佳能 IS 防手震技术的原理与历程

发布时间:2015-10-15 01:07 来源:digiphoto 作者:赵嘉 浏览:

晃动是影像质量的大敌,喜欢以现场光拍摄的摄影师,对此应该有更强烈的体会。在“稳定压倒一切”的大环境下,佳能的 IS 技术应运而生。IS 是英文(Image Stabilizer)两个字的前缀,意为“图像稳定器”。只是这项利器的诞生仅此而己,其实里头学问可大了呢!
手持相机拍摄时,难免会有各种不同原因引起相机震动。为了避免相机震动带来的不良影响,很多摄影书都有提过“1/焦距”秒的快门速度,被认为是在没有影像稳定系统的情况下,手持拍摄快门速度的最低极限。也就是说,经过训练的摄影者手持 50mm 标准镜头的相机,为保证拍摄质量,最低快门速度应为1/50秒。而作为一个职业摄影师,经常大量使用比较细的低感亮度底片,因此,三脚架成为摄影师身上的标志物之一。
由于具备 IS 的镜头允许再降低两级(甚至3∼4级)快门,所以若使用IS的镜头,同样是 50mm,手持拍摄最低快门可达1/15秒。这样就等于给拍摄者创造了更多的机会,这就是佳能开发 IS 镜头的实际意义所在,真的是大大地提高了拍摄的成功率,而且拓宽了镜头的使用范围。

IS 防震技术,一开始是用在电视镜头上?
IS 技术是佳能发明的,但是最早它被使用在昂贵的广播级电视镜头上,而且使用的原理和 35mm 相机的 IS 并不完全一样,只不过这个技术太成功了,佳能也就动了把它放在 35mm 相机上的念头。
目前的 IS 技术包括两支陀螺传感器组成的检测组件、微处理器和光学修正系统三个部分。工作原理是靠两支陀螺传感器分别检测来自水平和垂直方向的振动,检测相机振动的方向和大小,再将信号传送给微处理器,微处理器经过判断和计算,再对镜头的光学修正系统发出驱动指令,使光学修正系统向某一方向移动,(光学修正系统是一个由线圈驱动,可以上下左右移动的光学透镜组,其位置另由红外设备检测定位),透过光学修正系统的补偿运动,使投射到焦平面的影像保持稳定。佳能装了图像稳定器的镜头型号,后面都标志有“IS”的字样,如 EF 300mm f/4L IS USM。
图像稳定器技术的开发是具有划时代意义的。第一次把影像稳定效果系统应用在 EF 镜头上具有相当的试验性质,所以第一款装备 IS 的镜头不是 L 系列,甚至不是定焦镜头,而是 EF75 - 300 mm f/4-5.6 IS USM这 颗变焦镜头。这就是第一代 IS 系统。第一代 IS 开始启动时间约半秒,一秒左右可以进入“稳定”状态,这时候按下快门会有最好的效果,可以在手持拍摄时用低于倒数规则2∼3级的快门拍摄,推荐2级比较安全。这样当然会给摄影师更大的手持拍摄范围,也就意味着可以使用更多灵活的拍摄方式,而能够改变“拍摄方式”的技术突破就是一件让人很兴奋的事。
佳能 EF 75 - 300mm f/4 - 5.6 IS USM 获得了1996-1997年度 TIPA(影像技术媒体协会)最佳镜头奖。另外一支装备了图像稳定器的镜头 EF 300mm f/4L IS USM 第二年也获得1997-1998年度 TIPA 最佳镜头奖。其实 EF 300mm f/4L ISUSM 和前一代没有 IS 功能的 EF 300mm f/4 L USM 相比,成像质量并没有提高,得奖的原因也只是因为使用了 IS 技术。
300mm IS 镜头上有 IS-1 和 IS-2 两种模式选择,IS-1 是全方向防震模式,适用于平常的手持摄影;IS-2 是横向定向防震模式,适用于追拍运动物体时的手持摄影,IS-2模式会自动识别追拍运动物体时相机的连续移动和手持相机常见的上下震动,然后取消对追拍的IS补偿,而仅对上下震动进行补偿校正,从而避免追拍中出现不正常的影像效果。

其它厂商跟着研发防震功能
在佳能的 IS 技术大获成功之后,其他厂商也相继开始推出自己的防震技术。拥有类似技术的厂商还有使用镜头防震的尼康和机身防震的索尼(由原来美能达的技术发展而来)。此外,奥林巴斯和松下也都有自己的防震技术。
在这里要强调的是,有些厂商在宣传上说自己的小DC有“防震技术”,实际上是依靠相机主动提高感亮度来避免震动。但是小DC提高感亮度会带来画质严重的下降,我通常认为这是一种“伪防震”,当然,如果你不在乎画质的下降,它的确能带来更清晰的图像(不过,如果不在乎画质,还看这这个干嘛?)。

IS防震技术,共有四代!
IS 镜头到现在一共有四代:第一代从1995年开始,可以提供2级快门防震。虽然第一代 IS 效果不错,但是也有一些不足,尤其在使用三脚架时要关掉IS 功能,否则 IS 有可能(注意,是有可能)在“当没有足够的震动被 IS 系统检测到的时候,镜头震动可能被某种电子回馈所影响,使得相机在三脚架上的时候 IS 镜头组被移动”,或者由于对反光板回落或其他相关零件的震动做出不必要的补偿,反而会降低成像质量。因此,第一代 IS 在使用三脚架的时候要关闭 IS 开关,才不会造成不必要的麻烦。
第一代的 IS 专指用在下面4支镜头上面的 IS 技术:EF 28-135mm f/3.5-5.6 IS USM、EF 75-300mm f/4-5.6 ISUSM、EF 300mm f/4 L IS USM、EF 100-400mm f/4.5-5.6 L IS USM。
第二代从1999年开始,不仅可以提供2级快门防震,而且开始有三脚架自动检测功能。在使用三脚架等稳定的摄影状态中,镜头会自动将 IS 补偿镜组锁定在光轴位置,防止错误补偿动作;而在使用独脚架时,IS功能会视相机的稳定程度正常发挥作用,这对于体育记者很重要。另外,当相机的自选功能设定为反光镜预升摄影模式时(也就是一定要使用三脚架或者其他支撑系统的时候),镜头的 IS 补偿动作也会自动取消。
第三代从2001年开始,可以提供3级快门防震,有三脚架自动检测功能,半按快门后0.5秒 IS 补偿镜组即可达到最佳控制状态,比前一代 IS 快了一倍。
第四代从2006年开始,可以提供4级快门防震,有三脚架自动检测功能。第一支使用这项技术的镜头是 EF 70-200mmf/4 L IS USM。
佳能 EF 70~300mm F4-5.6 IS USM,光圈F6.3,快门1/125,ISO400
佳能 EF 70~200mm F4L IS USM,光圈F8,快门1/50,ISO400

IS 技术是 EOS 系列最重要的成就之一。如果有可能,笔者希望所有的L系列都能装上这项有用的技术,不仅仅在长镜头上,广角镜头也一样,因为广角镜头也会经常在室内使用,所以IS技术的采用也非常必要。
从实际的使用来看,采用新 IS 技术的镜头,效果更可以到3-4级(比如新的EF 70-200 mm f/2.8 L IS)。不过,有一点非常重要,IS 技术只是提高影像清晰的成功率,并不能保证所有的照片都是清楚的。按照我个人的经验,第二代 IS 在降低2级拍摄时有超过95%的成功率;降低3级可能有超过90%的成功率;降低4级的时候大概也有超过60%的成功率。降低得越多,成功率也会下降很多,但是你还是可以看出IS的作用,说不定有时候还会有意想不到的效果。
所以,使用IS功能的时候,不论降低多少级,即使只是降低2级,多拍几张还是有价值的,反正现在用数字相机又没什么成本。

注:TIPA(Technical Image Press Association,影像技术媒体协会)是全球著名的专业机构,由来自12个欧洲国家的31个出版社共同组成的专业协会,其宗旨是促进影像技术在欧洲的发展和应用。每年TIPA都会评选出被认为是当年最出色的影像产品,而获此殊荣的产品则可以在营销广告中使用获奖标记。
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