OBIETTIVI

Stabilizzazione dell'immagine

Scopri come funziona la stabilizzazione dell'immagine negli obiettivi (e nelle fotocamere), che mantiene le immagini nitide nonostante le vibrazioni e gli altri spostamenti involontari della fotocamera.
Le vibrazioni della fotocamera compromettono la nitidezza. Il tremolio della mano che sorregge la fotocamera, la lieve scossa prodotta dallo scatto dell'otturatore e anche un minimo movimento durante l'esposizione possono produrre un'immagine sfocata.

In genere gli effetti delle vibrazioni della fotocamera non si notano. Se utilizzi una velocità dell'otturatore elevata o un obiettivo grandangolare, la sfocatura è talmente minima da passare inosservata, ma è comunque presente, e diventa più evidente in caso di taglio drastico o stampa ingrandita dell'immagine.

La soluzione più ovvia per evitare il movimento della fotocamera durante l'esposizione consiste nel fissarla a un oggetto stabile, come un treppiede, e adottare precauzioni per evitare le scosse, come la funzione di scatto remoto. Ma un treppiede è efficace solo se è molto robusto, e quindi pesante, pertanto non è sempre possibile portarne uno con sé. In alcune situazioni il treppiede risulta semplicemente scomodo, in altre è addirittura vietato.

Per fortuna Canon offre un altro metodo per limitare, o addirittura eliminare, gli effetti delle vibrazioni della fotocamera: la stabilizzazione dell'immagine (IS, Image Stabilisation).

Il primo obiettivo dotato di stabilizzazione dell'immagine è stato introdotto nel 1995 e risolveva il problema delle vibrazioni laterali della fotocamera. Anziché cercare di impedire lo spostamento della fotocamera, l'obiettivo stabilizzato introduce un movimento di compensazione interno con lo scopo di mantenere ferma l'immagine sul sensore della fotocamera.
Obiettivo Canon EF 400mm f/2.8L IS III USM.

L'obiettivo EF 400mm f/2.8L IS III USM fa parte della gamma di obiettivi Canon dotati di stabilizzatore d'immagine integrato. Su un lato è presente un commutatore che consente di selezionare una delle tre modalità IS disponibili.

Schema di un obiettivo Canon EF 400mm f/2.8L IS III USM che mostra gli elementi ottici.

L'unità IS è solo uno dei complessi elementi ottici ed elettronici di un obiettivo Canon.

Come funziona la stabilizzazione dell'immagine

Nelle videocamere, la stabilizzazione dell'immagine era disponibile già molto prima della sua applicazione agli obiettivi EF. Anche dopo l'introduzione dei sistemi ottici ed elettronici, non era comunque appropriata alle fotocamere EOS a causa dei suoi vincoli di peso e dimensioni. Canon ha così deciso di tornare alla fase di progettazione per affrontare il problema da una prospettiva completamente nuova.

La soluzione Canon consiste nell'utilizzare un gruppo di elementi all'interno dell'obiettivo che si spostano perpendicolarmente al suo asse, per controbilanciare le vibrazioni della fotocamera. Il movimento di questo speciale gruppo di elementi ottici è controllato da un processore integrato e non riduce le prestazioni ottiche dell'obiettivo.

In un obiettivo stabilizzato, le vibrazioni della fotocamera vengono rilevate dai sensori giroscopici situati all'interno del corpo, uno per l'imbardata (movimento laterale) e uno per il beccheggio (movimento verticale). I sensori rilevano sia l'angolo che la velocità del movimento.

Quando si preme parzialmente il pulsante di scatto della fotocamera, si verifica questa sequenza di eventi:

• Lo speciale gruppo di elementi ottici di stabilizzazione, che è bloccato in posizione centrale quando non è attivo, viene rilasciato.
• Due sensori giroscopici si avviano per rilevare la velocità e l'angolo di ogni movimento del gruppo fotocamera/obiettivo.
• I dati del giroscopio vengono trasmessi a un microprocessore nell'obiettivo, che li analizza e prepara un'istruzione per lo speciale gruppo di elementi ottici di stabilizzazione.
• Tale istruzione viene trasmessa al gruppo di elementi ottici di stabilizzazione, che si muove quindi con la velocità e nella direzione appropriate per controbilanciare il movimento della fotocamera.
• Questa sequenza completa viene ripetuta continuamente, per garantire una reazione istantanea a qualsiasi variazione di intensità o direzione della vibrazione della fotocamera.

La stabilizzazione dell'immagine è in grado di compensare movimenti in una vasta gamma di frequenze e, oltre che per le semplici vibrazioni della fotocamera (da 0,5 a 3 Hz), è efficace anche per le vibrazioni del motore rilevate quando si scatta da un veicolo in movimento o da un elicottero (da 10 a 20 Hz).

Il primo obiettivo EF dotato di IS era costituito da un obiettivo con un microprocessore a 16 bit ad alta velocità incorporato. Tale processore controllava simultaneamente lo stabilizzatore d'immagine, il motore a ultrasuoni (per la messa a fuoco dell'obiettivo) e il diaframma elettromagnetico (per l'impostazione dell'apertura dell'obiettivo).

L'energia utilizzata dal sistema di stabilizzazione dell'immagine dell'obiettivo viene fornita dalla batteria della fotocamera, pertanto la durata della batteria si riduce notevolmente quando sulla fotocamera è montato un obiettivo IS e la funzione IS è attivata.
Diagramma del percorso di un raggio di luce all'interno di un obiettivo ed effetto dello spostamento sull'immagine risultante.

Quando la fotocamera è immobile, i raggi di luce attraversano l'obiettivo e formano un'immagine sul sensore. Quando la fotocamera si muove, i raggi di luce provenienti dal soggetto si piegano, rispetto all'asse ottico, e l'immagine si sposta lievemente sul sensore. Puoi osservare questo effetto nel mirino se scuoti delicatamente la fotocamera mentre inquadri il soggetto.

Unità di stabilizzazione dell'immagine di un obiettivo Canon.

La tecnologia alla base del sistema di stabilizzazione dell'immagine Canon include alcuni sensori giroscopici che rilevano le variazioni di velocità e direzione, speciali elementi ottici "flottanti" capaci di muoversi in modo da compensare tale movimento e un microprocessore che controlla l'intera operazione.

Diagramma del percorso di un raggio di luce all'interno di un obiettivo. Lo spostamento viene corretto in modo da stabilizzare l'immagine risultante.

In un obiettivo IS, i sensori giroscopici rilevano lo spostamento della fotocamera e il microprocessore nell'obiettivo sposta gli elementi dell'obiettivo IS esattamente nella direzione e per il tratto necessari per contrastare le vibrazioni della fotocamera, mantenendo stabile l'immagine sul sensore della fotocamera.

Diagramma dei vari piani di spostamento a cui sono soggetti fotocamera e obiettivo.

La fotocamera e l'obiettivo possono spostarsi in molti modi diversi. Il movimento circolare in direzione verticale prende il nome di beccheggio, mentre quello laterale viene chiamato imbardata. La rotazione attorno all'asse dell'obiettivo è denominata rollio, ma sono possibili anche spostamenti laterali e verticali, rispettivamente lungo gli assi X e Y. I moderni sistemi IS avanzati sono in grado di rilevare e tentare di correggere tutti e cinque questi tipi di movimento.

Modalità dello stabilizzatore d'immagine

I primi obiettivi EF dotati di IS confondevano il movimento di panning con le vibrazioni della fotocamera e tentavano di compensarlo. Di conseguenza, l'immagine nel mirino si spostava a scatti e questo impediva l'inquadratura precisa del soggetto.

Negli obiettivi IS più recenti è possibile scegliere fra due o tre modalità IS:

Modalità 1: quando si seleziona la modalità IS 1 su un obiettivo stabilizzato, il sistema IS funziona come quello originale, correggendo i movimenti di beccheggio e imbardata. Questa è la modalità ottimale per fotografare i soggetti statici.

Modalità 2: la Modalità 2 è l'ideale quando la fotocamera deve effettuare un panning per seguire un soggetto in movimento. Imposta l'obiettivo in modo da ignorare il movimento di panning e compensare solo gli spostamenti in direzione perpendicolare a quella di panning. Garantisce inoltre un'immagine più uniforme nel mirino.

Il sistema IS rileva automaticamente la direzione di panning, indipendentemente dal fatto che la composizione sia orizzontale o verticale e dalla direzione di spostamento della fotocamera.

Modalità 3: la Modalità 3 dello stabilizzatore d'immagine è stata introdotta nel 2010 con gli obiettivi EF 300mm f/2.8L IS II USM ed EF 400mm f/2.8L IS II USM (ora sostituiti da EF 400mm f/2.8L IS III USM). È disponibile anche sui teleobiettivi EF 400mm f/4 DO II IS USM, EF 500mm f/4L IS II USM, EF 600mm f/4L IS II USM (ora sostituiti da EF 600mm f/4L IS III USM) e sugli obiettivi EF 100-400mm f/4.5-5.6L IS II USM, EF 200-400mm f/4L IS USM Extender 1.4x e RF 70-200mm F2.8L IS USM.

Questa utile modalità offre tutti i vantaggi della funzione IS standard (che compensa gli spostamenti orizzontali e verticali della fotocamera) ma, anziché essere sempre attiva, entra in gioco solo quando si preme fino in fondo il pulsante di scatto per catturare l'immagine.

La Modalità 3 è particolarmente utile per la fotografia sportiva, in cui ci si sposta rapidamente da un soggetto all'altro. Con la Modalità IS 1, questa situazione determina un brusco spostamento dell'immagine nel mirino, perché la funzione IS tenta di adeguarsi agli spostamenti dell'obiettivo. Ritardando l'attivazione fino alla pressione completa del pulsante di scatto, invece, il sistema evita di provare a contrastare i movimenti casuali rapidi dell'obiettivo e li compensa solo al momento dell'acquisizione dell'immagine.

Inoltre, limitando l'attivazione al punto di cattura, garantisce che il gruppo di stabilizzazione sia centrato all'interno del corpo, garantendo il massimo livello di stabilizzazione.

Stabilizzatore ibrido

Lo stabilizzatore d'immagine ibrido, introdotto con l'obiettivo EF 100mm f/2.8L Macro IS USM nel 2009, applica il concetto di stabilizzazione dell'immagine alla macrofotografia. Con gli obiettivi più lunghi o negli scatti generici, le vibrazioni della fotocamera seguono un percorso circolare, ovvero sono costituiti da spostamenti in direzione verticale (beccheggio) o in direzione orizzontale (imbardata) attorno a un punto, costituito dalla posizione della fotocamera. Questo effetto viene efficacemente compensato dai motori IS contenuti negli obiettivi. Tuttavia, quando ci si avvicina al soggetto per scattare una macrofotografia, le vibrazioni della fotocamera diventano meno circolari e più lineari, come se l'intero fotogramma si spostasse orizzontalmente o verticalmente, in direzione parallela al soggetto. Questo tipo di movimento viene corretto dal sensore Shift-IS del sistema IS ibrido.
Foto di una corsa di go-kart con lo sfondo sfocato a causa del panning della fotocamera.

Se la fotocamera deve effettuare un panning per seguire un soggetto in movimento, selezionare la modalità IS 2. In questa modalità, la funzione IS ignora lo spostamento della fotocamera nella direzione di panning e compensa esclusivamente gli spostamenti perpendicolari a tale direzione.

Diagramma che confronta i movimenti di beccheggio e imbardata con le vibrazioni laterali della fotocamera.

Nella macrofotografia, oltre ai movimenti di beccheggio e imbardata (immagine in alto) la fotocamera è soggetta anche a spostamenti laterali lungo gli assi X e Y (immagine in basso). Il sistema IS ibrido è espressamente progettato per compensare questa serie di problemi specifici.

Livello di efficacia della stabilizzazione dell'immagine

I primi obiettivi IS consentivano di ottenere immagini nitide con velocità otturatore di 2 stop più lente del normale. Ad esempio, se riesci a ottenere un'immagine nitida scattando a mano libera senza stabilizzazione dell'immagine con una velocità otturatore di 1/60 sec, con lo stabilizzazione dell'immagine puoi ottenere una nitidezza simile a 1/15 sec, mantenendo invariati tutti gli altri fattori.

Tali fattori includono la lunghezza focale dell'obiettivo, che costituisce un elemento chiave. Oltre a ingrandire il soggetto, l'incremento della lunghezza focale amplifica anche gli effetti delle vibrazioni della fotocamera. Come regola generale, utilizzando fotocamera e obiettivo a mano libera senza IS, occorre utilizzare una velocità otturatore almeno pari al reciproco della lunghezza focale. Di conseguenza, per gli scatti a mano libera senza IS con una lunghezza focale di 500 mm, la velocità otturatore deve essere di almeno 1/500 sec. Se l'obiettivo offre 2 stop di IS, in genere è possibile ottenere uno scatto nitido con una velocità otturatore di 1/125 sec (ovvero, più lenta di 2 stop rispetto a 1/500 sec). Gli obiettivi IS più recenti offrono un'efficacia superiore, con un guadagno di 4 o 5 stop. Con un guadagno di 4 stop, anziché scattare a 1/500 sec è possibile scattare a 1/30 sec, mentre con un guadagno di 5 stop si arriva a 1/15 sec. In altre parole con un guadagno di 5 stop, a una velocità otturatore di 1/15 sec la stabilizzazione dell'immagine consente di ottenere la stessa nitidezza che si otterrebbe scattando a 1/500 sec senza stabilizzazione dell'immagine.

Ricorda tuttavia che la stabilizzazione dell'immagine riduce solo l'effetto delle vibrazioni della fotocamera, non la sfocatura dovuta allo spostamento del soggetto.
Diagramma del sistema Dual Sensing IS di una fotocamera Canon EOS R.

La fotocamera Canon EOS R utilizza sia le informazioni fornite dalla fotocamera, sia quelle inviate dall'obiettivo per correggere la sfocatura. Il sistema IS acquisisce sia i dati relativi alle vibrazioni della fotocamera inviati dal sensore giroscopico nell'obiettivo, sia i dati delle immagini generati dal sensore CMOS della fotocamera. Il sistema Dual Sensing IS è in grado di rilevare e compensare con precisione la sfocatura dovuta ai movimenti a bassa frequenza (lenti), difficilmente rilevabili con i soli sensori giroscopici.

Compatibilità con videocamere

Il sistema ottico di stabilizzazione dell'immagine di cui abbiamo parlato prima, formato da giroscopi, microprocessore e uno speciale gruppo di elementi ottici, fa parte dell'obiettivo, non della fotocamera. Di conseguenza, la stabilizzazione dell'immagine può essere ottimizzata a livello di obiettivo specifico, indipendentemente dalla fotocamera utilizzata. In alcuni casi, l'immagine sembra muoversi nel mirino dopo l'esposizione, ma questo non influisce sulla nitidezza dell'immagine esposta. In alcuni vecchi modelli di videocamere EOS cinematografiche, quando si utilizza il flash incorporato l'immagine nel mirino si sposta durante la ricarica del flash, perché l'alimentazione viene temporaneamente dirottata dalla funzione IS al flash, ma questo non influisce sulla nitidezza dell'immagine esposta.

Ricorda che, nella maggior parte delle fotocamere EOS, quando si utilizza la modalità Bulb per le esposizioni lunghe la stabilizzazione dell'immagine non funziona. In genere, per le esposizioni lunghe la stabilizzazione dell'immagine risulta comunque inefficace, pertanto è preferibile disattivare la funzione IS e fissare la fotocamera in modo da impedire qualunque movimento.

In questo articolo abbiamo parlato solo della stabilizzazione ottica dell'immagine disponibile negli obiettivi, ma nelle fotocamere Canon EOS R5 e EOS R6, lanciate nel 2020, è stato introdotto uno stabilizzatore d'immagine integrato (IBIS, In-Body Image Stabilisation) a 5 assi, per la prima volta nelle fotocamere Canon. Questo sistema, che opera in parallelo con la funzione IS degli obiettivi, è particolarmente efficace per contrastare le vibrazioni a bassa frequenza (dovute al respiro e al battito cardiaco del fotografo) e quelle alle lunghezze focali inferiori, mentre la funzione IS ottica integrata è particolarmente utile per le lunghezze focali dei teleobiettivi. Utilizzando il sistema IS integrato insieme a quello nell'obiettivo, è possibile ottenere la bellezza di 8 stop. Per alcuni obiettivi con cerchio immagine ampio, come i modelli RF 28-70mm F2L USM e RF 85mm F1.2L USM, lo stabilizzatore d'immagine integrato nella fotocamera può fornire fino a 8 stop di IS anche se gli obiettivi non dispongono di stabilizzazione ottica integrata.

In pratica, nel caso degli esempi precedenti, con 8 stop di IS è possibile scattare a mano libera a 1/2 sec con un obiettivo da 500 mm, mentre con un obiettivo grandangolare si può mantenere un'esposizione di 4 secondi, sempre scattando a mano libera. Questo tempo è sufficiente per ottenere un'immagine sfocata del movimento dell'acqua contro uno sfondo nitido, senza utilizzare un treppiede.

Scopri di più sullo stabilizzatore d'immagine integrato nelle fotocamere EOS R5 ed R6.
Diagramma del sistema IS combinato in una fotocamera Canon EOS R5.

Nelle fotocamere Canon EOS R5 ed EOS R6, lo stabilizzatore d'immagine integrato (IBIS, In-Body Image Stabilisation System) opera in sinergia con il sistema IS ottico dell'obiettivo, per offrire livelli di stabilizzazione senza precedenti. Il microprocessore nell'obiettivo riceve i dati dal sensore giroscopico dell'obiettivo, mentre il processore DIGIC X nella fotocamera riceve i dati da un sensore giroscopico e da un sensore di accelerazione situati nella fotocamera. I due processori condividono le informazioni in tempo reale per regolare sia gli elementi dell'obiettivo che il sensore della fotocamera, in modo da generare un'immagine perfettamente stabile.

Unità di stabilizzazione dell'immagine di una fotocamera Canon EOS R5.

Così come il sistema IS di un obiettivo Canon utilizza speciali elementi ottici mobili, lo stabilizzatore d'immagine integrato delle fotocamere Canon EOS R5 utilizza un sensore di immagine che si sposta grazie a un sensore magnetico per compensare il movimento della fotocamera.

Accessori per gli obiettivi IS

Gli obiettivi IS funzionano particolarmente bene quando vengono utilizzati insieme agli accessori. Ad esempio, risultano particolarmente utili quando si aggiunge un moltiplicatore di focale per obiettivi allo scopo di aumentare di 1.4x o 2x la lunghezza focale effettiva dell'obiettivo. Poiché, come abbiamo detto prima, l'incremento della lunghezza focale determina un'amplificazione delle vibrazioni della fotocamera, la stabilizzazione dell'immagine risulta estremamente vantaggiosa.

I moltiplicatori di focale Canon EF sono compatibili con gli obiettivi serie L e DO con lunghezze focali a partire da 135 mm, oltre che con un numero limitato di teleobiettivo zoom con apertura ampia. I moltiplicatori di focale Canon EF sono compatibili con gli obiettivi RF di lunghezza superiore ai 300 mm. Entrambi i modelli sono compatibili con numerosi obiettivi IS.

La stabilizzazione dell'immagine funziona efficacemente anche quando si utilizzano prolunghe o lenti macro.

Utilità del treppiede

Anche se un obiettivo IS aumenta le possibilità di scatto a mano libera, in alcuni casi è comunque necessario ricorrere a un treppiede, ad esempio per tempi di esposizione di alcuni secondi o quando si utilizzano obiettivi molto pesanti.

Con alcuni vecchi modelli di obiettivo è necessario disattivare la funzione IS quando si utilizza un treppiede, perché l'assenza di movimento confonde il sistema e l'immagine comincia a saltare all'interno del mirino. Tuttavia, anche quando di utilizza un treppiede, il sistema IS può risultate utilissimo per compensare alcuni spostamenti della fotocamera dovuti al vento forte o all'uso di super teleobiettivi. Gli obiettivi IS più recenti sono in grado di rilevare l'uso di un treppiede e disabilitare automaticamente la funzione IS, se necessario.

In genere è possibile lasciare attiva la stabilizzazione dell'immagine anche quando si utilizza un monopiede, perché difficilmente si riesce a mantenere perfettamente immobile questo tipo di supporto.

Scritto da Angela Nicholson


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