OBJEKTIVE

Bildstabilisator

Erfahre, wie Bildstabilisierung in Objektiven (und Kameras) trotz Verwacklungen und anderer unabsichtlicher Kamerabewegungen für ein scharfes Bild sorgt.
Verwacklungen sind der Feind der Schärfe. Schon ein leichtes Zittern der Hand, in der du die Kamera hältst, die winzige Erschütterung, wenn du den Auslöser drückst, und andere minimale Bewegungen während der Belichtung können zu einem verschwommenen Ergebnis führen.

Meistens bleiben die Folgen von Verwacklungen unbemerkt. Wenn du mit einer kurzen Verschlusszeit und einem Weitwinkelobjektiv fotografierst, ist die Unschärfe mitunter so geringfügig, dass du sie gar nicht wahrnimmst. Dennoch ist sie da und kommt vielleicht zum Vorschein, wenn du das Bild stark zuschneidest oder in einem grossen Format ausdruckst.

Die offensichtliche Lösung für dieses Problem besteht darin, die Kamera während der Belichtung an einem nicht beweglichen Gegenstand zu befestigen und Ursachen für Erschütterungen zu vermeiden, beispielsweise indem du den Auslöser per Fernbedienung bedienst. Ein Stativ ist jedoch nur effektiv, wenn es stabil ist. Der Preis dafür ist meist ein hohes Gewicht, sodass du es nicht in jeder Situation mitnehmen kannst. Ausserdem ist die Benutzung eines Stativs manchmal einfach nicht praktisch oder verbietet sich gar.

Zum Glück bietet Canon noch eine andere Methode, um die Effekte von Verwacklungen zu reduzieren oder sogar ganz zu eliminieren: die Bildstabilisierung (IS).

Das erste Objektiv mit Bildstabilisierung kam 1995 auf den Markt. Die Technologie ging das Verwacklungsproblem von einer anderen Seite an: Statt zu versuchen, Kamerabewegungen zu vermeiden, wurde eine ausgleichende Bewegung innerhalb des Objektivs hinzugefügt, die dafür sorgen soll, dass das Bild auf dem Kamerasensor unbeweglich bleibt.
Canon EF 400mm f/2.8L IS III USM Objektiv.

Das Canon EF 400mm f/2.8L IS III USM, eines der Canon Objektive mit integrierter optischer Bildstabilisierung. Mit dem Schalter an der Seite kannst du zwischen den drei verfügbaren IS-Modi wählen.

Schnittzeichnung eines Canon EF 400mm f/2.8L IS III USM Objektivs mit den Linsenelementen.

Die IS-Einheit ist nur eines der komplexen optischen und elektronischen Elemente eines Canon Objektivs.

Funktionsweise der Bildstabilisierung

Schon lange bevor sie in EF-Objektive integriert wurde, stand die Bildstabilisierung für Camcorder zur Verfügung. Obwohl es bereits elektronische und optische Systeme gab, war es aufgrund ihrer Grösse oder ihres Gewichts schlicht nicht möglich, sie in EOS Kameras einzubauen. Also kehrte Canon ans Zeichenbrett zurück und begann, das Problem aus einer neuen Perspektive zu betrachten.

Die dabei entwickelte Lösung macht sich eine Gruppe von Linsen im Objektiv zunutze, die sich senkrecht zur Objektivachse bewegt, um Verwacklungen auszugleichen. Die Bewegung dieser speziellen Linsengruppe wird von einem integrierten Prozessor gesteuert. Besonders entscheidend ist, dass diese Lösung die optische Leistung des Objektivs nicht beeinträchtigt.

Ein Objektiv mit Bildstabilisierung erkennt Verwacklungen mithilfe von zwei Gyrosensoren, die im Tubus verbaut sind – einer für Gierbewegungen (von Seite zu Seite) und einer für Neigungsbewegungen (von oben nach unten und umgekehrt). Die Sensoren erfassen sowohl den Winkel als auch die Geschwindigkeit der Bewegung.

Wenn der Auslöser der Kamera sich beim Drücken auf halber Strecke befindet, geschieht Folgendes:

• Die spezielle Linsengruppe zur Bildstabilisierung, die im inaktiven Zustand in einer mittleren Position arretiert ist, wird freigegeben.
• Zwei Gyrosensoren werden gestartet und erkennen bei jeder Art von Kamera-/Objektivbewegung Geschwindigkeit und Winkel der Bewegung.
• Die Sensordaten werden an einen Mikroprozessor im Objektiv weitergeleitet, der sie analysiert und dann in einen Bewegungsbefehl für die stabilisierende Linsengruppe formuliert.
• Der Befehl wird an die Linsengruppe weitergeleitet, die sich dann mit der definierten Geschwindigkeit und Richtung bewegt, um die Kamerabewegungen zu kompensieren.
• Diese komplexe Sequenz wird permanent wiederholt, sodass eine sofortige Reaktion auf eine Veränderung der Kamerabewegungen erfolgt.

Die Bildstabilisierung kann Bewegungen über mehrere Frequenzen hinweg effektiv ausgleichen. Sie hilft also nicht nur bei einfachen Verwacklungen (0,5 Hz bis 3 Hz), sondern auch bei Motorvibrationen, die beim Fotografieren aus einem fahrenden Fahrzeug oder Helikopter entstehen (10 Hz bis 20 Hz).

Das erste EF-Objektiv mit Bildstabilisierung hatte auch erstmalig einen im Objektiv integrierten 16-Bit-Mikroprozessor. Dieser Prozessor steuerte gleichzeitig Bildstabilisator, Ultraschall-Motor (für die Fokussierung) und die elektromagnetische Irisblende (zur Einstellung der Objektivblende).

Die Stromversorgung des Bildstabilisierungssystems in einem Objektiv erfolgt über den Kamera-Akku. Die Lebensdauer des Akkus nimmt also geringfügig ab, wenn ein IS-Objektiv an der Kamera angebracht und der Bildstabilisator eingeschaltet ist.
Diagramm eines Lichtstrahls, der in ein Objektiv fällt, und der Auswirkung von Bewegungen auf das resultierende Bild.

Wenn die Kamera ruhig ist, fliessen die Lichtstrahlen durch das Objektiv und erzeugen ein Bild auf dem Sensor. Bewegt die Kamera sich hingegen, werden die vom Motiv stammenden Lichtstrahlen relativ zur optischen Achse gebeugt, woraufhin sich das Bild auf dem Sensor leicht verschiebt. Du kannst diesen Effekt im Kamerasucher beobachten, indem du die Kamera vorsichtig schüttelst, während sie auf ein Motiv gerichtet ist.

Der Bildstabilisator eines Canon-Objektivs.

Die Technologie hinter dem IS-System von Canon beinhaltet Gyrosensoren, die die Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung erkennen, spezielle „schwebende“ Linsen, die sich bewegen, um diese Bewegung auszugleichen, und einen Mikroprozessor, der den gesamten Vorgang steuert.

Diagramm eines Lichtstrahls, der in ein Objektiv fällt, mit Bewegungskorrektur für ein stabiles Bild.

Bei einem IS-Objektiv erkennen Gyrosensoren Kamerabewegungen, woraufhin der Mikroprozessor im Objektiv die IS-Linsen mit genau der richtigen Distanz und in genau die richtige Richtung bewegt, um Stärke und Richtung der Verwacklung auszugleichen. So bleibt das Bild im Kamerasensor unbeweglich.

Diagramm der verschiedenen Bewegungsebenen, die bei einer Kamera und einem Objektiv auftreten können.

Kamera und Objektiv können sich auf verschiedene Arten bewegen. Auf/Ab-Drehbewegungen nennt man auch „Neigung“, während Seitwärts-Drehbewegungen als „Gierung“ bezeichnet werden. Unter „Rollen“ versteht man Drehbewegungen um die Objektivachse. Darüber hinaus sind waagerechte und senkrechte Bewegungen (jeweils in Richtung der X- und Y-Achse) möglich. Moderne fortschrittliche IS-Systeme können all diese Bewegungsarten erkennen und ausgleichen.

Bildstabilisierungsmodi

Ein Problem der Bildstabilisierung in den ersten EF-Objektiven bestand darin, dass das System Schwenkbewegungen als Verwacklung interpretierte und versuchte, sie auszugleichen. Dadurch sprang das Sucherbild hin und her, sodass das Motiv nicht richtig sichtbar und die Komposition schwierig war.

Bei neueren IS-Objektiven hast du wie Wahl zwischen zwei oder drei IS-Modi:

Modus 1: Im IS-Modus 1 funktioniert das Bildstabilisierungssystem des Objektivs wie das ursprüngliche System, d. h., es korrigiert sowohl Neigungs- als auch Gierbewegungen. Er bietet sich an, wenn du unbewegliche Motive fotografierst.

Modus 2: Diese Einstellung ist ideal, wenn du die Kamera schwenkst, um ein bewegliches Motiv zu verfolgen. In diesem Fall ignoriert das Objektiv die Schwenkbewegung und gleicht nur Bewegungen senkrecht zur Schwenkrichtung aus. So bleibt das Bild im Sucher stabiler.

Das IS-System erkennt die Schwenkrichtung automatisch, sodass es ganz egal ist, ob du im Hoch- oder Querformat aufnimmst oder in welche Richtung du die Kamera bewegst.

Modus 3: Der Bildstabilisierungsmodus 3 wurde erstmals 2019 mit den Objektiven EF 300mm f/2.8L IS II USM und EF 400mm f/2.8L IS II USM (mittlerweile ersetzt durch das Nachfolgemodell EF 400mm f/2.8L IS III USM) eingeführt. Er ist auch in die Teleobjektive EF 400mm f/4 DO II IS USM, EF 500mm f/4L IS II USM, EF 600mm f/4L IS II USM (mittlerweile ersetzt durch das Nachfolgemodell EF 600mm f/4L IS III USM) sowie den EF 100-400mm f/4.5-5.6L IS II USM, EF 200-400mm f/4L IS USM Extender 1.4x und RF 70-200mm F2.8L IS USM integriert.

Dieser nützliche Modus bietet die Vorteile des Standard-IS (der effektiv horizontale und vertikale Kamerabewegungen ausgleicht), ist aber nicht durchgehend aktiv, sondern wird erst aktiviert, wenn du den Auslöser ganz nach unten drückst, um ein Bild aufzunehmen.

Daher eignet sich Modus 3 besonders für Sportfotografie, bei der du meist schnell zwischen Motiven wechseln musst. Würdest du in dieser Situation IS-Modus 1 verwenden, würde das Bild im Sucher springen, während das IS-System versucht, mit den Objektivbewegungen Schritt zu halten. Da die Bildstabilisierung aber erst aktiviert wird, wenn der Auslöser ganz nach unten gedrückt ist, werden zufällige, schnelle Objektivbewegungen nicht ausgeglichen. Stattdessen funktioniert das System nur, wenn du tatsächlich ein Bild aufnimmst.

So wird zudem sichergestellt, dass die Stabilisierungsgruppe in der Mitte des Tubus verbleibt, um sich von dort aus zu bewegen und eine maximale Stabilisierung zu erreichen.

Hybrid IS

Der mit dem EF 100mm f/2.8L Macro IS USM Objektiv im Jahr 2009 eingeführte Hybrid IS wendet das Bildstabilisierungsprinzip auf die Makrofotografie an. Bei längeren Objektiven oder eher allgemeinen Shootings folgen die Verwacklungen in der Regel einer Drehbewegung, d. h. einer Auf/Ab-Bewegung (Neigung) oder Seitwärts-Bewegung (Gierung) um einen Punkt herum, nämlich die Kamera. Diese Bewegung wird durch die IS-Motoren im Objektiv ausgeglichen. Bei der Makrofotografie hingegen entstehen Verwacklungen eher durch Verschiebung, d. h. der gesamte Bildausschnitt scheint sich parallel zum Motiv von oben nach unten bzw. von Seite zu Seite zu verschieben. Genau diesen Verwacklungen nimmt sich der Shift IS an, der Teil des Hybrid IS-Systems ist.
Eine Aufnahme eines Go-Kart-Rennens, bei der der Hintergrund durch Schwenkbewegungen der Kamera verschwommen ist.

Wenn du die Kamera schwenkst, um ein bewegliches Motiv zu verfolgen, wähle IS-Modus 2. In diesem Modus ignoriert die Bildstabilisierung Kamerabewegungen in Schwenkrichtung und gleicht nur Bewegungen senkrecht zur Schwenkrichtung aus.

Diagramm der Neigungs- und Gierbewegung im Vergleich zu Verwacklungen von Seite zu Seite.

Bei der Makrofotografie wird die Kamera in der Regel nicht nur durch Neigungs- und Gierbewegungen beeinträchtigt (Abbildung oben), sondern auch von seitlichen Bewegungen entlang der X- und Y-Achse (Abbildung unten). Für dieses spezielle Problem wurden Hybrid IS-Systeme entwickelt.

Wie effektiv ist die Bildstabilisierung?

Die ersten IS-Objektive ermöglichten scharfe Bilder bei um bis zu zwei Stufen längeren Verschlusszeiten. Das bedeutet z. B.: Wenn du bei handgeführten Aufnahmen ohne Bildstabilisierung mit einer Verschlusszeit von 1/60 Sek. ein scharfes Bild erhältst, erreichst du mit der Bildstabilisierung bei 1/15 Sek. ein ähnlich scharfes Ergebnis. Das gilt jedoch nur, wenn alle anderen Faktoren unverändert bleiben.

Einer dieser Faktoren, der auf jeden Fall berücksichtigt werden sollte, ist die Brennweite des Objektivs. Wenn du die Brennweite erhöhst, wird nicht nur das Motiv vergrössert, sondern auch die Verwacklungseffekte nehmen zu. Als Faustregel gilt, dass du bei Aufnahmen mit freier Hand ohne IS eine Verschlusszeit wählen solltest, die mindestens dem Kehrwert der Brennweite entspricht. Wenn du also handgeführt ohne IS fotografierst und die Brennweite des Objektivs 500 mm beträgt, sollte als Verschlusszeit mindestens 1/500 Sek. gewählt werden. Bietet dein Objektiv eine Bildstabilisierung von 2 Stufen, kannst du davon ausgehen, dass du stattdessen eine Verschlusszeit von 1/125 Sek. verwenden kannst (d. h. 2 Stufen langsamer als 1/500 Sek.) und trotzdem ein scharfes Bild bekommst. Neuere IS-Objektive arbeiten effektiver und ermöglichen eine Korrektur von 4 oder sogar 5 Stufen. Eine Stabilisierung mit 4 Stufen bedeutet also, dass du statt 1/500 Sek. einen Wert von 1/30 Sek. wählen kannst, bei 5 Stufen sogar 1/15 Sek. Oder anders ausgedrückt: Mit 5 Stufen erreichst du bei einer Verschlusszeit von 1/15 Sek. mit aktiver Bildstabilisierung die gleiche Bildschärfe wie bei 1/500 Sek. ohne Bildstabilisierung.

Beachte jedoch, dass die Bildstabilisierung nur Kameraverwacklungen kompensiert. Sie hat keine Auswirkungen auf Unschärfe, die durch Bewegungen des Motivs verursacht wird.
Diagramm des Dual Sensing IS-Systems in einer Canon EOS R.

Kamera-Kompatibilität

Das bereits besprochene optische Bildstabilisierungssystem, also Gyrosensoren, Mikroprozessor und die spezielle Linsengruppe, sind Teil des Objektivs und nicht der Kamera. Daher kann die Bildstabilisierung je nach Objektiv optimiert werden und funktioniert ungeachtet dessen, mit welcher Kamera du das Objektiv kombinierst. In einigen Fälle bemerkst du möglicherweise, dass sich das Bild nach der Belichtung im Sucher bewegt. Das hat aber keine Auswirkungen auf die Schärfe des belichteten Bilds. Wenn du den internen Blitz einiger älterer EOS Filmkameras verwendest, wackelt das Sucherbild möglicherweise, während der Blitz erneut auflädt. Das liegt daran, dass vorübergehende Strom vom IS abgezogen wird, um den Blitz zu versorgen, beeinträchtigt aber die Schärfe des belichteten Bilds nicht.

Beachte, dass die Bildstabilisierung bei den meisten EOS Kameras nicht mit dem Langzeitbelichtungsmodus kombiniert werden kann. Der IS ist bei Langzeitbelichtung ohnehin nicht besonders effektiv. Du kannst bessere Ergebnisse erzielen, wenn du den IS ausschaltest und die Kamera physisch vor Bewegungen schützt.

In diesem Artikel sind wir bisher nur auf den optischen Bildstabilisator in IS-Objektiven eingegangen. Die 2020 veröffentlichten Kameras Canon EOS R5 und EOS R6 verfügen jedoch darüber hinaus erstmals über ein Bildstabilisierungssystem im Gehäuse (IBIS) mit 5 Achsen. Dieses System arbeitet mit dem IS im Objektiv zusammen und kann besonders niederfrequente Vibrationen (beispielsweise durch Atmung oder Herzschlag) effektiv kompensieren. Ausserdem eignet es sich für weitere Brennweiten – im Gegensatz zur Bildstabilisierung innerhalb des Objektivs, die besonders auf Tele-Brennweiten ausgelegt ist. Durch die Kombination der IS-Systeme im Gehäuse und im Objektiv lässt sich eine bahnbrechende Bildstabilisierung von 8 Stufen erreichen. Bei einigen Objektiven mit einem grösseren Bildkreis, wie dem RF 28-70mm F2L USM und RF 85mm F1.2L USM, bietet die gehäuseinterne Bildstabilisierung eine Stabilisierung über 8 Stufen, obwohl diese Objektive keine interne optische Stabilisierung enthalten.

Basierend auf den Beispielen oben, bedeutet das in der Praxis: Mit einer Bildstabilisierung über 8 Stufen kannst du handgeführt mit einem 500-mm-Objektiv bei 1/2 Sek. fotografieren, mit einem Weitwinkelobjektiv sogar bei einer Belichtungszeit von 4 Sekunden. Das ist lange genug, um z. B. bei Landschaftsaufnahmen ohne Stativ die Bewegungsunschärfe von Gewässern einzufangen, während der Rest der Landschaft scharf bleibt.

Hier erfährst du mehr über die gehäuseinterne Bildstabilisierung der EOS R5 und R6.
Diagramm des kombinierten IS-Systems in einer Canon EOS R5.

Bei der Canon EOS R5 und EOS R6 funktioniert das Bildstabilisierungssystem im Gehäuse (IBIS) Hand in Hand mit der optischen Bildstabilisierung im Objektiv, um eine nie dagewesene Stabilisierung zu erreichen. Der Mikroprozessor des Objektivs empfängt Daten vom Gyrosensor im Objektiv, während der DIGIC X-Prozessor in der Kamera Daten von einem Gyrosensor sowie einem Beschleunigungssensor in der Kamera abruft. Die beiden Prozessoren tauschen Informationen in Echtzeit aus und passen dann sowohl die Linsenelemente als auch den Kamerasensor an, um ein besonders stabiles Bild zu erreichen.

Die Bildstabilisierungseinheit einer Canon EOS R5.

Ebenso, wie das IS-System in einem Canon Objektiv spezielle bewegliche Linsen verwendet, lässt die gehäuseinterne Bildstabilisierungstechnologie in der Canon EOS R5 den Bildsensor magnetisch „schweben“, um Kamerabewegungen zu kompensieren.

Zubehör für IS-Objektive

IS-Objektive lassen sich gut mit Zubehör kombinieren. Beispielsweise sind sie sehr nützlich, wenn du einen Objektiv-Extender verwendest, um die effektive Brennweite um das 1,4- oder 2-fache zu erhöhen. Wie bereits erwähnt, bedeutet eine höhere Brennweite auch stärkere Verwacklungseffekte, daher ist die Bildstabilisierung in diesen Fällen besonders gefragt.

Canon EF-Extender sind mit Objektiven der L-Serie und DO-Objektiven mit einer Brennweite von 135 mm und höher sowie mit einigen Telezoom-Objektiven mit grosser Blende kompatibel. Canon RF-Extender sind mit RF-Objektiven ab 300 mm kompatibel. Zudem sind beide mit vielen IS-Objektiven kompatibel.

Die Bildstabilisierung bleibt auch bei Verwendung von Zwischenringen oder Nahaufnahmeobjektiven effektiv.

Behalte dein Stativ

Obwohl dir ein IS-Objektiv mehr Möglichkeiten für handgeführte Aufnahmen eröffnet, wird es immer Situationen geben, in denen du einfach die Unterstützung eines Stativs brauchst, beispielsweise bei Belichtungszeiten von mehreren Sekunden oder wenn du sehr schwere Objektive verwendest.

Bei einigen älteren Objektiven musste die Bildstabilisierung ausgeschaltet werden, wenn die Kamera auf einem Stativ montiert wurde, da das System nicht mit dem Mangel an Bewegung zurechtkam und das Bild im Sucher deshalb wild hin und her sprang. Aber selbst bei Verwendung eines Stativs kann es zu Kamerabewegungen kommen, z. B. durch starken Wind oder bei Superteleobjektiven. Daher kann sich das IS-System auch in solchen Momenten als wertvoll erweisen. Neuere IS-Objektive können erkennen, ob ein Stativ verwendet wird, und deaktivieren dann die Bildstabilisierung bei Bedarf automatisch.

Wenn du ein Einbeinstativ nutzt, solltest du den Bildstabilisator auf jeden Fall aktiviert lassen, da es nicht wahrscheinlich ist, dass du eine solche Vorrichtung absolut ruhig halten kannst.

Verfasst von Angela Nicholson


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