ОБЪЕКТИВЫ

Стабилизация изображения

Узнайте, как стабилизация изображения в объективах (и камерах) обеспечивает четкость фотографий, несмотря на сотрясения и другие непроизвольные движения камеры.
Сотрясение камеры — главный враг четкости изображения. Дрожание руки, держащей камеру, небольшое колебание, вызванное нажатием кнопки спуска затвора, — малейшее движение во время экспонирования может привести к размытию изображения.

В большинстве случаев вы не заметите эффекта от дрожания камеры. Если вы снимаете с короткой выдержкой или широкоугольным объективом, то эффект размытия может казаться незаметным — но все же он есть, и может стать заметнее при существенной обрезке или широкоформатной печати изображения.

Простой способ предотвратить движение камеры во время экспонирования — закрепить ее на чем-то неподвижном, например на штативе, и принять меры предосторожности против ее сотрясения, например использовать дистанционный спуск затвора. Однако использование штатива эффективно только в том случае, если он устойчивый, что обычно означает, что он еще и тяжелый, поэтому вы не сможете всегда носить его с собой. Существует целый ряд ситуаций, в которых использование штатива не удобно, а в некоторых случаях и вовсе недопустимо.

К счастью, компания Canon предлагает иной способ сокращения, если не полного устранения, сотрясений камеры: стабилизация изображения.

Первый объектив со стабилизацией изображения был представлен в 1995 году. Тогда к решению проблемы сотрясения камеры подошли буквально. Вместо того, чтобы предотвращать движение камеры, объектив со стабилизатором создает компенсирующее движение внутри камеры для сохранения статичности изображения на датчике изображения.
Объектив Canon EF 400mm f/2.8L IS III USM.

Объектив Canon EF 400mm f/2.8L IS III USM — один из серии объективов Canon со встроенной оптической стабилизацией изображения. Обратите внимание на расположенный сбоку переключатель, предназначенный переключения между тремя доступными режимами стабилизации изображения.

Элементы объектива Canon EF 400mm f/2.8L IS III USM в разрезе.

Модуль стабилизации изображения — лишь один из многих сложных оптических и электронных элементов в объективах Canon.

Как работает стабилизация изображения

Стабилизация изображения была доступна в видеокамерах задолго до появления объективов EF. Однако даже разработанные электронные и оптические системы стабилизации не подходили для использования в камерах EOS из-за ограничений по размеру и весу. Поэтому в компании Canon решили вернуться к истокам и взглянуть на проблему с другой стороны.

Решением Canon стало использование целой группы элементов внутри объектива, перемещающихся перпендикулярно оси объектива для компенсации сотрясения камеры. Движением этой специальной группы стабилизации управляет встроенный процессор, и, что особенно важно, оптическое качество объектива от этого не снижается.

При использовании объектива со стабилизатором сотрясения камеры улавливаются двумя внутренними гироскопическими датчиками: один для отклонений (движений из стороны в сторону), другой для наклона (для движений вверх-вниз). Датчики распознают и угол, и скорость движения.

При частичном нажатии кнопки спуска затвора происходит следующее:

• Выпускается специальная группа элементов объектива для стабилизации, которая зафиксирована в центральном положении, когда не активна.
• Включаются два гироскопических датчика, которые определяют скорость и угол движений камеры/объектива.
• Полученные данные передаются на микропроцессор объектива, который их анализирует и вырабатывает инструкции для специальной группы элементов объектива для стабилизации.
• Эти инструкции передаются группе элементов объектива для стабилизации, которая затем движется с соответствующей скоростью и в нужном направлении для компенсации движений камеры.
• Вся последовательность действий непрерывно повторяется, поэтому камера реагирует на любые изменения в силе и направлении сотрясений.

Стабилизация изображения эффективно справляется с широким диапазоном частот колебаний, поэтому она подходит не только для компенсации простых сотрясений камеры (от 0,5 Гц до 3 Гц), но и для компенсации вибрации от двигателя во время съемки из движущейся машины или летящего вертолета (от 10 Гц до 20 Гц).

Первый объектив EF со стабилизацией изображения стал первой моделью, оснащенной быстрым 16-битным микропроцессором. Процессор одновременно управляет стабилизатором изображения, ультразвуковым мотором (для фокусировки объектива) и электромагнитной диафрагмой (для настройки диафрагмы объектива).

Питание, необходимое для системы стабилизации изображения, поступает от аккумулятора камеры. Это приводит к тому, что время работы от аккумулятора немного сокращается при использовании объектива с включенным стабилизатором изображения.
Диаграмма пути луча света через линзу и влияние движения на полученное изображение.

Когда камера неподвижна, лучи света проходят сквозь линзу и формируют изображение на датчике. Когда камера находится в движении, лучи света от объекта съемки искривляются относительно оптической оси, и изображение на датчике немного смещается. Вы увидите это в видоискателе камеры, если осторожно встряхнете камеру, глядя на объект.

Модуль стабилизации изображения объектива Canon.

Технология, лежащая в основе системы стабилизации изображения Canon, включает в себя гироскопические датчики для определения скорости и направления движения, специальные «плавающие» элементы объектива, которые могут перемещаться для компенсации движения камеры, и микропроцессор для управления всем процессом.

Диаграмма пути луча света через линзу с поправкой на движение для получения четкого изображения.

В объективе со стабилизацией изображения гироскопические датчики распознают движение камеры, а микропроцессор объектива перемещает элементы объектива для стабилизации изображения на определенную величину и в нужном направлении, необходимом для компенсации силы и направления сотрясения камеры. В результате изображение остается неподвижным на датчике камеры.

Диаграмма различных плоскостей движения, в которых могут двигаться камера и объектив.

Есть несколько вариантов движений камеры и объектива. Вращательные движения вверх-вниз называются наклон, а вращательные движения из стороны в сторону — отклонение. Вращение вокруг оси линзы — поворот. Также возможно горизонтальное и вертикальное перемещение (по осям X и Y соответственно). Современные продвинутые системы стабилизации изображения способны распознать и скорректировать каждый из этих пяти видов движения.

Режимы работы стабилизатора изображения

Одной из проблем, возникших при использовании первых объективов EF со стабилизацией изображения, стало то, что система принимала движение при съемке с проводкой за сотрясения камеры и пыталась компенсировать их. Из-за этого изображение в видоискателе дергалось, что мешало точно определить и разместить объект в кадре.

В более современных объективах со стабилизацией изображения пользователям доступны следующие два или три режима стабилизации изображения.

Режим 1. Когда выбран «Режим 1» для объектива со стабилизатором, система стабилизации изображения будет работать так же, как и встроенная система, компенсируя движения наклона и отклонения. Этот режим лучше всего подходит для съемки неподвижных объектов.

Режим 2. «Режим 2» идеален для использования во время съемки движущихся объектов с проводкой. Он позволяет объективу игнорировать движение камеры при съемке с проводкой и компенсировать только движение, перпендикулярное направлению проводки. Также он повышает плавность переходов изображения в видоискателе.

Система стабилизации изображения автоматически определяет направление проводки, поэтому вам не придется беспокоиться о том, создаете ли вы снимок с портретной или альбомной ориентацией и в каком направлении вы перемещаете камеру.

Режим 3. «Режим 3» работы стабилизатора изображения был представлен в 2010 году в объективах EF 300mm f/2.8L IS II USM и EF 400mm f/2.8L IS II USM (в продаже доступно новое поколение: EF 400mm f/2.8L IS III USM). Он также доступен для телеобъективов EF 400mm f/4 DO II IS USM, EF 500mm f/4L IS II USM, EF 600mm f/4L IS II USM (в продаже доступно новое поколение: EF 600mm f/4L IS III USM) и объективов EF 100-400mm f/4.5-5.6L IS II USM, EF 200-400mm f/4L IS USM Extender 1.4x и RF 70-200mm F2.8L IS USM.

Этот режим обладает всеми преимуществами стандартной стабилизации изображения (эффективной при движении камеры как по вертикали, так и по горизонтали), но он включается только тогда, когда вы полностью нажимаете кнопку спуска затвора для создания снимка.

«Режим 3» особенно полезен для фотосъемки спорта, когда часто приходится менять объект съемки. В режиме стабилизации изображения «Режим 1» подобная съемка может привести к появлению неровности или подскакиванию изображения в видоискателе, поскольку стабилизация изображения постарается подстроиться под движения объектива. «Режим 3» не активируется, пока кнопка спуска затвора не будет полностью нажата, что избавляет систему от попыток компенсировать случайное быстрое движение объектива, обеспечивая компенсацию непосредственно в момент создания фотографии.

Кроме того, срабатывание только в момент съемки означает, что элементы группы для стабилизации будут расположены ровно в центре объектива, тем самым обеспечивая максимальную степень стабилизации.

Hybrid IS

Представленная в 2009 году в объективе EF 100mm f/2.8L Macro IS USM гибридная стабилизация позволила применить концепцию стабилизации изображения к макрофотографии. При использовании длиннофокусных объективов или во время обычной съемки сотрясения камеры вращательны — то есть являются движениями вверх-вниз (наклон) или из стороны в сторону (отклонение) вокруг одной точки, которой и является камера. Эти движения легко компенсируются встроенной в объектив системой стабилизации изображения. Однако когда вы приближаетесь к объекту при макросъемке, сотрясения камеры становятся менее вращательным и приобретают характер сотрясений, вызванных сдвигом — будто весь кадр сдвигается вверх-вниз или из стороны в сторону параллельно объекту. Именно это и должна исправить стабилизация смещения изображения, реализованная в системе гибридной стабилизации.
Фотография гонки на картинге с размытием заднего плана благодаря съемке с проводкой.

При съемке движущегося объекта с проводкой рекомендуется выбрать режим стабилизации изображения «Режим 2». В этом режиме система стабилизации изображения игнорирует движение камеры в направлении проводки и компенсирует перпендикулярное ему движение.

Диаграмма, сравнивающая движения наклона и отклонения с сотрясением камеры из стороны в сторону.

При макросъемке камера может подвергаться не только наклонам и отклонениям (верхнее изображение), но и движениям из стороны в сторону по осям X и Y (нижнее изображение). Гибридный режим был разработан для решения этих проблем.

Насколько эффективна стабилизация изображения?

Самые первые объективы со стабилизацией изображения позволяли создавать четкие фотографии с выдержкой на две ступени более длительной, чем обычно. Это означает, например, что если вы можете сделать четкий снимок во время съемки с рук без стабилизации изображения при выдержке 1/60 сек., то примерно такой же четкости вы сможете добиться, снимая с выдержкой 1/15 сек. со стабилизацией изображения, если другие условия останутся прежними.

Одним из этих условий — фактически самым важным — является фокусное расстояние объектива. Увеличение фокусного расстояния не только приближает объект съемки, но и усиливает влияние сотрясений камеры на изображение. Полезное правило заключается в том, что при съемке с рук без стабилизации изображения следует использовать выдержку, как минимум равную обратной величине фокусного расстояния. Поэтому если вы снимаете с рук без стабилизации изображения, а фокусное расстояние объектива — 500 мм, то значение выдержки должно быть хотя бы 1/500 сек. Если объектив, который вы используете, имеет 2 ступени стабилизации изображения, то вы сможете использовать выдержку 1/125 сек. (то есть на 2 ступени более длительную, чем 1/500 сек.) и при этом получить четкое изображение. Более современные модели объективов со стабилизацией изображения являются более эффективными и имеют 4 или 5 ступеней стабилизации. 4 ступени позволят вместо выдержки 1/500 сек. использовать выдержку 1/30 сек., а на 5 ступеней — 1/15 сек. Иными словами, наличие 5 ступеней стабилизации приводит к тому, что съемка со значением выдержки 1/15 сек. со стабилизацией изображения дает такую же четкость изображения, как и съемка с выдержкой 1/500 сек. без стабилизации изображения.

Однако стоит учитывать, что стабилизация изображения снижает только эффект от сотрясений камеры — она никак не влияет на размытие, вызванное движением объекта съемки.
Диаграмма системы стабилизации изображения с технологией Dual Sensing в камере Canon EOS R.

Камера Canon EOS R использует информацию как от собственных датчиков, так и от объектива для коррекции размытия. Система стабилизации изображения получает данные о сотрясении камеры от гироскопического датчика объектива и данные изображения от датчика CMOS в камере. Эта система стабилизации изображения с технологией Dual Sensing может точно определить и компенсировать низкочастотное (медленное) размытие, которое раньше было трудно обнаружить с помощью только гироскопических датчиков.

Совместимость с широким рядом камер

Система оптической стабилизации изображения, о которой говорилось ранее, — гироскопы, микропроцессор и специальная группа элементов объектива для стабилизации — входит в конструкцию объектива, а не камеры. Это означает, что стабилизацию изображения можно настроить для каждого объектива, а также то, что она будет работать независимо от того, с какой камерой используется объектив. В определенных условиях вы можете заметить движение изображения в видоискателе сразу после его создания, но это никак не скажется на четкости фотографии. Если вы используете встроенную вспышку на ранних моделях пленочных камер серии EOS, то можете заметить дрожание изображения в видоискателе во время перезарядки вспышки, так как питание временно отключается от стабилизатора для зарядки вспышки, но это не повлияет на четкость изображения.

Обратите внимание, что стабилизация изображения не поддерживается на большинстве камер серии EOS, если вы используете режим ручной выдержки для съемки с длительной выдержкой. В любом случае стабилизация изображения может оказаться неэффективной при съемке с длительной выдержкой, поэтому рекомендуется отключить стабилизацию и обеспечить неподвижность камеры для достижения наилучшего результата.

В этой статье говорилось исключительно о системе оптической стабилизации изображения в объективах, но камеры Canon EOS R5 и EOS R6, выпущенные в 2020 году, стали первыми камерами Canon, оснащенными встроенной стабилизацией изображения по 5 осям (IBIS). Она работает в паре с системой стабилизации изображения объективов и особенно хорошо справляется с низкочастотными колебаниями (например, вызванными дыханием и сердцебиением) и более широким диапазоном фокусных расстояний, а встроенная в объектив оптическая стабилизация изображения особенно эффективна для фокусных расстояний теледиапазона. Совместная работа встроенных систем стабилизации изображения (в камере и объективе) обеспечивает инновационную комбинированную стабилизацию изображения, эквивалентную 8 ступеням экспозиции. С некоторыми объективами с большим кругом изображения, такими как RF 28-70mm F2L USM и RF 85mm F1.2L USM, встроенная в камеру стабилизация изображения позволяет добиться эффекта, эквивалентного 8 ступеням экспозиции, даже при отсутствии у объективов встроенной системы оптической стабилизации.

На практике, согласно приведенным выше примерам, наличие 8 ступеней стабилизации изображения означает, что вы можете снимать с рук с объективом 500 мм с выдержкой 1/2 сек., а с широкоугольным объективом вы можете снимать с рук с выдержкой 4 сек. Этого достаточно для создания эффекта размытия текущей воды, но при этом остальной пейзаж останется четким даже без использования штатива.

Узнайте больше о встроенной стабилизации изображения в камерах EOS R5 и R6.
Диаграмма сочетания системы стабилизации изображения в камере Canon EOS R5.

В камерах Canon EOS R5 и EOS R6 встроенная система стабилизации изображения (IBIS) работает в сочетании с оптической стабилизацией изображения в объективе для достижения непревзойденной стабилизации. Микропроцессор объектива получает данные от гироскопического датчика объектива, а процессор DIGIC X в камере получает данные от гироскопического датчика и датчика ускорения камеры. Оба процессора обмениваются информацией в режиме реального времени, чтобы настроить элементы объектива и датчик камеры для сверхэффективной стабилизации изображения.

Модуль стабилизации изображения камеры Canon EOS R5.

Подобно тому, как в системе стабилизации изображения в объективе Canon используются специальные подвижные элементы объектива, встроенная в камеру Canon EOS R5 технология стабилизации изображения включает в себя «плавающий» магнитный датчик изображения, который перемещается для компенсации движения камеры.

Аксессуары для объективов со стабилизацией изображения

Объективы со стабилизацией изображения отлично работают с другими аксессуарами. Например, они прекрасно проявляют себя при использовании экстендера, увеличивающего эффективное фокусное расстояние объектива в 1,4 или 2 раза. Как уже упоминалось, увеличение фокусного расстояния приводит к тому, что сотрясения камеры сильнее отражаются на фотографии, поэтому в таких случаях стабилизация изображения крайне полезна.

Экстендеры Canon EF совместимы с объективами L-серии и DO с фокусным расстоянием 135 мм и больше, а также некоторыми зум-телеобъективами с большой диафрагмой. Экстендеры Canon RF совместимы с объективами RF более 300 мм. Оба типа экстендеров совместимы со многими объективами со стабилизацией изображения.

Стабилизация изображения также работает при использовании удлинительных тубусов или макрообъективов.

Не отказывайтесь от штатива

Хотя объектив со стабилизацией изображения открывает больше возможностей для съемки с рук, не исключены ситуации, когда штатив может пригодиться, например если время выдержки составляет несколько секунд, или когда вы работаете с тяжелыми объективами.

При использовании некоторых более ранних моделей объективов со штативом рекомендовалось отключать стабилизацию изображения, поскольку отсутствие движения могло запутать систему, из-за чего изображение в видоискателе начинало дергаться. Однако даже при использовании штатива камера может двигаться из-за сильного ветра или использования супертелеобъективов, а значит, система стабилизации изображения может быть очень полезной. Более современные модели объективов со стабилизацией изображения распознают использование штатива и при необходимости автоматически отключают стабилизатор.

Также рекомендуется оставить стабилизацию изображения включенной при использовании монопода, поскольку маловероятно, что вы сможете удерживать это устройство идеально ровно и без непроизвольных движений.

Автор Angela Nicholson


Похожие статьи

Подпишитесь на рассылку

Нажмите здесь, чтобы получать вдохновляющие истории и интересные новости от Canon Europe Pro