O avtorju: Matjaž Intihar / e-Fotografija.si

Sistem stabilizacije slike je postal samoumeven del sodobne fotografske opreme. Omogoča nam bistveno večjo svobodo pri uporabi daljših časov osvetlitve. Hkrati zagotavlja ostre posnetke tudi v pogojih, kjer bi bili brez stabilizacije zaradi tresljajev neuporabni.

V času, ko stabilizacije še ni bilo, je med fotografi veljalo nepisano pravilo: najdaljši uporaben čas osvetlitve naj bo enak recipročni vrednosti goriščnice.

Na primer, pri goriščnici 200 mm naj bi bil čas vsaj 1/200 sekunde. To pravilo je sicer ponujalo osnovno orientacijo, a v praksi se je pogosto izkazalo za nezanesljivo, še posebej z razvojem digitalne fotografije in ocenjevanjem posnetkov na visoko ločljivih računalniških zaslonih. Na proti analognemu pogledu na majhen košček filma, smo hitro ugotovili, da lahko pride do zameglitve tudi pri bistveno krajših časih osvetlitve, denimo celo pri 1/1000 sekunde na 200 mm goriščnice, če je prišlo do premikanja kamere ob proženju.

Današnji sistemi stabilizacije – bodisi optični (OIS), stabilizacija tipala (IBIS) ali kombinacija obeh – omogočajo bistveno daljše čase osvetlitve, brez izgube ostrine zaradi tresljajev. Proizvajalci obljubljajo do 5- ali celo 8-kratno podaljšanje časa osvetlitve. V teoriji to pomeni, da lahko namesto 1/250 sekunde pri 200 mm fotografiramo celo pri 1/10 sekunde ali še daljšim časom in ob tem dobimo uporaben posnetek.

V praksi so rezultati glede še zadovoljivo kratkega časa odvisni od številnih dejavnikov, kot so stabilnost fotografa, način držanja kamere, način proženja in celo vibracije okolice, itd. Zato nam le redko uspe dobiti nestresenost iz teoretičnih podatkov. A kljub temu je stabilizacija ena najpomembnejših tehničnih nadgradenj sodobnih kamer in objektivov.

Stabilizacija ni pomembna le pri fotografiranju. Pri videu prinaša še več prednosti, saj omogoča gladke, stabilne posnetke tudi pri hoji ali snemanju iz roke. Še posebej kombinirani sistemi, kjer optična stabilizacija v objektivu sodeluje s stabilizacijo tipala v kameri, zagotavljajo nadpovprečne rezultate in bistveno izboljšajo uporabniško izkušnjo.

Čeprav stabilizacija ne more popolnoma nadomestiti dobrih tehnik rokovanja s kamero ali uporabe stojala pri res dolgih ekspozicijah, je postala nepogrešljiv pripomoček sodobnega fotografa.

 

Zgodovina sistemov stabilizacije slike

Optična stabilizacija slike (OIS – Optical Image Stabilization)

Canon je leta 1995 predstavil prvi objektiv z vgrajeno optično stabilizacijo slike, model EF 75-300mm f/4-5.6 IS USM. Sistem je s pomočjo žiroskopskih tipal zaznaval premike kamere in premikal posebni sklop leč znotraj objektiva, da bi zmanjšal vpliv tresljajev na končno sliko. V kombinaciji s sistemom hitrega ostrenja USM (Ultrasonic Motor), ki ga je Canon predstavil že leta 1987, je IS tehnologija vgrajena v L objektive, povsem spremenila svet športne in reporterske fotografije.

Ko je Canon že razvijal izboljšane različice svojega sistema IS, je Nikon svoj sistem VR (Vibration Reduction) predstavil šele leta 2000, in sicer v objektivu Nikkor 80-400mm f/4.5-5.6D VR. Prva različica VR je bila občutno počasnejša in manj učinkovita, zato objektiv ni dosegel komercialnega uspeha in so ga umaknili s trga. Koncept objektiva je kasneje prevzela Sigma in ga tržila pod svojo blagovno znamko. Canonov napreden IS sistem, v kombinaciji s hitrim in natančnim USM ostrenjem, je takrat postavil standard, ki mu konkurenca zaradi patentnih omejitev ni mogla slediti.

Ker je monopol ogrožal konkurenco, je japonsko ministrstvo za tehnologijo poseglo v dogajanje in doseglo, da je Canon del svojih patentov za stabilizacijo slike delil tudi z drugimi proizvajalci. V zameno so prejeli dostop do določenih tehnologij drugih podjetij, kar je omogočilo razvoj bolj zdravega in konkurenčnega trga.

Optična stabilizacija je bila sprva razvita za uporabo v analogni fotografiji, a se je s prehodom na digitalna tipala logično preselila tudi v digitalno dobo, kjer je postala še bolj razširjena in zmogljiva.

 

Stabilizacija s premikom tipala (IBIS – In-Body Image Stabilization)

Koncept stabilizacije slike s premikanjem tipala je prvi uresničila Minolta leta 2003 z modelom DiMAGE A1. Ta tehnologija je omogočila kompenzacijo tresljajev neposredno na tipalu, ne glede na to, kateri objektiv je bil uporabljen. S tem je postala stabilizacija dostopna tudi pri starejših ali cenejših objektivih, ki niso imeli lastnega sistema OIS.

Leto kasneje je Minolta predstavila prvo DSLR kamero z vgrajenim IBIS, model Dynax 7D, ki je funkcionalnost stabilizacije prenesla v sistem izmenljivih objektivov. Sam sem imel priložnost na Photokini 2004, preizkusiti ta sistem in bil sem navdušen nad njegovo učinkovitostjo. Tipalo APS-C v kameri Dynax 7D se je premikalo diagonalno za kar 9 mm, kar je za tisti čas predstavljalo tehnološki presežek in izjemno natančnost delovanja.

Prve rešitve so temeljile na mehanskih žiroskopih, danes pa so jih nadomestili MEMS žiroskopi (Micro-Electro-Mechanical Systems). Ti so kompaktni, hitri in izjemno natančni, kar omogoča sofisticirano več osno stabilizacijo v realnem času. Enako tehnologijo danes najdemo tudi v pametnih telefonih, VR očalih in dronih, kjer prav tako zagotavlja natančno zaznavanje gibanja in učinkovito kompenzacijo tresljajev.

Z razvojem digitalne fotografije in video produkcije je stabilizacija – tako optična kot s premikom tipala – postala ena ključnih tehnologij, ki omogoča večjo ustvarjalno svobodo in zanesljivejše rezultate v najrazličnejših snemalnih pogojih.

 

Delovanje sistemov stabilizacije slike: OIS, IBIS

Optična stabilizacija slike (OIS – Optical Image Stabilization)

Pri optični stabilizaciji se tresljaje kompenzira neposredno v objektivu. Sistem uporablja natančna žiroskopska tipala, ki zaznavajo premike fotokamere v realnem času. Ti podatki se prenesejo na gibljiv sklop optičnih elementov, ki se premikajo v nasprotni smeri zaznanega gibanja. Na ta način se svetlobni žarek usmeri nazaj na tipalo, kar zmanjša zameglitev zaradi tresljajev in omogoča daljše čase osvetlitve brez izgube ostrine.

Prednosti OIS:

OIS je izjemno učinkovit pri daljših goriščnicah, kjer že najmanjši premiki povzročijo večje premike slike na tipalu. Ker stabilizacija poteka v objektivu, tipalo ni dodatno obremenjeno, sistem pa omogoča bolj tekoče in naravne video posnetke, saj optični elementi delujejo bolj linearno in enakomerno.

Slabosti OIS:

Objektivi z vgrajeno optično stabilizacijo so praviloma dražji, saj zahtevajo bolj kompleksno mehaniko in elektroniko. Poleg tega je sistem vezan na posamezen objektiv, kar pomeni, da stabilizacije ni pri uporabi nestabiliziranih objektivov. Pri krajših goriščnicah učinkovitost OIS ni tako izrazita kot pri telefoto objektivih.

 

Stabilizacija s premikom tipala (IBIS – In-Body Image Stabilization)

IBIS deluje na podlagi premikanja tipala znotraj kamere. Žiroskopska tipala zaznavajo gibanje fotokamere, elektronika pa nadzira natančne premike tipala v nasprotni smeri zaznanih tresljajev. Ta metoda omogoča stabilizacijo slike pri uporabi katerega koli objektiva, tudi starejših modelov brez lastne optične stabilizacije.

Prednosti IBIS:

IBIS prinaša univerzalnost, saj deluje s celotnim naborom objektivov, ne glede na to, ali imajo vgrajen OIS ali ne. Posebej učinkovit je pri širokokotnih objektivih in krajših goriščnicah, kjer že manjši premiki tipala zadostujejo za kompenzacijo tresljajev. Sodobni IBIS sistemi pogosto nudijo 5-osno stabilizacijo (X, Y, nagib, zasuk in rotacija), kar bistveno izboljša kakovost posnetkov pri fotografiranju in snemanju videa.

Slabosti IBIS:

Pri daljših goriščnicah je premik tipala pogosto premajhen, da bi učinkovito kompenziral večje premike slike. Za primerljivo učinkovitost na proti OIS pri dolgih goriščnicah, na tipalu polnega formata, bi moral sodobni IBIS sistem imeti možnost premika tudi do 4 mm v vsako smer, kar pa je konstrukcijsko zahtevno in energijsko potratno. Zato pri teleobjektivih še vedno bolj zanesljivo deluje OIS sistem ali kombinacija OIS in IBIS, kjer optična stabilizacija prevzame večji del kompenzacije, stabilizacija tipala pa dopolni natančne popravke.

 

Kombinirana stabilizacija (Cooperative IS)

Najnaprednejše brezzrcalne kamere uporabljajo usklajeno delovanje obeh sistemov – optičnega (OIS) in stabilizacije tipala (IBIS). Sistem združuje podatke obeh žiroskopskih senzorjev in s tem optimizira kompenzacijo tresljajev. Takšen hibridni pristop prinaša najboljše rezultate pri vseh goriščnicah: IBIS zagotavlja natančne popravke v več oseh, medtem ko OIS učinkovito kompenzira večje premike, značilne za dolge goriščnice. Rezultat so ostre fotografije pri daljših časih osvetlitve in gladki, ter stabilni video posnetki.

Sodobni sistemi sicer teoretično obljubljajo tudi do 8-stopenjsko stabilizacijo, a praksa pokaže, da so rezultati lahko zelo različni. Na končni učinek vplivajo številni dejavniki – od naravnega tresenja telesa in sunkovitosti pritiska na prožilo do načina držanja kamere. Stabilizacija je v tem pogledu podobna natančnemu streljanju – umirjen fotograf, ki obvlada dihanje, utrip in pritisne na prožilo nežno ter kontrolirano, bo dosegel boljše rezultate kot nekdo, ki se na te podrobnosti ne ozira.

Pri uporabi stabilizacije je v veliko pomoč tudi rafalno fotografiranje. Pogosto se zgodi, da je drugi, tretji ali četrti posnetek v zaporedju opazno bolj oster kot prvi, saj se predvsem pri prvem posnetku pogosto prenese dodaten premik ob začetnem proženju.

Pomembno je vedeti, da sodobni sistemi stabilizacije delujejo celo takrat, ko je kamera na stojalu. A proizvajalci še vedno priporočajo, da pri uporabi robustnih in dobro fiksiranih stojal stabilizacijo OIS raje izklopimo. Aktivni sistem lahko zaradi iskanja mikro premikov sproži nepotrebne korekcije, ki paradoksalno zmanjšajo ostrino posnetka.

Pri določenih objektivih je mogoče izklopiti horizontalno stabilizacijo in ohraniti samo vertikalno(lahko so oznake: sport, IS2 ...). To je ključno pri tehniki panninga, ko slediš premikajočemu se objektu in želiš ohraniti občutek hitrosti, hkrati pa imeti stabilno vertikalno os.

Iz osebnih izkušenj lahko dodam še praktičen nasvet: raje nekoliko dvignite občutljivost ISO in si s tem zagotovite krajši čas osvetlitve, kot da pretiravate z dolgimi časi v prepričanju, da bo stabilizacija v celoti poskrbela za ostrino. Preveliko zanašanje na stabilizacijo lahko pomeni, da bo ravno tisti najpomembnejši posnetek stresen. Še posebej za fotografe, ki radi analizirajo fotografije v povečavi na računalniškem zaslonu, je zavedanje te omejitve ključnega pomena.

 

Nasveti za učinkovito uporabo stabilizacije

Sodobni sistemi stabilizacije so izjemno napredni, a njihova učinkovitost je odvisna tudi od načina uporabe. Naslednji nasveti temeljijo na priporočilih inženirjev, tehnikov ter profesionalnih fotografov, ki delajo v zahtevnih pogojih in nenazadnje prakse – od snemanja iz helikopterjev do fotografiranja z dolgimi teleobjektivi na čolnih ali vozilih.

- Redno posodabljaj opremo – nove programske nadgradnje pogosto izboljšajo tudi algoritme stabilizacije.

- Utrdi oprijem – stabilizacija ni čudežna rešitev. Trden in miren oprijem kamere, kontroliran pritisk na sprožilec in dobra drža so ključni za ostre posnetke.

- Preizkusi meje sistema – vsak objektiv in kombinacija OIS/IBIS se obnaša nekoliko drugače.

- Preizkusi, pri kakšnih časih osvetlitve lahko še vedno dosežeš ostre posnetke.

- Izklopi sistem stabilizacije ob uporabi stojala – pri dolgih ekspozicijah, lahko aktivni OIS / IBIS povzroči mikro korekcije, ki zmanjšajo ostrino slike.

- Panning način – pri objektivih, ki omogočajo izklop horizontalne stabilizacije, uporabi to možnost pri sledenju premikajočim se objektom. Tako se stabilizira le navpična os, lažji je premik kamere in posnetki so bolj ostri.

- Izkoristi rafalni način – pri zaporednem fotografiranju sta pogosto drugi, tretji ali četrti posnetek (eden izmed njih) bolj ostra kot prvi. To pride prav zlasti pri dolgih goriščnicah.

- Za video snemanje – stabilizacija najbolje deluje pri enakomernih in nadzorovanih gibih. Izogibaj se sunkovitih premikov, če želiš profesionalen rezultat.

- Upoštevaj razmere – v hladnem okolju baterije hitreje izgubljajo moč, kar zmanjšuje učinkovitost stabilizacije. Vedno imej pri sebi rezervne baterije, saj stabilizacija je njihov velik potrošnik. Oziroma, ko imamo na voljo dovolj svetlobe in kratke čase osvetlitve, lahko stabilizacijo izklopimo.

- Iz lastnih izkušenj se je pokazalo, da je pri dolgih goriščnicah pogosto bolje nekoliko dvigniti občutljivost ISO in uporabiti krajši čas osvetlitve, kot pa slepo zaupati stabilizaciji. Ključen posnetek je lahko izgubljen, če menimo, da bo tehnologija vedno v popolnosti opravila svoje delo.

- Prilagodi nastavitve pri tresljajih motorjev – pri fotografiranju iz čolna, avtomobila, helikopterja ali letala lahko vibracije zmotijo delovanje stabilizacije. Včasih je učinkoviteje izklopiti OIS in se zanesti na hitrejše čase osvetlitve ter višji ISO.

 

Diagram prikazuje delovanje nadzora pri stabilizaciji slike, pri čemer kombinira dve glavni vrsti stabilizacije: OIS in IBIS.

Najboljši stabilizacijski učinek dosežemo z usklajenim delovanjem obeh sistemov (rdeča krivulja). Pri širokokotnih objektivih ima večji vpliv stabilizacija s premikom tipala, pri telefoto objektivih pa optična stabilizacija. Ko obe tehnologiji sodelujeta, zagotavljata optimalno zmanjšanje tresenja pri vseh goriščnih razdaljah. 

Osnovna struktura grafa

– Navpična os (Stabilization Effect – Učinek stabilizacije): Prikazuje moč stabilizacije. Višje ko je krivulja, večji je stabilizacijski učinek.

– Vodoravna os (Focal Length – Goriščna razdalja): Predstavlja razpon goriščnih razdalj, od širokokotne strani (levo) do telefoto strani (desno).

Pomen posameznih krivulj

– Rdeča krivulja (“Cooperative” – Sodelovalno): Prikazuje največji možni učinek stabilizacije, ko se kombinirata optična stabilizacija in stabilizacija s premikom senzorja. Ta pristop zagotavlja najboljše rezultate, še posebej pri daljših goriščnicah.

– Modra krivulja (“Sensor shift only” – Samo premik senzorja): Predstavlja učinek stabilizacije, kadar se uporablja samo stabilizacija s premikom senzorja. Ta tehnologija je učinkovitejša pri krajših goriščnih razdaljah (širokokotni del), vendar njen učinek upada pri telefoto objektivih.

– Rumena krivulja (“Optical only” – Samo optično): Prikazuje stabilizacijo, ko se uporablja samo optični sistem v objektivu. Ta sistem bolje deluje pri daljših goriščnicah (telefoto strani), vendar je manj učinkovit pri krajših goriščnih razdaljah.

 

Za konec

Stabilizacija slike je ključna tehnologija za zmanjšanje učinka tresenja fotokamere in zagotavljanje ostrih posnetkov pri daljših časih osvetlitve ali pri uporabi telefoto objektivov. Tudi fotofoni imajo stabilizacijo slike. Večinoma zgolj elektronsko. V modelih višjih razredov pa je tudi optična, kot preko tipala.

Nikakor pa sistem OIS / IBIS ni vsemogočen in vsak sam mora ugotoviti s katerimi časi lahko še deluje, da ne strese fotografije.

O avtorju: Matjaž Intihar / e-Fotografija.si