Bildstabilisator

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).

Es gibt verschiedene Arten der Bildstabilisierung. Beginnen wir mit der objektivbasierten („optischen“) Bildstabilisierung. Das erste Objektiv mit Bildstabilisierung wurde 1995 eingeführt. 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.

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 optische 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.

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 (Standard): 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 (Schwenken): 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 (nur während Belichtung): Der Bildstabilisierungsmodus 3 wurde erstmals 2010 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 einige Tele- und Zoomobjektive der EF- und RF-Objektive von Canon integriert, darunter das RF 70-200mm F2.8L IS USM und das RF 100-500mm F4.5-7.1L IS USM.

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.

Einige EF-, EF-S-, RF- und RF-S-Objektive mit Bildstabilisierung verfügen über eine automatische Schwenkerkennung anstelle eines Modus-Schalters. Beim RF 24-105mm F4-7.1 IS STM oder RF 100-400mm F5.6-8 IS USM zum Beispiel ist die Technologie so konzipiert, dass sie bei aktivierter Bildstabilisierung absichtliche Schwenkbewegungen erkennt und automatisch vom Standard-Bildstabilisierungsmodus in den Schwenk-Bildstabilisierungsmodus umschaltet.

Sowohl die EOS R7 als auch die EOS R10 verfügen über die Option eines neuen Szenemodus namens Schwenkmodus. Während der IS-Modus 2 die horizontale Stabilisierung deaktiviert, wenn du die Kamera horizontal schwenkst (wie du es normalerweise tun würdest), kann der Schwenk-Szenemodus das Motiv, dem du folgst, erkennen und die horizontale Korrektur bei Bedarf zusätzlich zur vertikalen aktivieren, um das Motiv wie gewünscht im Bild zu halten.

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.

Die Hybrid IS-Technologie von Canon umfasst einen Winkelgeschwindigkeitssensor, wie er in allen IS-Objektiven verwendet wird, der das Ausmaß von Verwacklungen erkennt, sowie einen zusätzlichen Beschleunigungssensor, der das Ausmaß von verschiebungsbedingten Verwacklungen bestimmt. Der Prozessor kombiniert die Ergebnisse der beiden Sensoren und bewegt die Objektivelemente, um beide Arten von Bewegungen auszugleichen. Hybrid IS verbessert den Effekt der Bildstabilisierung erheblich, insbesondere bei Makroaufnahmen, die für herkömmliche Bildstabilisierungstechnologien schwierig sind.

Die Wirksamkeit der Bildstabilisierung kann je nach den individuellen Fähigkeiten des Benutzers variieren, aber als Referenz: 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.

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.

Aufbauend auf dem Combination IS-System, das in den EOS M Systemkameras von Canon zum Einsatz kommt, wurde 2018 mit der Canon EOS R ein Dual Sensing IS-System eingeführt, das Informationen von Kamera und Objektiv nutzt, um die Wirksamkeit der optischen Bildstabilisierung zu verbessern. Das System erfasst sowohl Verwacklungsdaten von einem Gyrosensor im Objektiv als auch Bewegungsvektordaten vom CMOS-Bildsensor der Kamera und kann so niederfrequente (langsame) Verwacklungen genau erkennen und ausgleichen, was mit Gyrosensoren allein nur schwer möglich ist.

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.

Bisher sind wir nur auf die optische Bildstabilisierung in IS-Objektiven eingegangen. Die 2020 veröffentlichten Kameras EOS R5 und EOS R6 verfügen jedoch darüber hinaus erstmals über ein Bildstabilisierungssystem im Gehäuse (IBIS) mit 5 Achsen, das inzwischen auch in einigen anderen Modellen der Produktreihe zu finden ist. Das IBIS-System bewegt den Bildsensor, um Kamerabewegungen auszugleichen und ein verwacklungsfreies Bild zu gewährleisten.

Das IBIS-System arbeitet mit dem Bildstabilisator im Objektiv zusammen und kann besonders niederfrequente Vibrationen (beispielsweise durch Atmung oder Herzschlag) effektiv kompensieren. Außerdem eignet es sich für kürzere Brennweiten – im Gegensatz zur Bildstabilisierung innerhalb des Objektivs, die besonders auf Tele-Brennweiten ausgelegt ist. Das Zusammenspiel des kamerainternen und des objektivinternen IS-Systems kann je nach Objektiv eine bahnbrechende kombinierte Bildstabilisierung in 8 Stufen bieten.¹ Bei einigen Objektiven mit einem größeren Bildkreis, etwa beim RF 28-70mm F2L USM und dem RF 85mm F1.2L USM, bietet das IBIS-System der Kamera eine Stabilisierung von bis zu 8 Stufen, obwohl diese Objektive keine interne optische Stabilisierung haben.

Die EOS R7 bietet Bildstabilisierung in bis zu 7 Stufen, wenn sie mit RF-S-Objektiven wie dem RF-S 18-150mm F3.5-6.3 IS STM Kit-Objektiv² kombiniert wird, das einen kleineren Bildkreis hat, der an den APS-C-Sensor der Kamera angepasst ist. Die EOS R7 verfügt jedoch über das gleiche IBIS-System wie ihre Schwestermodelle und bietet bei Verwendung bestimmter Vollformat-Objektive wie dem RF 28-70mm F2L USM oder dem RF 24-70mm F2.8L IS USM dieselben 8 IBIS-Stufen. Das liegt daran, dass der große Bildkreis dieser Objektive dem Sensor mehr Spielraum gibt, um Verwacklungen auszugleichen.

Basierend auf den Beispielen oben bedeutet das in der Praxis: Mit einer Bildstabilisierung über 8 Stufen könntest 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.

Wenn du ein Objektiv mit IS-Schalter an einer Kamera mit IBIS verwendest, steuert dieser Schalter sowohl den optischen Bildstabilisator als auch den IBIS – sie sind entweder beide an oder beide aus. Wenn du ein Objektiv ohne Bildstabilisierung oder ein Objektiv ohne IS-Schalter (z. B. RF-S-Objektive) verwendest, kannst du über die Kameraeinstellungen festlegen, ob der IBIS immer eingeschaltet ist (analog zu Modus 1 oben) oder nur bei der Aufnahme aktiv ist (analog zu Modus 3).

Bei der EOS R7 ermöglicht der IBIS auch eine neue Auto-Ausrichtungsfunktion, die die Drehungsfähigkeit des Sensors (Rollkorrektur) nutzt, um den Horizont in deinen Aufnahmen gerade zu halten. Der Sensor lässt sich jedoch nur in einem sehr begrenzten Bereich drehen, sodass dies bei stark geneigten Horizonten nicht funktioniert. Die Funktion greift jedoch unabhängig davon, ob die Kamera im Hoch- oder Querformat ausgerichtet ist, und das Ergebnis wird im Sucher und auf der hinteren Bildschirmanzeige angezeigt.

Hier erfährst du mehr über die kamerainterne Bildstabilisierung der EOS R Systemkameras.

Alle genannten IS-Systeme funktionieren sowohl bei Foto- als auch bei Videoaufnahmen, und zwar in unterschiedlichen Kombinationen je nach verwendetem Objektiv und den verfügbaren IS-Technologien. Die folgende Tabelle fasst diesen kooperativen Ansatz zur Bildstabilisierung bei Kameras mit IBIS zusammen. Auch andere Technologien zur Stabilisierung von Videoaufnahmen haben sich weiterentwickelt. Viele der professionellen Cinema EOS Camcorder von Canon verwenden beispielsweise ein modernes 5-Achsen-EIS-System (Electronic IS). Die Foto- und Videokameras des EOS R Systems verfügen über Movie Digital IS, das bei Modellen mit IBIS alle drei Technologien – Objektiv, IBIS und digital – zur Verbesserung der Stabilität nutzt.

Jüngste Firmware-Updates haben die Leistung des Movie Digital IS in der EOS R3, EOS R5 und EOS R6 verbessert und das leichte Wackeln in den Bildecken behoben, das manchmal bei Aufnahmen mit Ultraweitwinkelobjektiven auftrat.

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.

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.

¹ Bildstabilisierung in 8 Stufen basierend auf dem CIPA-Standard mit dem RF 24-105mm F4L IS USM Objektiv bei einer Brennweite von 105 mm.

² Bildstabilisierung in 7 Stufen basierend auf dem CIPA-Standard mit dem RF-S 18-150mm F3.5-6.3 IS STM bei einer Brennweite von 150 mm.

3 Stand Mai 2022. Ausgenommen RF 600mm F11 IS STM und RF 800mm F11 IS STM.