Mechanische Bildstabilisierung

Die mechanische Bildstabilisierung kann durch Aufstützen der Kamera, ein Stativ oder auch über einen Kreiselstabilisator durchgeführt werden. Speziell bei Bewegtbild-Aufnahmen dienen Steadicam-Systeme der mechanischen Stabilisierung einer handgeführten Kamera oder Cineflex-Kameras der Stabilisierung bei Luftaufnahmen.

Bei Anwendungen wie der Luftbildfotografie kann die Stabilisierung in speziellen Halterungen, sogenannten Mounts, integriert sein. Diese stabilisieren nicht nur entlang der verschiedenen Achsen, sondern filtern auch Schwingungen des Propellers oder des Triebwerks heraus.

Optomechanische Bildstabilisierung

Der Mechanismus der Bildstabilisierung kann entweder im Objektiv oder beim Bildsensor untergebracht sein. Bildstabilisierungsobjektive werden von Canon, Nikon, Sigma, Tamron, Sony, Leica, Panasonic und Fujifilm angeboten, eine sensorbasierte Bildstabilisierung bieten unter anderem Konica Minolta, Pentax, Olympus, Sony, Fujifilm und Panasonic. Bei der optischen Bildstabilisierung wird entweder der Bildkreis über dem Bildsensor (bei der Realisierung im Objektiv) oder der Bildsensor unter dem Bildkreis (bei der Realisierung im Gehäuse) verschoben.

Ein Vorteil bei einer Bildstabilisierung am Bildsensor liegt darin, dass der Mechanismus grundsätzlich allen verfügbaren Objektiven zugutekommen kann und nicht in jedem Objektiv implementiert zu werden braucht. Jedoch bieten bei Spiegelreflexkameras nur die in das Objektiv integrierten Stabilisatoren die Möglichkeit, bereits beim Blick durch den Sucher ein stabilisiertes Bild zu sehen. Bei digitalen Kompaktkameras und spiegellosen Systemkameras lassen sich während der Motivsuche sowohl im elektronischen Sucher als auch auf dem Monitor stabilisierte Bilder darstellen. Stabilisierte Wechselobjektive lassen sich auch an analogen Spiegelreflexkameras verwenden.

Die Bewegung der optischen Geräte wird mit Hilfe von Beschleunigungssensoren detektiert.

Für eine besonders weitgehende Bildstabilisierung (v. a. im Anwendungsgebiet der Astronomie) muss auch die durch die Rotation der Erde um ihre Achse und um die Sonne verursachte Beschleunigung berücksichtigt und zur Kompensation der Bewegung in Bezug auf die Erdoberfläche eliminiert werden. Dies gilt auch, wenn sich Kamera und zu fotografierendes Objekt relativ zueinander gar nicht bewegen, da sich die Richtung dieses Systems in Bezug zu einem Inertialsystem permanent ändert und somit Beschleunigungskräfte hervorgerufen werden, obwohl diese für einen Beobachter auf der Erdoberfläche scheinbar gar keine Ortsveränderung des Systems verursachen. Bei gegenüber der Erdoberfläche bewegter Kamera muss gegebenenfalls auch noch die Corioliskraft einbezogen werden.

Ohne die Berücksichtigung dieser Effekte können in der Praxis bei der Verlängerung der möglichen verwacklungsfreien Belichtungszeit bis zu sechseinhalb Blendenstufen gewonnen werden. In diesem Fall kann mit Bildstabilisierung also ungefähr 90 mal länger belichtet werden als ohne Bildstabilisierung, wenn verwacklungsfreie Aufnahmen gemacht werden sollen.

Elektronische Bildstabilisierung

Eine elektronische Bildstabilisierung verschiebt während einer Filmaufnahme den vom Bildsensor ausgelesenen Bereich, um der Handbewegung entgegenzuwirken. Dies erfordert dass der Bildsensor eine höhere Auflösung als das aufgenommene Video hat und reduziert das Sichtsfeld, da der Bereich außerhalb des Sichtsfeldes als Puffer gegen Handbewegungen dient. Anders als eine optische Bildstabilisierung kann eine elektronische Bildstabilisierung nur die Bewegung zwischen Einzelbildern und keine Verwacklungen während der Belichtungszeit von Einzelbildern ausgleichen.

Elektronische Bildstabilisierung wird in Videokameras und Smartphones eingesetzt und dient als Ergänzung zur optischen Bildstabilisierung, welche das Objektiv bewegt.

In den Fotoapparaten finden sich Umsetzungen, die meist auf dem Nachschärfen der Bilder oder auf einer automatischen Empfindlichkeitserhöhung des Sensors basieren.

• electronic Vibration Reduction (e-VR) von Nikon, Coolpix S4
• Anti-Shake-DSP in einigen Exilim-Modellen von Casio
• Advanced Shake Reduction (ASR) von Samsung. Bei der ASR-Funktion werden eine unterbelichtete Aufnahme mit kurzer Verschlusszeit und eine korrekt belichtete mit entsprechend langer Verschlusszeit miteinander kombiniert. Die scharfe, unterbelichtete Version wird hierbei mit den Farbinformationen der verwackelten Aufnahme aufgehellt.

Einige Hersteller bezeichnen die automatische Erhöhung des Belichtungsindexes bei schlechten Lichtverhältnissen als digitale Bildstabilisierung (zum Beispiel Anti-Shake-DSP). Dadurch sind kürzere Belichtungszeiten möglich, weshalb die Bilder weniger verwackelt werden. Die erhöhte Sensorempfindlichkeit führt jedoch durch erhöhtes Bildrauschen bzw. durch das notwendige Entrauschen zu einer schlechteren Bildqualität. Die Erhöhung der Sensorempfindlichkeit ist oft auch bei Kameras möglich, die nicht mit dieser Art der digitalen Bildstabilisierung werben. Diese Methode ist also keine echte Bildstabilisierung und dient meistens nur dem Marketing.

Informationstechnische Bildstabilisierung

Ein anderes Problem als bei Einzelbildern ergibt sich beim Aufnehmen von Serienbildern oder Bewegtbildern, bei denen bei Freihandbedienung Wackeleffekte zwischen den einzelnen Bildern entstehen. Technisch bedeutet dies, dass sich das fotografierte Motiv zwischen aufeinanderfolgenden Einzelbildern scheinbar bewegt hat. Derartige Effekte lassen sich in Grenzen kompensieren, wenn die Videokamera in der Lage ist, die Wackelbewegungen, bestehend aus linearen Beschleunigungen und Verdrehungen, separat zu messen. Diese Beschleunigungen und Drehraten werden von Inertialsensoren gemessen und von einem Mikroprozessor erfasst und korrigiert. Das aufgenommene Bild wird entsprechend der (ungewünschten) Bewegung ausgeschnitten und gegebenenfalls wieder interpoliert. Als unerwünschte Nebenwirkung kann jedoch dabei unter Umständen ein absichtlicher, langsamer Kameraschwenk zu einem unerwünschten Ruckeln verrechnet werden.