GoPro HyperSmooth

GoPro HyperSmooth — это технология цифровой стабилизации изображения, разработанная компанией GoPro (включена в реестр иностранных агентов по решению Минюста РФ от 2022 года) и впервые внедрённая в экшн-камеры серии HERO7 Black в 2018 году. Технология предназначена для сглаживания дрожания и рывков видеозаписи, возникающих при съёмке в движении, без использования механических подвесов (стабилизаторов). HyperSmooth основана на комбинации аппаратных датчиков (гироскопа и акселерометра) и алгоритмов прогнозирования движения, что позволяет достигать качества стабилизации, сопоставимого с работой механических стабилизаторов.

История развития

Технология HyperSmooth была представлена в сентябре 2018 года вместе с камерой GoPro HERO7 Black. До этого GoPro использовала более простую цифровую стабилизацию, которая имела заметные ограничения: сильное кадрирование (кроп), потерю детализации и артефакты при резких движениях. HyperSmooth стала первым решением в своём классе, которое обеспечило плавность записи без необходимости внешнего оборудования.

HyperSmooth 1.0 (HERO7 Black)

Первая версия технологии работала на частоте 1000 измерений в секунду с гироскопа, что позволяло предсказывать траекторию движения камеры и компенсировать дрожание. Стабилизация применялась ко всем режимам съёмки, включая 4K при 60 кадрах в секунду. По заявлениям GoPro, HyperSmooth 1.0 обеспечивала плавность, сравнимую с использованием ручного стабилизатора Karma Grip (снят с производства в 2019 году).

HyperSmooth 2.0 (HERO8 Black, 2019)

В HERO8 Black технология была улучшена за счёт увеличения частоты опроса датчиков до 2000 раз в секунду. Это позволило точнее компенсировать высокочастотные вибрации (например, от мотоцикла или велосипеда). Появился режим Boost (усиленная стабилизация), который дополнительно увеличивает кроп для подавления сильной тряски, но снижает угол обзора.

HyperSmooth 3.0 (HERO9 Black, 2020)

Версия 3.0 получила поддержку технологии Horizon Leveling (выравнивание горизонта), которая автоматически поворачивает изображение, чтобы линия горизонта оставалась ровной при наклонах камеры до 45 градусов. Это стало возможным благодаря использованию данных с акселерометра и гироскопа, а также дополнительному программному кадрированию. В режиме Boost угол выравнивания увеличивался до 45 градусов, в обычном режиме — до 27 градусов.

HyperSmooth 4.0 (HERO10 Black, 2021)

С выпуском HERO10 Black, оснащённой процессором GP2, технология HyperSmooth 4.0 получила поддержку съёмки в 5,3K при 60 кадрах в секунду и 4K при 120 кадрах в секунду. Улучшилась работа в условиях низкой освещённости: алгоритмы стали лучше разделять движение камеры и движение объектов в кадре, что снизило эффект «желеобразного» изображения (rolling shutter). Horizon Leveling стал доступен при наклонах до 45 градусов во всех режимах стабилизации.

HyperSmooth 5.0 (HERO11 Black, 2022)

В HERO11 Black, использующей новый сенсор с соотношением сторон 8:7, HyperSmooth 5.0 позволила использовать полный кадр сенсора для стабилизации, что уменьшило кроп и сохранило широкий угол обзора. Появился режим HyperView — максимально широкий угол с применением цифровой коррекции дисторсии. Horizon Leveling был расширен до 360-градусного вращения (камера может вращаться вокруг оси, но горизонт остаётся ровным). В режиме Boost угол выравнивания увеличился до 72 градусов.

HyperSmooth 6.0 (HERO12 Black, 2023)

Версия 6.0, представленная в HERO12 Black, получила поддержку HDR-видео (High Dynamic Range) со стабилизацией. Это стало возможным благодаря новому алгоритму, который обрабатывает два экспонированных кадра одновременно. Horizon Leveling теперь работает при наклонах до 360 градусов во всех режимах, включая съёмку с максимальным разрешением 5,3K. Улучшена работа в режиме замедленной съёмки (4K при 120 кадрах в секунду).

Принцип работы

Технология HyperSmooth использует комбинацию аппаратных и программных методов:

1. Сбор данных с датчиков: Гироскоп измеряет угловую скорость вращения камеры (три оси), а акселерометр — линейное ускорение. Данные снимаются с частотой от 1000 до 2000 раз в секунду в зависимости от поколения.
2. Прогнозирование движения: Алгоритм на основе данных с датчиков предсказывает траекторию движения камеры на несколько миллисекунд вперёд. Это позволяет компенсировать дрожание до того, как оно станет заметным в кадре.
3. Цифровое кадрирование: Изображение с сенсора обрезается (кроп) для создания буферной зоны. Камера смещает этот кадр в противоположную сторону от движения, компенсируя тряску. Величина кропа варьируется в зависимости от режима стабилизации (обычный или Boost).
4. Выравнивание горизонта: Дополнительный алгоритм, использующий данные с акселерометра, определяет направление силы тяжести и поворачивает изображение так, чтобы линия горизонта оставалась горизонтальной.

Режимы работы

HyperSmooth предлагает два основных режима стабилизации, доступных в меню камеры:

• Стандартный (On): Обеспечивает базовую стабилизацию с минимальным кропом. Подходит для большинства сценариев съёмки (ходьба, бег, съёмка с рук).
• Boost (Усиленный): Увеличивает кроп и более агрессивно подавляет сильную тряску (например, при езде на велосипеде по бездорожью или при съёмке с мотоцикла). Угол обзора сужается.

В моделях HERO9 Black и новее доступен режим Horizon Leveling, который может быть включён независимо от режима стабилизации. В HERO11 Black и новее он работает при вращении камеры на 360 градусов.

Сравнение с конкурентами

HyperSmooth является одной из самых известных технологий стабилизации в сегменте экшн-камер. Основные конкуренты:

• DJI RockSteady (камеры DJI Osmo Action): Использует аналогичный принцип цифровой стабилизации на основе гироскопа. В версии 3.0 (DJI Osmo Action 4) также поддерживает выравнивание горизонта. По тестам, RockSteady 3.0 обеспечивает сопоставимую плавность, но уступает HyperSmooth 6.0 в работе при низкой освещённости.
• Insta360 FlowState (камеры Insta360): Использует комбинацию цифровой стабилизации и данных с гироскопа. В моделях с круговым обзором (360 градусов) стабилизация достигается за счёт перекомпоновки панорамного изображения. Insta360 FlowState позволяет выравнивать горизонт при любом вращении камеры, но требует большего кропа.
• Sony Balanced Optical SteadyShot (камеры Sony Action Cam): Использует оптическую стабилизацию (сдвиг матрицы), что обеспечивает меньший кроп, но менее эффективно при сильной тряске.

Критика и ограничения

Несмотря на высокую эффективность, HyperSmooth имеет ряд недостатков:

• Кроп изображения: Все режимы цифровой стабилизации обрезают кадр, что уменьшает угол обзора. В режиме Boost кроп может достигать 20-30% от исходного изображения.
• Потеря детализации: При сильной тряске алгоритмы могут создавать артефакты (размытие, «желе»), особенно при съёмке в условиях низкой освещённости.
• Зависимость от освещения: В тёмных сценах (сумерки, ночь) стабилизация работает хуже из-за увеличения выдержки кадра. Алгоритм может ошибочно интерпретировать движение камеры как движение объекта, что приводит к эффекту «желе».
• Отсутствие оптической стабилизации: В отличие от некоторых смартфонов и зеркальных камер, GoPRO не использует оптическую стабилизацию (сдвиг матрицы или линз), что ограничивает эффективность при очень низких частотах вибрации.

Применение

HyperSmooth используется в основном в экшн-камерах GoPro для съёмки:

• Экстремальных видов спорта (горные лыжи, сноуборд, серфинг, мотокросс, велосипед).
• Путешествий и туризма (пешие прогулки, поездки на автомобиле).
• Видеоблогов (vlog) и съёмки от первого лица (POV).
• Подводной съёмки (в водонепроницаемом боксе).

Источники

1. GoPro. «HERO7 Black — HyperSmooth Stabilization». Официальный сайт GoPro, 2018.
2. GoPro. «HERO8 Black — HyperSmooth 2.0». Официальный сайт GoPro, 2019.
3. GoPro. «HERO9 Black — HyperSmooth 3.0 with Horizon Leveling». Официальный сайт GoPro, 2020.
4. GoPro. «HERO10 Black — HyperSmooth 4.0». Официальный сайт GoPro, 2021.
5. GoPro. «HERO11 Black — HyperSmooth 5.0». Официальный сайт GoPro, 2022.
6. GoPro. «HERO12 Black — HyperSmooth 6.0 with HDR». Официальный сайт GoPro, 2023.
7. Технические обзоры и тесты стабилизации на ресурсах DPReview, TechRadar, The Verge (2018–2023).