。但为了完整起见，我们将总结一下：光学图像稳定，简称OIS，也称为“IS”或“减震”（VR，与虚拟现实无关），具体取决于相机的品牌，完全与硬件有关。
具有光学图像稳定功能的相机镜头具有内部电机，当相机聚焦并记录镜头时，该电机物理移动镜头内的一个或多个玻璃元件。这会产生稳定效果，抵消镜头和相机的运动（例如，操作员的手的颤抖），并允许记录更清晰、更不模糊的图像。反过来，这允许在较弱的光线下或较低的光圈值下拍摄照片，同时仍然清晰。
这些东西的工程是惊人的。它是外部硬件的超小版本，例如斯坦尼康等系统上使用的多轴万向节 - 您可能在体育赛事或电影场景中看到的那些大型肩扛式相机支架。镜头内或相机内稳定系统的结果并不像外部陀螺稳定器那样引人注目，但它们仍然令人印象深刻。配备光学图像稳定功能的镜头的相机可以在较低的光线水平下比没有光学图像的相机捕捉更清晰的静止图像，并且使用相同的技术可以稍微改善在手持相机上录制视频的模糊、抖动效果。最大的缺点是光学图像稳定需要镜头中的大量额外组件，而配备OIS的相机和镜头比不太复杂的设计贵得多。
光学防抖过去仅限于高端静态相机和摄像机。但是这项技术已经迭代得足够多，你现在可以在消费级数码单反相机和无反光镜相机中获得它。它甚至被缩小了，以便OIS镜头可以放入智能手机摄像头模块中。是的，这意味着在一些智能手机中有一个微小的、移动的玻璃元件，厚度不到半英寸。如果您的手机有 OIS 镜头，您可以将顶端放在耳朵上，稍微摇晃一下，甚至可以听到后置摄像头模块中的稳定元件嘎嘎作响。（嗯，不过，不要做得太难。
这是手机摄像头模块的微小OIS元素的示例。请注意镜头组件的顶部如何独立于下方的图像传感器移动。
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对于更小的镜头和传感器，手机上的OIS功能不如大型相机上的功能。但它仍然可以帮助您拍摄更清晰的照片和更少的抖动视频。一些具有光学图像稳定功能的著名手机设计包括iPhone 6 +及更高版本，三星Galaxy S7及更高版本，LG G系列和谷歌的Pixel 2。
手动图像稳定：裁剪视频以稳定它
数字图像稳定全部在软件中完成。如果您熟悉光学变焦和数字变焦之间的区别（即，放大图像上的像素而不改进它们），那么它就是相似的。但数字防抖对视频的影响要直接得多，更可衡量。
要稳定晃动的预先录制的视频，您可以裁剪出边框上每帧“移动”的部分，从而使视频看起来更稳定。这是一种视错觉：当视频晃动时，图像每一帧的裁剪都会被调整以补偿晃动，你“看到”了视频的平滑轨迹。这需要放大图像帧（并牺牲图像质量）或缩小帧本身（导致具有黑色边框的较小图像四处移动）。
患者视频编辑人员可以逐帧手动完成录制。这是《星球大战》第七集的一个短镜头的戏剧性例子。
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这是一个夸张的裁剪稳定效果示例，但它显示了相对于主体（船）或背景在视频帧周围移动图像如何产生更平滑的视频。以下是具有真实世界主题的更典型示例的集合。
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数字图像稳定：为您裁剪视频
通过添加高级软件，计算机可以自动将这种裁剪和移动技术应用于视频。Adobe Premiere，Final Cut Pro和Sony Vegas等视频编辑软件可以做到这一点，通常通过少量裁剪或缩放全尺寸视频并逐帧动态稳定来达到效果。下面是在 Final Cut Pro 中对视频执行的自动防抖效果的示例（如果尚未设置，请跳到 3：34）。
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就像光学图像稳定一样，这种后处理软件变得越来越便宜和分散。甚至可以使用内置于某些免费视频服务（如YouTube和Instagram）中的基本缩放和裁剪稳定功能。这种效果的应用程度是有限制的，因为它需要放大以补偿相机的抖动，而不会在视频帧边缘显示黑色区域。放大的次数越多，最终视频的质量就越低。请注意，由于稳定效果所需的裁剪，以下视频的稳定素材（顶部）的帧小于原始非稳定视频（底部）的全帧。
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这就是将图像稳定应用于现有视频的方式。现在，结合移动和裁剪稳定技术，拍摄视频时静态相机传感器的像素网格上的一点额外空间，以及检测图像部分及其运动的超高级软件，您可以在录制视频时自动进行稳定！该软件将每一帧的整个图像记录在相机的传感器上，自动感知相机相对于主要主体和背景的抖动情况，并将视频裁剪为4K或1080p大小，同时移动图像以补偿相机本身的移动。
这就是“数字图像稳定”的含义：在相机中自动立即将裁剪工具应用于视频，而无需在录制视频后使用额外的软件。
这项技术在镜头机构中不需要任何额外的活动部件，使其制造成本更低。它在技术上不如光学稳定镜头有效，因为您需要更先进的计算机化处理来实时应用裁剪工具。但是，通过硬件和软件的正确组合，效果可能是巨大的。以下是新款 GoPro 7 系列中最新数字图像稳定技术的视频。
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请注意，GoPro 7与其前辈一样，相机本身没有任何移动稳定部件，上面的视频也没有使用Premiere或Final Cut等额外软件进行稳定。所有这些视频都是直接从相机拍摄的，并自动应用裁剪以补偿晃动和振动。它并不完美——例如，它不足以完全消除自行车下楼梯的抖动，它会在视频帧上放置大约 10% 的裁剪。但与非稳定相机相比，这是一个令人印象深刻的改进，无需OIS或仅软件稳定所需的费用或时间。自 Hero 5 系列以来，GoPro 一直具有相机内数字图像稳定功能，其他运动相机也提供此功能。
数字图像稳定也可以应用于手机上的视频。谷歌在最初的Pixel上使用了一个纯软件系统（称为“EIS”，用于“电子图像稳定”），现在大多数高端手机至少应用了一定程度的数字稳定，无论是否明确。三星指出，在Galaxy Note 8，Galaxy S9和Galaxy S9 +上，同时使用光学和数字图像稳定功能。但数字图像稳定有一个很大的缺点：与光学稳定系统不同，它不能应用于静止图像。由于数字图像稳定依赖于裁剪一系列静止视频帧，因此它一次不适用于单个视频帧。
