تثبيت الصورة

تعمل خاصية تثبيت الصورة البصرية على إطالة سرعة الغالق الممكنة للتصوير اليدوي عن طريق تقليل احتمالية تشويش الصورة بسبب الاهتزاز خلال نفس وقت التعريض.

في تسجيل الفيديو المحمول باليد ، وبغض النظر عن ظروف الإضاءة، يعمل تثبيت الصورة البصري على تعويض الاهتزازات الطفيفة التي تظهر بشكل أكبر عند مشاهدتها على شاشة كبيرة مثل جهاز التلفزيون أو شاشة الكمبيوتر . ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

تستخدم الشركات المختلفة أسماءً مختلفة لتقنية تثبيت الصورة البصرية (OIS)، على سبيل المثال:

• تقليل الاهتزاز (VR) - نيكون (أنتجت أول عدسة مثبتة بصريًا ثنائية المحور، وهي عدسة تكبير 38-105 مم f /4-7.8 مدمجة في كاميرا نيكون زووم 700VR (الولايات المتحدة: زووم-تاتش 105 VR) في عام 1994) ^{[ 9 ] [ 10 ]}
• مثبت الصورة (IS) - قدمت كانون عدسة EF 75–300  mm f /4–5.6 IS USM في عام 1995. وفي عام 2009، قدمت أول عدسة لها (EF 100mm F2.8 Macro L) تستخدم مثبت صورة هجين رباعي المحاور .
• نظام منع الاهتزاز (AS) - مينولتا وكونيكا مينولتا (قدمت مينولتا أول مثبت صورة ثنائي المحور قائم على المستشعر مع كاميرا DiMAGE A1 في عام 2003)
• تقنية التثبيت البصري للصورة (OSS) - سوني (لكاميرات سايبر شوت وعدة عدسات ألفا ذات قاعدة التثبيت E )
• تثبيت الصورة البصري (OIS) – فوجي فيلم
• MegaOIS، PowerOIS - باناسونيك وليكا
• SteadyShot (SS)، Super SteadyShot (SSS)، SteadyShot INSIDE (SSI) - سوني (استنادًا إلى تقنية منع الاهتزاز من كونيكا مينولتا في الأصل، قدمت سوني نسخة ثنائية المحور كاملة الإطار لكاميرا DSLR-A900 في عام 2008 ومثبتًا خماسي المحاور لكاميرا ILCE-7M2 كاملة الإطار في عام 2014)
• التثبيت البصري (OS) – سيجما
• تعويض الاهتزاز (VC) - تامورن
• تقليل الاهتزاز (SR) – بنتاكس
• PureView – نوكيا (أنتجت أول مستشعر مثبت بصريًا للهواتف المحمولة، مدمج في Lumia 920 ) ^{[ 11 ]}
• تقنية UltraPixel – HTC (تتوفر ميزة تثبيت الصورة فقط في هاتفي HTC One (إصدار 2013) وHTC 10 (إصدار 2016) المزودين بتقنية UltraPixel. وهي غير متوفرة في هاتفي HTC One (M8) وHTC Butterfly S، اللذين يحتويان أيضاً على تقنية UltraPixel).

تستخدم معظم الهواتف الذكية المتطورة اعتبارًا من أواخر عام 2014 تقنية تثبيت الصورة البصرية للصور والفيديوهات. ^{[ 12 ]}

في تصميمات نيكون وكانون ، يعمل هذا النظام باستخدام عنصر عدسة عائم يتحرك عموديًا على المحور البصري للعدسة بواسطة مغناطيسات كهربائية. ^{[ 13 ]} يتم الكشف عن الاهتزاز باستخدام مستشعري سرعة زاوية كهرضغطية (يُطلق عليهما غالبًا مستشعرات جيروسكوبية )، أحدهما للكشف عن الحركة الأفقية والآخر للكشف عن الحركة الرأسية. ^{[ 14 ]} ونتيجة لذلك، يُصحح هذا النوع من مثبتات الصورة دوران محوري الميل والانعراج فقط، ^{[ 15 ] [ 16 ]} ولا يُمكنه تصحيح الدوران حول المحور البصري. تحتوي بعض العدسات على وضع ثانوي يُعاكس اهتزاز الكاميرا الرأسي فقط. يُفيد هذا الوضع عند استخدام تقنية التحريك البانورامي . تُفعّل بعض هذه العدسات هذا الوضع تلقائيًا، بينما تستخدم عدسات أخرى مفتاحًا على العدسة.

لتعويض اهتزاز الكاميرا أثناء تصوير الفيديو أثناء المشي، قدمت باناسونيك تقنية Power Hybrid OIS+ مع تصحيح خماسي المحاور: دوران المحور، والدوران الأفقي، والدوران الرأسي، والحركة الأفقية والرأسية. ^{[ 17 ]}

تُوفر بعض عدسات نيكون المزودة بتقنية الواقع الافتراضي وضعًا "نشطًا" للتصوير من مركبة متحركة، مثل سيارة أو قارب، يُفترض أن يُصحح الاهتزازات الأكبر من الوضع "العادي". ^{[ 18 ]} مع ذلك، قد يُنتج الوضع النشط المستخدم للتصوير العادي نتائج أقل جودة من الوضع العادي. ^{[ 19 ]} والسبب في ذلك هو أن الوضع النشط مُحسَّن لتقليل حركات السرعة الزاوية العالية (عادةً عند التصوير من منصة متحركة بسرعة عالية باستخدام سرعات غالق أسرع)، بينما يحاول الوضع العادي تقليل حركات السرعة الزاوية المنخفضة على مدى زمني وسعة أكبر (عادةً حركة الجسم واليد عند الوقوف على منصة ثابتة أو بطيئة الحركة باستخدام سرعات غالق أبطأ).

ينصح معظم المصنّعين بإيقاف تشغيل خاصية تثبيت الصورة (IS) في العدسة عند تركيبها على حامل ثلاثي القوائم، لأنها قد تُسبب نتائج غير دقيقة، وهي غير ضرورية في الغالب. تتميز العديد من عدسات تثبيت الصورة الحديثة (وخاصةً عدسات كانون الأحدث المزودة بهذه الخاصية) بقدرتها على اكتشاف تركيبها على حامل ثلاثي القوائم تلقائيًا (نتيجةً لانخفاض قراءات الاهتزاز بشكل ملحوظ)، وتعطيل خاصية تثبيت الصورة تلقائيًا لمنع حدوث ذلك، وما يترتب عليه من انخفاض في جودة الصورة. ^{[ 20 ]} كما أن هذه الخاصية تستهلك طاقة البطارية، لذا فإن تعطيلها عند عدم الحاجة إليها يُطيل عمر البطارية.

من عيوب تثبيت الصورة في العدسات تكلفتها العالية، إذ تتطلب كل عدسة نظام تثبيت خاص بها. كما أن بعض العدسات لا تتوفر بنسخة مزودة بهذه الميزة، وهو ما ينطبق غالبًا على العدسات ذات البعد البؤري الثابت السريع والعدسات واسعة الزاوية. مع ذلك، تُعد عدسة نوكتيكرون الأسرع المزودة بتثبيت الصورة، بفتحة عدسة f /1.2 . ورغم أن الميزة الأبرز لتثبيت الصورة تظهر مع الأبعاد البؤرية الطويلة، إلا أن العدسات العادية وواسعة الزاوية تستفيد منه أيضًا في ظروف الإضاءة المنخفضة.

يمكن تحريك المستشعر الذي يلتقط الصورة بطريقة تُعاكس حركة الكاميرا، وهي تقنية تُعرف غالبًا باسم تثبيت الصورة الميكانيكي. فعندما تدور الكاميرا، مُسببةً خطأً زاويًا، تُرسل الجيروسكوبات معلومات إلى المُشغّل الذي يُحرّك المستشعر. ^{[ 21 ]} يُحرّك المستشعر للحفاظ على إسقاط الصورة على مستوى الصورة، وهو دالة للبعد البؤري للعدسة المُستخدمة. تستطيع الكاميرات الحديثة الحصول تلقائيًا على معلومات البعد البؤري من العدسات الحديثة المُصممة لها. استخدمت مينولتا وكونيكا مينولتا تقنية تُسمى مُضادّة الاهتزاز (AS)، والتي تُسوّق الآن باسم SteadyShot (SS) في سلسلة Sony α، وتقنية تقليل الاهتزاز (SR) في كاميرات Pentax من سلسلتي K و Q ، وتعتمد هذه التقنية على مستشعر دقيق للغاية لمعدل الدوران الزاوي لاكتشاف حركة الكاميرا. ^{[ 22 ]} قدّمت أوليمبوس تقنية تثبيت الصورة مع هيكل كاميرا E-510 الرقمية ذات العدسة الأحادية العاكسة ، باستخدام نظام مبني على محرك الموجات فوق الصوتية (Supersonic Wave Drive). ^{[ 23 ]} تستخدم شركات تصنيع أخرى معالجات الإشارات الرقمية (DSP) لتحليل الصورة أثناء التصوير، ثم تحريك المستشعر وفقًا لذلك. كما يُستخدم تحريك المستشعر في بعض كاميرات فوجي فيلم، وسامسونج، وكاسيو إكسيليم، وريكو كابليو. ^{[ 24 ]}

تكمن ميزة تحريك مستشعر الصورة ، بدلاً من العدسة، في إمكانية تثبيت الصورة حتى على العدسات غير المزودة بتقنية التثبيت. وهذا يسمح بتطبيق التثبيت على العديد من العدسات غير المزودة بهذه التقنية، ويقلل من وزن العدسات وتعقيدها. علاوة على ذلك، عند تحسين تقنية تثبيت الصورة المعتمدة على المستشعر، يكفي استبدال الكاميرا فقط للاستفادة من التحسينات، وهو ما يُعد عادةً أقل تكلفة بكثير من استبدال جميع العدسات الموجودة في حال الاعتماد على تثبيت الصورة المعتمد على العدسة. بعض تطبيقات تثبيت الصورة المعتمدة على المستشعر قادرة على تصحيح دوران الكاميرا ، وهي حركة تحدث بسهولة عند الضغط على زر الغالق. لا يمكن لأي نظام يعتمد على العدسة معالجة هذا المصدر المحتمل لتشويش الصورة. ومن فوائد تعويض الدوران المتاح، قدرة الكاميرا على تصحيح الأفق المائل تلقائيًا في المجال البصري، شريطة أن تكون مزودة بميزان تسوية إلكتروني، مثل كاميرات Pentax K-7/K-5.

من أبرز عيوب تحريك مستشعر الصورة نفسه عدم استقرار الصورة المعروضة على عدسة الكاميرا. وبالمثل، فإن الصورة المعروضة على نظام التركيز التلقائي لاكتشاف الطور، غير المدمج في مستشعر الصورة، لا تكون مستقرة في حال استخدامه. لا تُشكل هذه مشكلة في الكاميرات التي تستخدم عدسة رؤية إلكترونية ، لأن الصورة المعروضة عليها تُؤخذ من مستشعر الصورة نفسه.

بعض الكاميرات، وليس جميعها، المزودة بخاصية تثبيت الصورة داخل الجسم، يمكن ضبطها يدويًا مسبقًا على بُعد بؤري محدد. يعمل نظام التثبيت فيها كما لو كانت العدسة ذات البُعد البؤري مُركّبة، مما يسمح للكاميرا بتثبيت العدسات القديمة، وعدسات الشركات المصنعة الأخرى. لا يُمكن تطبيق هذه الطريقة مع عدسات التكبير/التصغير، لأن بُعدها البؤري متغير. تقوم بعض المحولات بنقل معلومات البُعد البؤري من الشركة المصنعة لعدسة ما إلى جسم كاميرا شركة مصنعة أخرى. يمكن تعديل بعض العدسات التي لا تُبلغ عن بُعدها البؤري بإضافة شريحة تُبلغ عن بُعد بؤري مُبرمج مسبقًا إلى جسم الكاميرا. في بعض الأحيان، لا تُجدي أي من هذه الطرق نفعًا، ولا يُمكن استخدام تثبيت الصورة مع هذه العدسات.

يتطلب تثبيت الصورة داخل الكاميرا أن تتمتع العدسة بدائرة صورة أكبر، لأن المستشعر يتحرك أثناء التعريض، وبالتالي يستخدم جزءًا أكبر من الصورة. وبالمقارنة مع حركات العدسة في أنظمة تثبيت الصورة البصرية، فإن حركات المستشعر كبيرة جدًا، لذا فإن فعاليته محدودة بأقصى مدى لحركة المستشعر، بينما تتمتع العدسات الحديثة المزودة بتثبيت بصري بحرية حركة أكبر. تزداد كل من سرعة ومدى حركة المستشعر المطلوبة مع زيادة البعد البؤري للعدسة المستخدمة، مما يجعل تقنية إزاحة المستشعر أقل ملاءمة للعدسات المقربة الطويلة جدًا، خاصة عند استخدام سرعات غالق بطيئة، لأن مدى حركة المستشعر المتاح يصبح غير كافٍ بسرعة للتعامل مع زيادة إزاحة الصورة.

في سبتمبر 2023، أعلنت شركة نيكون عن إطلاق كاميرا Nikon Z f ، التي تتميز بتقنية Focus-Point VR الأولى من نوعها في العالم، والتي تُركّز محور تثبيت الصورة بتقنية تحريك المستشعر عند نقطة التركيز التلقائي، بدلاً من مركز المستشعر كما هو الحال في أنظمة تثبيت الصورة التقليدية بتقنية تحريك المستشعر. وهذا يسمح بتقليل الاهتزاز عند نقطة التركيز بدلاً من مركز الصورة فقط. ^{[ 25 ]}

تُبرز الاختلافات المعمارية بين الكاميرات الرقمية ذات العدسة الأحادية العاكسة (DSLR) والكاميرات عديمة المرآة المزايا المختلفة التي يوفرها كل نظام تثبيت لكل نظام كاميرا. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

في أنظمة الكاميرات الرقمية ذات العدسة الأحادية العاكسة (DSLR)، يتميز تثبيت الصورة القائم على العدسة بميزة كبيرة على تثبيت الصورة عبر تحريك المستشعر. ونظرًا لاعتماد كاميرات DSLR على محدد المنظر البصري (OVF) ووحدة ضبط تلقائي للصورة بتقنية الكشف الطوري (PDAF) منفصلة فعليًا عن مستشعر التصوير الرئيسي، فإن تحريك المستشعر عبر تحريك المستشعر يُحسّن الصورة النهائية فقط، دون تثبيت محدد المنظر البصري أو دعم نظام الضبط التلقائي للصورة. لهذا السبب، لم يُستخدم تثبيت الصورة عبر تحريك المستشعر على نطاق واسع في كاميرات DSLR الحقيقية (باستثناءات ملحوظة مثل كاميرا Pentax K-1 ^{[ 28 ]} ، أو كاميرات SLT ذات المرآة شبه الشفافة مثل Sony α99 II ^{[ 29 ]} ). في المقابل، يُصحح تثبيت الصورة القائم على العدسة المسار البصري قبل وصول الضوء إلى صندوق المرآة، مما يوفر صورة ثابتة عبر محدد المنظر البصري لتسهيل تأطير الصورة، ويُحسّن عملية ضبط التركيز من خلال توفير صورة أكثر وضوحًا لوحدة PDAF.

تُغيّر أنظمة الكاميرات عديمة المرآة هذه الديناميكية باستخدام مستشعر التصوير الرئيسي كمصدر وحيد للبيانات للتركيز التلقائي، وعرض الصورة في مُحدد المنظر الإلكتروني، والتقاط الصورة النهائية. في هذا النظام، يُؤدي تحريك المستشعر عبر تقنية إزاحة المستشعر إلى تثبيت المكونات الثلاثة جميعها في آنٍ واحد. يُقلل هذا إلى حدٍ ما من مزايا تثبيت الصورة المُعتمد على العدسة، مع أنه يبقى عمومًا الطريقة الأكثر فعالية من حيث تثبيت الصورة. تستخدم الكاميرات الحديثة كلاً من تثبيت الصورة المُعتمد على العدسة وتثبيت الصورة عبر إزاحة المستشعر لتحقيق تثبيت أفضل ^{[ 30 ]} . تُشير كانون عادةً إلى ما يُقارب 8 وقفات من التثبيت للكاميرات المزودة بنظام تثبيت الصورة داخل الجسم (IBIS)، و5.5 وقفات للكاميرات المُعتمدة على العدسة فقط ^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]} .

بدءًا من كاميرا باناسونيك لوميكس DMC-GX8 ، التي تم الإعلان عنها في يوليو 2015، ولاحقًا في كاميرا باناسونيك لوميكس DC-GH5 ، قامت باناسونيك، التي كانت في السابق تقوم فقط بتجهيز نظام تثبيت قائم على العدسة في نظام الكاميرات ذات العدسات القابلة للتبديل (من معيار Micro Four Thirds )، بتقديم نظام تثبيت يعتمد على إزاحة المستشعر ويعمل بالتنسيق مع النظام القائم على العدسة الحالي ("Dual IS").

في غضون ذلك (عام 2016)، قدمت أوليمبوس عدستين مزودتين بتقنية تثبيت الصورة، يمكن مزامنتهما مع نظام تثبيت الصورة المدمج في مستشعرات كاميرات مايكرو فور ثيردز من أوليمبوس ("Sync IS"). تتيح هذه التقنية زيادة في التعريض بمقدار 6.5 وقفات ضوئية دون تشويش في الصورة. ^{[ 34 ]} إلا أن هذه الميزة محدودة بحركة دوران سطح الأرض، التي تؤثر على مقاييس التسارع في الكاميرا. لذلك، وبحسب زاوية الرؤية، يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لوقت التعريض ثلث ثانية للقطات المقربة (بعد بؤري مكافئ 800 ملم في كاميرات 35 ملم)، وأكثر من عشر ثوانٍ بقليل للقطات واسعة الزاوية (بعد بؤري مكافئ 24 ملم في كاميرات 35 ملم ) ، وذلك في حال عدم مراعاة حركة الأرض في عملية تثبيت الصورة. ^{[ 35 ]}    

في عام 2015، أتاح نظام كاميرا سوني E أيضًا دمج أنظمة تثبيت الصورة في العدسات وهياكل الكاميرات، ولكن دون مزامنة درجات الحرية نفسها . في هذه الحالة، يتم تفعيل درجات التعويض المستقلة لتثبيت مستشعر الصورة المدمج فقط لدعم تثبيت العدسة. ^{[ 36 ]}

تُقدم كل من كانون ونيكون الآن كاميرات بدون مرآة كاملة الإطار مزودة بنظام تثبيت الصورة داخل الكاميرا (IBIS)، بالإضافة إلى دعمها لأنظمة تثبيت الصورة الخاصة بكل شركة. أول كاميرتين من كانون من هذا النوع، وهما EOS R و RP ، لا تحتويان على نظام IBIS، ولكن تمت إضافة هذه الميزة في الطرازات الأحدث والأكثر تطورًا R3 و R5 و R6 (وإصدارها الثاني MkII) وكاميرا R7 ذات مستشعر APS-C. مع ذلك، لا تحتوي كاميرا R8 كاملة الإطار وكاميرا R10 ذات مستشعر APS-C على نظام IBIS. جميع كاميرات نيكون كاملة الإطار ذات حامل Z - وهي Z5 و Z5II و Z6 و Z6II و Z6III و Z7 و Z7II و Zf و Z8 و Z9 - مزودة بنظام IBIS. أما كاميرات نيكون ذات مستشعر APS-C ( Z50 و Z50II و Z30 و Zfc ) فهي تفتقر إلى نظام IBIS وتعتمد على نظام تثبيت الصورة الموجود في العدسة.