Stabi im Gehäuse und im Objektiv?

[RoDo]

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Jemand, der das Nikon-System gut kennt und hier einiges dazu schreibt, das man vermutlich auch auf Panasonic übertragen kann, ist Thom Hogan.

...

Hallo Andreas,

 

ist ja teilweise ein informativer Artikel, aber auch sehr "amerikanisch".

 

Aber immerhin hat er mir auf einmal bewusst gemacht, was eine Nachstellfrequenz von 1 kHz bedeutet: Eine Nachstellung alle 1/1000 s. Das ist nicht viel. Jedenfalls bei langen Brennweiten.

 

Aber warum soll denn das Ausgleichselement bei 1/1000 oder kürzeren Verschlusszeiten so schnell "rumeiern", dass sich trotz der extrem kurzen Verschlusszeiten Bildfehler ergeben. Das finde ich nicht sehr logisch. Das VR kann während der ganzen Belichtungszeit keinen Regeltakt einbringen, kann also eigentlich nichts Positives und auch nichts Negatives beisteuern.

 

Es gibt noch einige andere Punkte in dem mit Herzblut geschrieben Artikel, die in sich nicht stimmig sind.

 

Grüße ... Rolf

[AndreasH]

Aber warum soll denn das Ausgleichselement bei 1/1000 oder kürzeren Verschlusszeiten so schnell "rumeiern", dass sich trotz der extrem kurzen Verschlusszeiten Bildfehler ergeben.

Ich kann jedenfalls bei einigen Objektiven nachvollziehen dass Bilder bei kurzen Verschlußzeiten ohne Antiwackel tatsächlich eine Spur schärfer sind. Warum das so ist, das kann man ohne weitere Informationen über die Funktion des OIS/VR/OS leider nicht feststellen.

 

Auch in anderen Punkten kann ich die Erkenntnisse von Hogan bestätigen. Mir ist nichts aufgefallen was nicht ohnehin schon weitgehend bekannt gewesen wäre, er hat es im Grunde nur gut zusammengefaßt.

 

Grüße

Andreas

[mjh]

Aber immerhin hat er mir auf einmal bewusst gemacht, was eine Nachstellfrequenz von 1 kHz bedeutet: Eine Nachstellung alle 1/1000 s.

Tja, Harald und ich hatten das auch schon zu erklären versucht …

 

Das ist nicht viel. Jedenfalls bei langen Brennweiten.

Mit der Brennweite hat das wenig zu tun. Thom Hogans Anwendung des Abtasttheorems geht auch in die Irre, da er völlig ignoriert, was da abgetastet wird.

 

Die unwillkürlichen Wackelbewegungen, die ein Bildstabilisator auszugleichen versucht, liegen im Bereich bis zu etwa 20 Hz. Eine Nachstellfrequenz von 1 kHz bedeutet, dass die schnellsten Verwacklungsfrequenzen von 20 Hz noch immerhin 50 mal pro Schwingung abgetastet und dass ebenso oft Korrekturbewegungen berechnet werden. Das ist insofern tatsächlich nicht viel, als andere Bildstabilisatoren schneller sind – 4 oder 5 kHz sind nicht ungewöhnlich –, aber doch weit mehr, als das Abtasttheorem verlangt.

[AndreasH]

Aber immerhin hat er mir auf einmal bewusst gemacht, was eine Nachstellfrequenz von 1 kHz bedeutet: Eine Nachstellung alle 1/1000 s.

Das stimmt so nicht. Hier ging es um die Abtastfrequenz, die Nachstellfrequenz ist mit Sicherheit eine völlig andere, und die Geschwindigkeit, mit der das optische Glied verschoben wird, ist wieder etwas ganz anderes.

 

Meine Erfahrungen sind so: Der Antiwackel bringt eine leichte Grundunschärfe ins Spiel. Bei längeren Zeiten ist das immer noch das kleinere Übel gegenüber der Verwacklung die er beseitigt, aber bei kurzen Zeiten ist die Verwacklung ohnehin eliminiert und es bleibt nur die leichte Unschärfe durch den Antiwackel. Damit sind die Ergebnisse ohne Antiwackel bei kurzen Zeiten eine Spur knackiger.

 

Grüße

Andreas

[thobie]

 

Außerdem scheint der Mehraufwand für einen Antiwackel sich mittlerweile in engen Grenzen zu halten. Es gibt diverse Einstiegsobjektive für unter 200 Euro mit Stabilisierung.

 

Grüße

Andreas

 

Bei 4.0 70-200 mm sind es stolze 420 Euro Unterschied.

 

Gruß

Thobie

[isaac]

Hallo Andreas!

Wobei du von völlig ungesichterten Annahmen über Aufbau und Funktion des OIS ausgegangen bist. Vielleicht erklärt das, warum du zu anderen Schlußfolgerungen kommst als die Hersteller selbst, die ihre Geräte vermutlich recht gut kennen.

Ich denke, das erklärt nur, daß es viele Wege zum Ziel (Verwacklungsfreiheit) gibt, und ich eben nur einen davon angenommen habe...

Jemand, der das Nikon-System gut kennt und hier einiges dazu schreibt, das man vermutlich auch auf Panasonic übertragen kann, ist Thom Hogan.

Er schreibt immer von Bewegung und erwähnt nie die Tatsache, daß es sich bei IS, VR oder OIS immer um Systeme handelt, die Beschleunigungen messen und ausgleichen.

"Es steht im Internet, also muß es wahr sein".

Interessant finde ich den von ihm beobachteten (!) Zusammenhang zwischen der Abtastrate des Antiwackel und den Verschlußzeiten. Man liest nicht nur bei ihm dass man den Antiwackel nur dann einschalten soll wenn man ihn braucht, also auf dem Stativ und bei sicheren Verschlusszeiten nicht.

 

Ich denke so einfach ist das wirklich nicht.

Doch! Gemessen wird immer dv/dt also die Geschwindigkeitsänderung im Verhältnis zur Zeit. Wenn sich nichts ändert, dann ist auch das Meßsignal null. Wie Michael schon sehr gut erklärt hat, werden (ultra)kurzzeitige Änderungen durch ein Filter eliminiert, eine etwaige Gleichspannungsdrift könnte man dann noch zusätzlich mit einem simplen Kondensator wegbringen (mein Versuch zur Erklärung).

Es gibt durchaus viele Vorteile eines Antiwackel im Objektiv, angefangen beim stabilisierten Sucherbild bis zur Problematik der Bildkreise der Objektive bei seinem sensorstabilisierten System.

Rechne doch bitte nach, um welche Distanzen es sich da handelt, du wirst dann sehr schnell sehen, daß der Bildkreis da eine völlig untergeordnete Rolle spielt.

Außerdem scheint der Mehraufwand für einen Antiwackel sich mittlerweile in engen Grenzen zu halten. Es gibt diverse Einstiegsobjektive für unter 200 Euro mit Stabilisierung.

Ja, und das scheint mir auch eine Erklärung dafür zu sein, daß eben auch ein Abgleich auf Beschleunigung = 0 nicht mehr so hochpräzise erfolgt (bzw. aufgrund des Kostendrucks erfolgen kann).

[isaac]

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Hallo Robert!

Letzteres mag tendenziell so sein, ist aber nicht allgemeingültig. Das erste Panasonic-FT-Objektiv mit OIS ("Leica Vario-Elmarit" 2.8-3.5/14-50), das mit der DMC-L1 herausgekommen war, hat beispielsweise damals an der in wesentlichen Teilen baugleichen Olympus E-330 den Phasendetektions-AF so verwirrt, dass er kaum mehr zurecht kam.

Ohne diese deine Feststellung anzuzweifeln, kann ich dazu nur feststellen, daß dies aber nur der E-330 anzulasten ist! An der wesentlich älteren E-300 verhalten sich alle Kombination mit OIS-Objektiven völlig normal, der Phasen-AF wird sogar wesentlich genauer und vor allem bei wenig Licht wesentlich treffsicherer.

Da die Wirkung des an der Olympus alleinig übriggebliebenen OIS Mode 1 ohnehin nicht sensationell war, lautete die Empfehlung damals, lieber abgeschaltet und gar kein Stabi als dieser OIS (bzw. gleich das vergleichbare, lediglich nicht stabilisierte Olympus-Objektiv nehmen).

Den von dir (schon oftmals) geschilderten Effekt kann ich weder an der E-300 noch an der E-510 (mit abgeschaltetem internen Stabilisator) nachvollziehen.

Das hat sich bei FT mit späteren Olympus-Gehäusen und/oder späteren Panasonic-Objektiven dann allerdings gegeben, und schon an der E-400 war dann ein Panasonic-Objektiv mit OIS durchaus eine vernünftige Möglichkeit, den fehlenden IS zu ersetzen, auch wenn der nicht so effektiv war wie an einer Panasonic-SLR und dabei auch noch stromfressender.

Das mit dem "Stromfressen" kann ich auch nicht wirklich nachvollziehen, sobald ich einen kaputten Akku habe (die beiden NoName für E-300 und L10 werden sehr bald soweit sein :-) werde ich das nachmessen...

Prinzipiell kann man den Vergleich Sensor-Stabi vs. Objektiv-Stabi übrigens nicht ohne Berücksichtigung der Brennweite machen. Nach meinem Kenntnisstand liegt der Objektiv-Stabi tendenziell umso mehr vorn, je länger die Brennweite ist. Was ja auch naheliegend ist – im Teleobjektiv kann dieselbe Linsengruppenbewegung wie im kürzeren Objektiv unter Umständen eine viel stärkere Korrektur bewirken, während der Sensor bei langen Brennweiten, die ja erheblich stärkeres Bildwackeln verursachen, doch auch nur dieselben Korrekturbewegungen machen kann wie bei kurzen.

Alleine vom notwendigen Weg zum Ausgleich her dürfte auch keines der beiden System bevorzugt sein. Unbeabsichte Verwackler sind meiner Erfahrung nach im Bereich einiger weniger Pixel (max. 10), also im zweistelligen Mikrometerbereich. Das sollte auch ein Wackelsensor noch anstandslos abdecken können.

Ich habe Bilder, wo aus der Hand, mit Belichtungszeiten um eine Sekunde ein Feuerwerk aufgenommen worden ist. Da sieht man wunderschön die Wellenbewegungen, die der Wackelsensor (von einem Anschlag zum anderen) gemacht hat. Die Amplituden liegen bei +/- 30-50 Pixel bei etwa 100mm Brennweite.

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[joachimeh]

die Wellenbewegungen, die der Wackelsensor (von einem Anschlag zum anderen) gemacht hat. Die Amplituden liegen bei +/- 30-50 Pixel bei etwa 100mm Brennweite.

 

Hallo Harald,

 

Amplituden von 30-50 Pixelauf dem Sensor, d.h. 1-2% der Bilddiagonale sind sicherlich sehr deutlich sichtbar. Daraus ergibt sich für mich die Frage:

Ab welcher Amplitude (sprich durch Verwackelung bzw. deren Kompensation verursachte Vergrößerung des sowieso vorhandenen Unschärfekreises) ist die Arbeit eines Wackeldackels als gut oder brauchbar anzusehen?

Null ist sicherlich technisch wie theoretisch sinnlos, aber gibt es Angaben der Hersteller wie gut deren Produkte arbeiten? Wie wird die Leistung solcher Wackeldackelsysteme überhaupt gemessen?

[isaac]

Hallo Jo!

Amplituden von 30-50 Pixelauf dem Sensor, d.h. 1-2% der Bilddiagonale sind sicherlich sehr deutlich sichtbar. Daraus ergibt sich für mich die Frage:

Ab welcher Amplitude (sprich durch Verwackelung bzw. deren Kompensation verursachte Vergrößerung des sowieso vorhandenen Unschärfekreises) ist die Arbeit eines Wackeldackels als gut oder brauchbar anzusehen?

Nun, es kommt sicher auch auf die persönlichen Ansprüche an, aber für mich arbeitet ein Stabilisator dann richtig/optimal, wenn bei 100% Betrachtung eben keine Verwackelungsunschärfe erkennbar ist.

Ich besitze derzeit nur zwei Objektive mit (O)IS, ein Canon 24-105 L IS und das Vario-Elmar D 14-150. Das Canon habe ich seit gut zwei Jahren nicht mehr verwendet,aus der Erinnerung weiß ich, daß im Weitwinkelbereich damit bis zu 1/8 Sekunden aus der Hand absolut gestochen scharfe Bilder erreichbar sind (also 0 Pixel Unschärfe :-) und im Telebereich war 1/30 Sekunde ebenfalls frei von Unschärfen. Dazu muß ich allerdings sagen, daß die Ausbeute an scharfen Photos nicht vom IS abhängig war, sondern eher vom Autofokus...

Null ist sicherlich technisch wie theoretisch sinnlos,

Möglich, aber praktisch sicher erreichbar.

aber gibt es Angaben der Hersteller wie gut deren Produkte arbeiten? Wie wird die Leistung solcher Wackeldackelsysteme überhaupt gemessen?

Also wie die Leistung (allgemein) gemessen wird, entzieht sich meiner Kenntnis, aber meine Anforderung heißt schlicht pixelscharf.

Maß aller (meiner) Dinge ist der OIS am Vario-Elmar D 14-150 und der schafft es, meinen Tremor bei 150mm auch noch bei 1/60 Sekunde Belichtungszeit auf 0 (Null) zu kompensieren. Als Vergleich dazu, mit einem 135er an der M8/9 brauche ich (bei ruhiger Hand) mindestens 1/250, besser 1/500 und absolut verwacklungsfrei erst ab 1/1000.

Selbst bei 50mm (24x36) bzw 25mm an FT bin ich erst ab 1/125 Sekunde halbwegs verwacklungsfrei (besser 1/250).

Nicht, daß du jetzt glaubst, ich zittere normalerweise ganz gewaltig, bei mir ist es eindeuting ein Gemisch an Herzschlag und Atmungsaktivität, das sich dann auch bis zu den Händen durchschlägt. Die Atmungsaktivität kann ich natürlich beeinflussen, aber das war es dann auch schon :-)

Mit entsprechendem Aufwand an Konzentration (mentale Fixierung auf das Schnitt- bzw. Mischbild) gelingen mir auch hin und wieder "Langzeitaufnahmen" die etwa der alten Faustregel 1/Brennweite entsprechen.

[Rob. S.]

Unbeabsichte Verwackler sind meiner Erfahrung nach im Bereich einiger weniger Pixel (max. 10), also im zweistelligen Mikrometerbereich. Das sollte auch ein Wackelsensor noch anstandslos abdecken können.

Dieser Wert, selbst wen Du ihn damit irgendwie exakt angegeben hättest, ist aber doch keine Naturkonstante, sondern brennweitenabhängig.

 

Grüße,

Robert

[Rob. S.]

Jemand, der das Nikon-System gut kennt und hier einiges dazu schreibt, das man vermutlich auch auf Panasonic übertragen kann, ist Thom Hogan.

Entschuldigt, aber wenn einer schreibt, "when you press the shutter release hard the right side of the camera moves downward", dann höre ich auf zu lesen, schon bevor er meint, sich dabei auch noch auf "Newton" berufen zu dürfen...

 

Grüße

Robert

[Rob. S.]

Maß aller (meiner) Dinge ist der OIS am Vario-Elmar D 14-150

An welcher Kamera, in welchem Modus?

 

(Besteht eigentlich auch an Micro-FT der Sachverhalt, dass OIS-Objektive an Panasonic-Gehäusen diverse OIS-Modi haben, an Olympus-Gehäusen jedoch nur den Mode 1, der permanent läuft?)

 

Grüße,

Robert

[RoDo]

Is' ja irre, was sich in zwölf Stunden so alles tut.

 

Mir ist ist etwas zu mühsam, aus den verschiedensten Posts Texte auszuschneiden.

 

Vergleich verschiedener Bilder auf Schärfe:

 

Ich habe zu Hause mal einige unübliche Stabilisierungsmaßnahmen ausprobiert, die sich leider alle als wenig wirksam erwiesen und sie deshalb nicht näher beschreibe. Aber eines habe ich dabei festgestellt: Bei der Bildschärfe von Aufnahmen ohne Stativ spielt der Zufall auch eine gewichtige Rolle. Als Referenz machte ich zehn Aufnahmen frei Hand hintereinander unter schrägen Bedingungen (f 150 bei 1/25) und die Ergebnisse waren, wie zu erwarten, extrem unterschiedlich. Deshalb werde ich immer skeptisch, wenn Bilder mit unterschiedlichen Aufnahmeparameters verglichen werden und einem Bild „eine Spur ... besser“ [Zitat Andreas] zugeordnet wird bei visuellem Vergleich.

 

Jetzt haben wir ja einen Paradigmenwechsel und diskutieren Stabilisierung bei sehr kurzen Belichtungszeiten und nicht von einer möglichen Verlängerung der nutzbaren Belichtungszeiten frei Hand. Darauf bezog mein erstaunter Einwurf über die Wiederholfrequenz des Wackelausgleichs, die bei sehr kurzen Belichtungszeiten schlichtweg unterlaufen wird. Der Antiwackel kommt garnicht hinterher.

 

Ich gehe einfach davon aus, dass mit dem Anwachsen der Brennweite der Regelbedarf anwächst. Das besagt ja auch die alte Regel mit dem Kehrwert der Nennweite als längste Verschlusszeit. Hat ein System eine Einstellfrequenz von 1 kHz, dann habe ich bei 1/500 maximal einen Einstellvorgang während der Aufnahme. Das ist nicht viel um einen Wackelstoß auszugeleichen. Aber ist die 500-stel Sekunde nicht schon Wackelbremse genug?

 

mjh... Die unwillkürlichen Wackelbewegungen, die ein Bildstabilisator auszugleichen versucht, liegen im Bereich bis zu etwa 20 Hz. Eine Nachstellfrequenz von 1 kHz bedeutet, dass die schnellsten Verwacklungsfrequenzen von 20 Hz noch immerhin 50 mal pro Schwingung abgetastet und dass ebenso oft Korrekturbewegungen berechnet werden. Das ist insofern tatsächlich nicht viel, als andere Bildstabilisatoren schneller sind – 4 oder 5 kHz sind nicht ungewöhnlich –, aber doch weit mehr, als das Abtasttheorem verlangt.

Jetzt sind wir wieder bei Langzeitbelichtuneg: 20 Hz als Wackelfrequenz. Da muss ich schon mit 1/20 s belichten, um einen „Wackeldurchlauf“ mitzubekommen. Und bei 1/1000 habe ich gerade mal 1/50 eines „Wackeldurchlaufs“ mitbekommen. Das belegt wir Wirksamkeit kurzer Verschlusszeiten als Antiwackel-Tool!

 

@isaac:

Harald, Du bringst wieder das Messen von Beschleunigungen ins Spiel.

Nein, es wird keine Beschleunigung gemessen.

Schaut man in die Datenblätter von Gyrosensoren, dann wird ein der aktuellen Winkelgeschwindigkeit proportionales Gleichspannungssignal abgeben mit einer Einheit mV/°/s. Der Messbereich wird angegeben in °/s. Für die Berechnung der Korrekturlage des Ausgleichsglied ist der gerade aktuelle (in Sinne jeden Auswertungstakts) Abweichwinkel von der Nulllage bei Belichtungsanfang erforderlich. Und den erhalte ich mit d(omega) * t und nicht durch differenzieren. Frage ich also alle 1/1000 s den Sensor ab und integriere den zurückgegeben Wert, dann sagt mir das Signal genau den aktuellen Abweichwinkel. Und diesen braucht man, um die notwendige Verschiebung des Ausgleichsglieds zu rechnen.

 

Und schließlich: Macht man sich mal klar, wieso eigentlich durch Verschieben einer (Sammel-) Linse eine Bildstabilisierung erreicht werden kann, dann sieht man sehr schnell, das die Verfahrwege eines Stabilisierungsglieds im Objektiv kleiner sind als eine gleichwertige Korrektur durch Verlagerung des Sensors. Könnte das Vorteile für die objektivinterne Stabilisierung bedeuten?

 

Grüße ... Rolf

[Rob. S.]

Macht man sich mal klar, wieso eigentlich durch Verschieben einer (Sammel-) Linse eine Bildstabilisierung erreicht werden kann, dann sieht man sehr schnell, das die Verfahrwege eines Stabilisierungsglieds im Objektiv kleiner sind als eine gleichwertige Korrektur durch Verlagerung des Sensors. Könnte das Vorteile für die objektivinterne Stabilisierung bedeuten?

Ja – ab einer bestimmten Brennweite, und umso mehr, je länger die Brennweite wird. Interessant wäre vielleicht die Frage, ob man diese "bestimmte Brennweite" irgendwie festmachen kann.

 

Grüße

Robert

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[AndreasH]

Er schreibt immer von Bewegung und erwähnt nie die Tatsache, daß es sich bei IS, VR oder OIS immer um Systeme handelt, die Beschleunigungen messen und ausgleichen.

Hast du einen Beleg dafür?

 

Grüße

Andreas

[mjh]

Jetzt haben wir ja einen Paradigmenwechsel und diskutieren Stabilisierung bei sehr kurzen Belichtungszeiten und nicht von einer möglichen Verlängerung der nutzbaren Belichtungszeiten frei Hand. Darauf bezog mein erstaunter Einwurf über die Wiederholfrequenz des Wackelausgleichs, die bei sehr kurzen Belichtungszeiten schlichtweg unterlaufen wird. Der Antiwackel kommt garnicht hinterher.

Ich schrieb doch schon, dass Thom Hogan hier einem Denkfehler erlegen ist. Es geht gar nicht darum, dass der Bildstabilisator dem Verschluss hinterher käme – warum sollte er auch? Der Bildstabilisator muss den Verwacklungsbewegungen hinterher kommen, und deren Frequenz liegt so etwa zwischen 5 und 20 Hz.

 

Mangels genauerer Beschreibungen der Hersteller kann man sich die Arbeitsweise eines Bildstabilisators etwa so vorstellen: Anhand der Signale der Gyrosensoren kann der Bildstabilisator ermitteln, wie sich die Kamera seit der letzten Messung bewegt hat. Er könnte daraus einen Korrekturwert berechnen, aber bis die bewegliche Linsengruppe oder der bewegliche Sensor seine neue Sollstellung erreicht hätte, hätte sich die Kamera schon wieder weiterbewegt. Daher wird der Bildstabilisator auf der Grundlage der letzten Messergebnisse die weitere Bewegung vorherzusagen versuchen und den Korrekturwert berechnen, wie er für einen perfekten Ausgleich nötig sein wird, wenn Linsengruppe oder Sensor ihre Sollposition erreicht haben.

 

So lange diese Voraussagen zutreffen, werden die Verwacklungsbewegungen vollständig ausgeglichen. Manchmal werden sie allerdings nicht genau zutreffen und bisweilen auch stärker von der tatsächlichen Bewegung abweichen, und dann wird die Verwacklung nicht vollständig kompensiert beziehungsweise eine zusätzliche Abweichung hinzugefügt. Bei längeren Belichtungszeiten, in denen der Bildstabilisator etliche Male regelnd eingreift, werden die Voraussagen meistens zutreffen; die wenigen Fälle, in denen sie das nicht tun, fügen nur ein geringes Maß an Unschärfe hinzu, denn die Fehler werden ja immer wieder ausgeglichen. Wenn die Belichtungszeit allerdings so kurz ist, dass überhaupt nur ein Regelvorgang für die Belichtung relevant ist, dann gibt es keinen Ausgleich mehr, sondern nur noch ein Glücksspiel: Wenn die Voraussage gut ist, verbessert der Bildstabilisator die Schärfe, ist sie aber schlecht, kann das Ergebnis auch unschärfer ausfallen, als es ohne Bildstabilisator geworden wäre. Allerdings werden die Voraussagen immer noch im Regelfall das Ergebnis verbessern; nur die Variationsbreite der Ergebnisse wird größer.

 

Macht man sich mal klar, wieso eigentlich durch Verschieben einer (Sammel-) Linse eine Bildstabilisierung erreicht werden kann, dann sieht man sehr schnell, das die Verfahrwege eines Stabilisierungsglieds im Objektiv kleiner sind als eine gleichwertige Korrektur durch Verlagerung des Sensors. Könnte das Vorteile für die objektivinterne Stabilisierung bedeuten?

Theoretisch ja, aber in der Praxis macht es keinen so großen Unterschied. Man muss sich vergegenwärtigen, dass es ja auch bei Einsatz eines Bildstabilisators immer noch einen annähernd linearen Zusammenhang zwischen Brennweite und maximaler Belichtungszeit gibt. Mit Bildstabilisator brauche ich für 300 mm vielleicht keine 1/300 Sek. mehr, aber vielleicht noch eine 1/150 oder 1/75 Sek.. Es bleibt dabei, dass eine Verdopplung der Brennweite eine Halbierung der Belichtungszeit erfordert, wenn man keine Verwacklungsunschärfe riskieren will.

 

Eine längere Brennweite vergrößert nun die Auswirkungen der Verwacklung, aber dafür belichten wir ja auch kürzer, und die verkürzte Belichtungszeit führt dazu, dass die Wackelbewegungen des Bildes auf dem Sensor letztlich gleich bleiben – jedenfalls im Bereich der Verschlusszeiten, mit denen wir in der Praxis arbeiten. Es trifft zwar zu, dass eine bewegliche Linsengruppe an die Brennweite des Objektivs angepasst werden und daher einen größeren Korrekturbereich als ein Bildstabilisator im Gehäuse haben kann. Das ist aber normalerweise gar nicht relevant. Erst wenn die Belichtungszeit so lang ist, dass eine Verwacklung einen oder gar mehrere vollständige Schwingungszyklen durchlaufen kann, könnte der größere Korrekturbereich des Bildstabilisators im Objektiv seinen Vorteil geltend machen. Aber das gilt eben nur im weiteren Telebereich, und bei langen Brennweiten braucht man ja auch mit Bildstabilisator noch eine 1/50, 1/100 Sek. oder kürzere Belichtungszeit, die für eine vollständige 20-Hz-Schwingung der verwackelnden Hand gar nicht ausreicht. Wir können gar nicht so schnell wackeln, dass ein Bildstabilisator im Teleobjektiv die Vorteile seines größeren Regelbereiches ausspielen könnte.

[isaac]

Hallo Rolf!

Is' ja irre, was sich in zwölf Stunden so alles tut.

Mit einem Wort, ein heisses Thema :-)

Jetzt haben wir ja einen Paradigmenwechsel und diskutieren Stabilisierung bei sehr kurzen Belichtungszeiten und nicht von einer möglichen Verlängerung der nutzbaren Belichtungszeiten frei Hand. Darauf bezog mein erstaunter Einwurf über die Wiederholfrequenz des Wackelausgleichs, die bei sehr kurzen Belichtungszeiten schlichtweg unterlaufen wird. Der Antiwackel kommt garnicht hinterher.

Nein, kein Paradigmenwechsel (ausser, was das Fiepen angeht :-)

Die (maximalen) Meßintervalle haben nichts mit der Belichtungszeit zu tun, sondern nur mit dem Ansprechverhalten der Regelung (Impulsantwort). Im "Auslösermodus" (im gegensatz zur "Dauerstabilisierung") ist es wichtig, daß der OIS möglichst schnell ein "Regelgleichgewicht" herstellt. Bei den üblichen Auslöseverzögerungen von DSLR und EVIL Kameras die in der Grössenordnung von x * 10ms liegen, reicht also eine Meßwiederholfrequenz von 1 - 4 kHz locker aus um die Regelung zu stabilisieren.

Ob du dann 1/10, 1/100 oder 1/1000s lang im stabilen Bereich auslöst, ist belanglos. Wenn der Regelkreis einmal "eingeschwungen" hat, dann sollte er auch stabil bleiben.

Ich gehe einfach davon aus, dass mit dem Anwachsen der Brennweite der Regelbedarf anwächst.

Auch das ist dann nicht mehr von Belang. Solange die Regelelektronik das Stellglied mit den richtigen Werten (abhängig von der Brennweite) bedient, ist die Brennweite irrelevant.

Das besagt ja auch die alte Regel mit dem Kehrwert der Nennweite als längste Verschlusszeit. Hat ein System eine Einstellfrequenz von 1 kHz, dann habe ich bei 1/500 maximal einen Einstellvorgang während der Aufnahme. Das ist nicht viel um einen Wackelstoß auszugeleichen. Aber ist die 500-stel Sekunde nicht schon Wackelbremse genug?

Nicht die Einstellfrequenz (was immer du damit bezeichnest) ist gemeint, sondern die Meßfrequenz, also das Interval zwischen zwei Messungen des Gyrosensors.

Wahrscheinlich liegt das Problem schon im Verständnis des Gyrosensors.

Zwischen zwei Inertialsystemen (Kamera+Objektiv und träge Masse des Gyrosensors) kann man keine (Relativ)Bewegung messen, sondern jeweils nur Beschleunigungsvorgänge zwischen den beiden (unnötig, jetzt auch noch auf I.N. oder A.E. zu verweisen).

Was wir aber beim Verwackeln ausgleichen wollen/müssen, ist nun wiederum eine Relativbewegung von Kamera+Objektiv zur Mutter Erde. Die träge Masse im Gyrosensor ist aber gegenüber der Erdmasse wesentlich empfindlicher als gegenüber der Masse von Kamera+Objektiv. Wunderbar, wir haben unser Stabilisierungsproblem schon (beinahe) gelöst, müssen uns aber unbedingt merken, daß da "träge Massen" mitspielen, also implizit nur Beschleunigungs- oder Bremsvorgänge relevant sind.

Jetzt schließ sich der Kreis. Der Gyrosensor kann nur dann einen Wert ungleich 0 liefern, wenn auf ihn eine Beschleunigung (aufgrund der Massenträgheit seiner Meßmasse in bezug auf die Erdmasse) einwirkt. Sobald Kamera+Objektiv gleichförmig (dv/dt = 0) bewegt werden, ist (muß) sein Ausgangssignal 0 sein. Aber der kurze Beschleunigungsmoment genügt, um ein Signal zu erzeugen, das der Regelelektronik sagt (unter Einbeziehung der Brennweite) mit welcher konstanten Geschwindigkeit das Stellglied (Wackelsensor oder Wackellinse) bewegt werden muß.

Sobald die Zitterbewegung des Photographen aufhört oder die Richtung ändert, liefert der Gyrosensor wieder ein zur Beschleunigung proportionales Signal, welches dann (mit 250-1000µs Wiederholzeit) wieder an die Regelelektronik und das Stellglied weitergegeben wird, was schlußendlich dann einer Änderung der gleichförmigen Bewegung entspricht.

Jetzt sind wir wieder bei Langzeitbelichtuneg: 20 Hz als Wackelfrequenz. Da muss ich schon mit 1/20 s belichten, um einen „Wackeldurchlauf“ mitzubekommen. Und bei 1/1000 habe ich gerade mal 1/50 eines „Wackeldurchlaufs“ mitbekommen.

Rolf!!!

@isaac:

Harald, Du bringst wieder das Messen von Beschleunigungen ins Spiel.

Nein, es wird keine Beschleunigung gemessen.

Siehe oben.

Schaut man in die Datenblätter von Gyrosensoren, dann wird ein der aktuellen Winkelgeschwindigkeit proportionales Gleichspannungssignal abgeben mit einer Einheit mV/°/s. Der Messbereich wird angegeben in °/s. Für die Berechnung der Korrekturlage des Ausgleichsglied ist der gerade aktuelle (in Sinne jeden Auswertungstakts) Abweichwinkel von der Nulllage bei Belichtungsanfang erforderlich. Und den erhalte ich mit d(omega) * t und nicht durch differenzieren. Frage ich also alle 1/1000 s den Sensor ab und integriere den zurückgegeben Wert, dann sagt mir das Signal genau den aktuellen Abweichwinkel. Und diesen braucht man, um die notwendige Verschiebung des Ausgleichsglieds zu rechnen.

Ich weiß jetzt nicht, von welchem Gyrosensor du da berichtest (nehme aber an, da ist die Meßmasse Teil eines Schwingkreises), aber ich hoffe, die "Unmöglichkeit" eine Bewegungsmessung (nicht zu verwechseln mit Geschwindigkeitsmessung) habe ich oben halbwegs verständlich beschrieben.

Und schließlich: Macht man sich mal klar, wieso eigentlich durch Verschieben einer (Sammel-) Linse eine Bildstabilisierung erreicht werden kann, dann sieht man sehr schnell, das die Verfahrwege eines Stabilisierungsglieds im Objektiv kleiner sind als eine gleichwertige Korrektur durch Verlagerung des Sensors. Könnte das Vorteile für die objektivinterne Stabilisierung bedeuten?

???

Ich habe dich verloren...

Daher erwähne ich auch nur so nebenbei, daß es sich strenggenommen um garkeine Regelung sondern eine Steuerung handelt, aber ich fürchte, damit wird es noch mehr unklarer :-)

[isaac]

Hallo Robert!

An welcher Kamera, in welchem Modus?

E-300 im Dauerbetrieb, L10 im Auslösebetrieb (in denke, das ist Mode 2).

(Besteht eigentlich auch an Micro-FT der Sachverhalt, dass OIS-Objektive an Panasonic-Gehäusen diverse OIS-Modi haben, an Olympus-Gehäusen jedoch nur den Mode 1, der permanent läuft?)

Ich nehme an, da ist kein Unterschied ob mFT oder FT.

[isaac]

An Alle:

 

Obwohl der Eindurck entstehen könnte, aber ich denke Michael und ich unterscheiden uns nicht in der allgemeinen Beschreibung der Fakten. Wir sehen sie nur aus verschiedenen Blickwinkeln.

[isaac]

Hallo Andreas!

Hast du einen Beleg dafür?

Wofür?

Daß ich "moving" bzw. "motion" mit Bewegen bzw. Bewegung übersetze oder daß man nur Beschleunigungen messen kann?

[AndreasH]

Mangels genauerer Beschreibungen der Hersteller kann man sich die Arbeitsweise eines Bildstabilisators etwa so vorstellen: Anhand der Signale der Gyrosensoren kann der Bildstabilisator ermitteln, wie sich die Kamera seit der letzten Messung bewegt hat. Er könnte daraus einen Korrekturwert berechnen, aber bis die bewegliche Linsengruppe oder der bewegliche Sensor seine neue Sollstellung erreicht hätte, hätte sich die Kamera schon wieder weiterbewegt. Daher wird der Bildstabilisator auf der Grundlage der letzten Messergebnisse die weitere Bewegung vorherzusagen versuchen und den Korrekturwert berechnen, wie er für einen perfekten Ausgleich nötig sein wird, wenn Linsengruppe oder Sensor ihre Sollposition erreicht haben.

Den Verdacht habe ich hier auch schon mal geäußert, aber da gab es hier erbitterten Protest. Dass der Antiwackel nur hinter einer Bewegung herregelt kann ich mir aber nicht vorstellen, dann könnte er sich schlimmstenfalls auch aufschaukeln.

 

Woran dieser Effekt mit kurzen Belichtungszeiten nun liegt können wir eigentlich nur erraten, aber er ist mit vielen Objektiven nachvollziebar.

 

Grüße

Andreas

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Viele User im Forum fanden auch die Lumix GH5 interessant

[isaac]

Hallo Andreas!

Woran dieser Effekt mit kurzen Belichtungszeiten nun liegt können wir eigentlich nur erraten, aber er ist mit vielen Objektiven nachvollziebar

Abgesehen von der immer vorhandenen Möglichkeit es nicht optimal justierten (O)IS könnte es auch sein, daß gerade in dem kurzen Moment der Belichtung eine Korrektur der Bewegung(srichtung) stattfindet.

Bei einer längeren Belichtung kommt ja relativ weniger Licht pro Zeiteinheit zum Sensor und so eine Korrektur wirkt sich belichtungsmäßtig dann ja kaum aus.

Wenn du die Bewegung des Stellgliedes graphisch gegen die Zeit aufträgst, dann nivellieren sich Geschindigkeitsänderungen bei längerer Belichtungszeit. Wenn du hingegen nur den kurzen Moment zur Belichtung heranziehst, wo eine Geschindigkeitsänderung auftritt, dann schlägt diese voll als Bewegungsunschärfe durch (nur so ein Gedanke).

[mjh]

Den Verdacht habe ich hier auch schon mal geäußert, aber da gab es hier erbitterten Protest. Dass der Antiwackel nur hinter einer Bewegung herregelt kann ich mir aber nicht vorstellen, dann könnte er sich schlimmstenfalls auch aufschaukeln.

Mit einem bloßen Hinterherregeln wäre nicht viel zu gewinnen. Eine Berücksichtigung der Änderungsrate und damit das Voraussagen eines zukünftigen Wertes gehört aber zum Standardinstrumentarium der Regelungstechnik; das sind olle Kamellen und ich kann mir nicht vorstellen, dass man einen Bildstabilisator wie einen simplen Heizkörperthermostat regeln lässt.

[AndreasH]

Wenn du die Bewegung des Stellgliedes graphisch gegen die Zeit aufträgst, dann nivellieren sich Geschindigkeitsänderungen bei längerer Belichtungszeit. Wenn du hingegen nur den kurzen Moment zur Belichtung heranziehst, wo eine Geschindigkeitsänderung auftritt, dann schlägt diese voll als Bewegungsunschärfe durch (nur so ein Gedanke).

Das macht Sinn.

 

Mir ging es auch nicht um Hogans Erklärungsversuch (da spekuliert er auf keinem höheren Niveau als wir hier), sondern um die Sache an sich. Diskussionen über seinen Artikel gibt es an den verschiedensten Stellen in der Nikon-Welt, und seine Beobachtungen an sich werden allgemein bestätigt. Es bringt auch nicht viel ihm Denkfehler vorzuhalten, davon werden die Bilder mit Antiwackel und kurzen Zeiten auch nicht schärfer.

 

Ich werde bei passender Gelegenheit (also morgen, wenn es nicht regnet) mal das 45-200 bei hinreichend kurzen Zeiten mit abgeschaltetem OIS verwenden.

 

Grüße

Andreas

[RoDo]

Die (maximalen) Meßintervalle haben nichts mit der Belichtungszeit zu tun, sondern nur mit dem Ansprechverhalten der Regelung (Impulsantwort).

Doch schon: Ist das Messintervall größer als die Belichtungszeit, dann kann die Stabilisierung nichts merken.

Im "Auslösermodus" (im gegensatz zur "Dauerstabilisierung") ist es wichtig, daß der OIS möglichst schnell ein "Regelgleichgewicht" herstellt. Bei den üblichen Auslöseverzögerungen von DSLR und EVIL Kameras die in der Grössenordnung von x * 10ms liegen, reicht also eine Meßwiederholfrequenz von 1 - 4 kHz locker aus um die Regelung zu stabilisieren.

Im "Auslösermodus" wird die Ausgleichslinse normalerweise in Nullstellung gehalten. Es kann sein, dass beim halben Drücken des Auslösers der Stabi anspringt, um dem AF das Leben zu erleichtern. Jetzt kann man ja den Auslöser beliebig lange halb gedrückt halten. Da muss das Ausgleichselement flugs wieder in die Nulllage, um dann bei der eigentlichen Aufnahme wieder lagegesteuert zu werden.

Ob du dann 1/10, 1/100 oder 1/1000s lang im stabilen Bereich auslöst, ist belanglos. Wenn der Regelkreis einmal "eingeschwungen" hat, dann sollte er auch stabil bleiben.

Dann setzt Du eine hohe Stellgeschwindigkeit voraus.

Auch das ist dann nicht mehr von Belang. Solange die Regelelektronik das Stellglied mit den richtigen Werten (abhängig von der Brennweite) bedient, ist die Brennweite irrelevant. Nicht die Einstellfrequenz (was immer du damit bezeichnest) ist gemeint, sondern die Meßfrequenz, also das Interval zwischen zwei Messungen des Gyrosensors.

Wahrscheinlich liegt das Problem schon im Verständnis des Gyrosensors.

Zwischen zwei Inertialsystemen (Kamera+Objektiv und träge Masse des Gyrosensors) kann man keine (Relativ)Bewegung messen, sondern jeweils nur Beschleunigungsvorgänge zwischen den beiden (unnötig, jetzt auch noch auf I.N. oder A.E. zu verweisen).

Was wir aber beim Verwackeln ausgleichen wollen/müssen, ist nun wiederum eine Relativbewegung von Kamera+Objektiv zur Mutter Erde.

Nein: die Gyrosensoren messen Winkelgeschwindigkeiten mit Corioliskräften. Sie funktionieren völlig unabhängig von der Lage und sogar im schwerelosen Feld, also unter Weltraumbedingungen.

s.

http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/15809.pdf

http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/14753.pdf

 

Die träge Masse im Gyrosensor ist aber gegenüber der Edmasse wesentlich empfindlicher als gegenüber der Masse von Kamera+Objektiv. Wunderbar, wir haben unser Stabilisierungsproblem schon (beinahe) gelöst, müssen uns aber unbedingt merken, daß da "träge Massen" mitspielen, also implizit nur Beschleunigungs- oder Bremsvorgänge relevant sind.

Jetzt schließ sich der Kreis. Der Gyrosensor kann nur dann einen Wert ungleich 0 liefern, wenn auf ihn eine Beschleunigung (aufgrund der Massenträgheit seiner Meßmasse in bezug auf die Erdmasse) einwirkt. Sobald Kamera+Objektiv gleichförmig (dv/dt = 0) bewegt werden, ist (muß) sein Ausgangssignal 0 sein. Aber der kurze Beschleunigungsmoment genügt, um ein Signal zu erzeugen, das der Regelelektronik sagt (unter Einbeziehung der Brennweite) mit welcher konstanten Geschwindigkeit das Stellglied (Wackelsensor oder Wackellinse) bewegt werden muß.

Sobald die Zitterbewegung des Photographen aufhört oder die Richtung ändert, liefert der Gyrosensor wieder ein zur Beschleunigung proportionales Signal, welches dann (mit 250-1000µs Wiederholzeit) wieder an die Regelelektronik und das Stellglied weitergegeben wird, was schlußendlich dann einer Änderung der gleichförmigen Bewegung entspricht.

Wie schon gesagt: der Gyrosensor liefert eine Winkelgeschwindigkeit als kontinuierliches Signal und keine Beschleunigungen. Deine Überlegungen treffen für Gyrosensoren nicht zu.

Daher erwähne ich auch nur so nebenbei, daß es sich strenggenommen um garkeine Regelung sondern eine Steuerung handelt, aber ich fürchte, damit wird es noch mehr unklarer :-)

Da liegst Du mal richtig!

 

Es lohnt sich mal, das Wort Gyro zu hinterfragen: http://de.wikipedia.org/wiki/Gyroskop

 

Grüße ... Rolf

bearbeitet 1. Mai 2010 von RoDo