Стабилизация изображения

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.

Существуют разные типы стабилизации изображения. Начнем с оптического стабилизатора в объективе. Первый объектив со стабилизатором 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.

• Как работает оптическая стабилизация изображения
• Режимы работы стабилизатора изображения
• Hybrid IS
• Насколько эффективна оптическая стабилизация изображения?
• Совместимость с широким рядом камер
• Встроенный стабилизатор изображения (IBIS)
• Стабилизация изображения при видеосъемке
• Использование аксессуаров и штативов с объективами со стабилизацией

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.

Оптическая 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.

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 современных объективах со стабилизацией изображения пользователям доступны следующие два или три режима стабилизации изображения:

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

Режим 2 (с проводкой). «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 (только во время экспонирования). «Режим 3» работы стабилизатора изображения был представлен еще в 2010 году в объективах EF 300mm f/2.8L IS II USM и EF 400mm f/2.8L IS II USM. Этот режим также доступен в ряде зум- и телеобъективов Canon EF и RF, включая гибридные зум-объективы RF 24-105mm F2.8L IS USM Z и RF 70-200mm F2.8L IS USM Z.

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.

Некоторые объективы RF и RF-S со стабилизатором вместо переключения режима используют функцию автоматического распознавания съемки с проводкой. На моделях RF 24-105mm F4-7.1 IS STM и RF 100-400mm F5.6-8 IS USM,, к примеру, с включенным стабилизатором эта технология предназначена для обнаружения преднамеренного поворота камеры — в таком случае автоматически выбирается режим стабилизации для съемки с проводкой.

Некоторые камеры, включая EOS R6 Mark II, EOS R8, EOS R7, EOS R50, EOS R10 и EOS R100, при установке совместимого объектива открывают доступ к сюжетному режиму под названием «Съемка с проводкой». В то время как «Режим 2» отключает стабилизацию по горизонтали при съемке с горизонтальной проводкой, сюжетный режим «Съемка с проводкой» распознает объект, за которым вы следите, и активирует коррекцию горизонтальных движений только при необходимости, сохраняя коррекцию по вертикали для оптимального кадрирования.

Вместо режима «Съемка с проводкой» на камере EOS R3 имеется функция помощи при панорамировании, которую можно активировать как в ручном (M) режиме, так и в режиме приоритета выдержки (Tv). После ее активации система использует оптический стабилизатор совместимого объектива для удержания объекта в одном положении в кадре и обеспечения высокой четкости изображения при повороте камеры для размытия фона.

Представленная еще 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.

Технология гибридной стабилизации Canon использует датчик угловой скорости, применяемый во всех объективах со стабилизатором подобного типа и распознающий степень угловых сотрясений камеры, а также дополнительный датчик ускорения, определяющий степень сотрясений камеры, вызванных сдвигом. Процессор использует показания обоих датчиков и сдвигает элементы объектива, чтобы компенсировать сразу обе разновидности движения. Гибридная стабилизация значительно повышает эффективность стабилизации, в частности при макросъемке, где стандартные технологии стабилизации могут не обеспечивать желаемый результат.

Эффективность стабилизации может варьироваться в зависимости от навыков съемки пользователя, однако для ранних версий объективов со стабилизацией считалось, что стабилизатор обеспечивает создание четких фотографий 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 5,5 ступени стабилизации. (Согласно стандартам CIPA, этот эффект замеряется при наибольшем фокусном расстоянии зум-объектива.) 4 ступени позволят вместо выдержки 1/500 сек. использовать выдержку 1/30 сек., а 5,5 ступени — 1/10 сек. Иными словами, наличие 5,5 ступени стабилизации приводит к тому, что съемка со значением выдержки 1/10 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.

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.

В 2018 году мы, основываясь на комбинированном стабилизаторе беззеркальных камер Canon EOS M, представили для камеры Canon EOS R систему Dual Sensing IS, которая использует информацию с камеры и объектива для повышения эффективности стабилизации. Система получает информацию о сотрясении камеры с гироскопического датчика в объективе и сведения о векторе движения с датчика изображения CMOS камеры — это позволяет точно распознавать и нивелировать низкочастотное (медленное) размытие, которое бывает трудно распознать с помощью только гироскопического датчика.

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 EOS R5 и EOS R6, выпущенные в 2020 году, стали первыми камерами Canon, оснащенными встроенной стабилизацией изображения по 5 осям (IBIS) — впоследствии эта система также стала доступна и на некоторых иных моделях в этой линейке. Система IBIS перемещает датчик изображения, нивелируя движение камеры и обеспечивая отсутствие дрожания кадра.

Стоит кое-что прояснить относительно измерения эффективности этого процесса. Будучи постоянным участником Ассоциации производителей камер и устройств обработки изображения (CIPA) компания Canon измеряет характеристики стабилизации изображения своих камер и объективов в соответствии с отраслевыми стандартами. В начале 2024 года ассоциация CIPA пересмотрела свои рекомендации по измерению стабилизации изображения. Стандарт CIPA-2024 требует описывать эффективность стабилизатора в объективе по центру кадра, однако для сочетания стабилизатора в объективе и системы IBIS камеры отмечается эффективность как по центру, так и по краям изображения.

Углы изображения особенно важны при съемке видео, где любые искажения могут отвлекать зрителя от просмотра видеоролика. Движение света всегда будет более непредсказуемым по краям кадра, поэтому эффективность стабилизации здесь может быть несколько ниже, чем по центру изображения. Фактически, это более сложные условия для алгоритма, однако Canon удается обеспечивать показатели стабилизации по краю изображения, практически эквивалентные таким показателям в его центре.

IBIS 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.

На камерах EOS R1 и EOS R5 Mark II встроенная стабилизация работает совместно со стабилизатором объектива и обеспечивает эффект до 8,5 ступени экспозиции по центру изображения и до 7,5 ступени по его краям в зависимости от используемого объектива¹. Прочие камеры этой линейки, использующие систему IBIS, при измерении согласно текущему на тот момент стандарту CIPA продемонстрировали невероятную эффективность комбинированной стабилизации до 8 ступеней экспозиции в зависимости от объектива². С некоторыми объективами с большим кругом изображения, такими как RF 28-70mm F2L USM и RF 85mm F1.2L USM, система IBIS камеры обеспечивает стабилизацию до 8 ступеней, даже если сам объектив не оснащен оптическим стабилизатором.

Камера EOS R7 обеспечивает стабилизацию с эффектом до 7 ступеней экспозиции при установке объективов RF-S, таких как стандартный RF-S 18-150mm F3.5-6.3 IS STM³, который имеет меньший круг изображения, соответствующий датчику изображения APS-C. Однако EOS R7 предлагает ту же систему IBIS, что и другие модели этой линейки, и обеспечит стабилизацию с эффектом 8 ступеней экспозиции при использовании полнокадровых объективов, таких как RF 28-70mm F2L USM или RF 24-70mm F2.8L IS USM. Все потому, что большой круг изображения этих объективов позволяет сильнее смещать датчик и компенсировать таким образом более сильное сотрясение камеры.

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.

В объективе RF 10-20mm F4L IS STM мы впервые представили новый тип стабилизации изображения, предназначенный сугубо для сверхширокоугольных объективов. Стабилизация с координированным периферийным управлением сочетает в себе IBIS и оптический стабилизатор для подавления вибраций, которые могут возникать в углах изображений со сверхширокоугольной перспективой из-за ее сдвига. Такое периферийное размытие наиболее заметно на видео, где в углах изображение словно дрожит. Алгоритм стабилизации изображения на RF 10-20mm F4L IS STM работает совместно с IBIS для устранения этой проблемы, что обеспечивает более высокую четкость фотографий и видео по всему кадру.

При использовании объектива с переключателем стабилизатора на камере с IBIS этот переключатель будет управлять и оптической стабилизацией, и работой IBIS — включаются и выключаются сразу обе системы. Если вы снимаете с объективом без стабилизатора или без переключателя стабилизатора (например, модели RF-S), можно в настройках камеры выбрать для IBIS режим «Всегда включено» (аналогично «Режиму 1» выше) или чтобы система была включена только во время экспонирования (аналогично «Режиму 3»).

На камере EOS R7 система IBIS также поддерживает новую функцию автоматического уровня, которая использует возможность вращения датчика (коррекцию поворота) для создания снимков с ровной линией горизонта. Однако датчик изображения имеет малую амплитуду вращения, поэтому эта функция не исправит сильно «заваленный» горизонт; она работает в книжной и альбомной ориентации съемки, а результат отображается в видоискателе и на заднем экране. EOS R1 и EOS R5 Mark II предлагают аналогичную функцию автоматического уровня видео, которая помогает корректировать уровень кадра при видеосъемке.

Узнайте больше о встроенной стабилизации изображения в камерах серии EOS R.

Все системы стабилизации изображения, упомянутые выше, работают в режимах фото- и видеосъемки в различных сочетаниях в зависимости от используемого объектива и доступных технологий стабилизации. Таблица ниже содержит сведения о комбинированной стабилизации изображения на камерах с IBIS.

Дополнительные технологии стабилизации видеоматериалов также не перестают развиваться. Многие из профессиональных видеокамер Canon Cinema EOS, к примеру, используют передовую систему электронной стабилизации изображения по 5 осям. При этом кадр немного обрезается за счет его цифрового смещения вокруг датчика изображения — именно так компенсируется движение, обнаруженное гироскопическим датчиком камеры. Электронный стабилизатор предлагает два режима работы: производительный (обрезка будет больше, но компенсируются даже большие сотрясения) и стандартный. Оба эти режима поддерживаются при видеосъемке, где обеспечивают плавность видеоматериалов, отснятых с помощью объективов без стабилизатора, а также могут использоваться совместно с оптической стабилизацией объектива для повышения ее эффективности — этот тандем получил название комбинированной стабилизации.

Фото- и видеокамеры серии EOS R располагают системой цифровой стабилизации видео, которая на моделях с IBIS задействует все три компонента — стабилизатор объектива, цифровую стабилизацию и IBIS — для повышения эффективности стабилизации. Даже при использовании объективов без оптического стабилизатора, например светосильных гибридных фикс-объективов RF и фикс-объективов CN-R, цифровая стабилизация видео справится с измерением сотрясения камеры и соответствующим образом компенсирует его с помощью алгоритма. В этом случае стабилизация будет более эффективной при использовании объективов с более широким углом обзора. Примеры выше (снятые с рук на камеру EOS R6 Mark II) демонстрируют эффективность технологий стабилизации Canon при съемке видео.

Камеры EOS R1 и EOS R5 Mark II устанавливают новые стандарты эффективности цифровой стабилизации видео. С совместимым объективом комбинированная стабилизация будет иметь эффект до 8,5 ступени экспозиции по центру кадра и до 7,5 ступени по его краям, что обеспечит значительно более плавные видео при съемке с рук.

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 RF совместимы с объективами RF с фокусным расстоянием свыше 300 мм, а также со многими объективами, оснащенными стабилизатором.

Стабилизация изображения также работает при использовании удлинительных тубусов или макрообъективов.

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.