Stabilisierte Kamerasysteme, auch Stabilized Systems, zeichnen sich durch ein ganz besonderes Merkmal aus: Sie korrigieren Bewegungen der Plattformen und Träger, auf oder an denen sie montiert sind. Durch den Einsatz moderner elektronischer Positionsdaten und diverser Lagerungsmöglichkeiten sowie Aufhängungen ermöglichen sie bei der Aufnahme ein hohes Maß an Stabilisation. Trotz Vibrationen und Bewegungen während der Aufzeichnung von Bild- und Videomaterial wird so ein hochauflösendes Resultat gewährleistet. Der Anwendungsbereich von Stabilized Systems ist groß. Er reicht von Sicherheits- und Militäroperationen über Sportrundfunkdokumentationen und die Naturüberwachung bis hin zu hochwertigen Spielfilmproduktionen. Auch für den Privatgebrauch konnten sich Stabilized Systems etablieren; vor allem hier sind Begriffe und Bauformen wie Gimbal, Steadicam und Schwebestativ verbreitet. Stationäre Plattformen wie herkömmliche Stative gelten nicht als Gimbal oder Kamerastabilisatoren.

Aufbau und Funktionsweise von schweren Stabilized Systems

Der Aufbau von Stabilized Systems variiert je nach Modell und Anwendungsbereich, wobei insbesondere bei den integrierten Komponenten große Unterschiede festzustellen sind. Schwere Stabilisatoren, die beispielsweise im Rahmen von Hubschraubereinsätzen Verwendung finden, beruhen meist auf einer rotierenden, typischerweise aus einer Scheibe oder einem Rad bestehenden Vorrichtung. Diese Basis des Stabilized Systems ist in der Lage, sich frei um die eigene Achse zu drehen, wodurch ihre Orientierung unabhängig bleibt. Der kreiselstabilisierte Kopf stellt in diesem Fall das Trägersystem dar. Um das Kamerabild nicht durch gegebene Vibration oder ungewünschte Bewegungen zu beeinflussen, müssen sogenannte Basisbewegungen beseitigt werden. In diesem Zusammenhang kommt die unterstützte Bandbreite des jeweiligen Stabilized Systems zum Zuge. Während einige Systeme lediglich schwache Außeneinflüsse verarbeiten können, sind andere imstande, schwere Stöße und die Eigenvibration von beispielsweise einem Auto, an welchem das System befestigt ist, auszugleichen. Die Traglast des Systems unterscheidet sich je nach Konstruktion und Komponenten. Vom leichten Smartphone bis hin zur schweren Filmkamera – der Markt bietet unterschiedliche Ausführungen von Stabilized Systems.

Gimbals als motorisierte Stabilisationssysteme

Eine Vielzahl von Gimbals und anderen Stabilized Systems beruht auf der kardanischen Aufhängung, einer Lagerung in zwei sich schneidenden, zueinander rechtwinkligen Drehlagern. Zum Zwecke der Bildstabilisation und der Ausrichtung der Kamera konnte sich hierbei in den letzten Jahren zudem der Einsatz von Motoren etablieren, die der fortlaufenden Ausrichtung der Kamera dienen. Motoren und Antriebe von Stabilized Systems fordern höchste Leistungsdichte und Präzision. Diesen Anforderungen werden Servoantriebe der Baureihe CanisDrive® der Harmonic Drive AG gerecht. Aufgrund breit gefächerter Untersetzungsmöglichkeiten ermöglicht besagte Baureihe eine Kombination aus niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment.

Bestandteil moderner Gimbal-Systeme sind außerdem sogenannte Inertial Measurement Units, welche die Echtzeit-Messung der Kamerabewegung ermöglichen. Letztere wird in aller Regel durch eine zentrale Steuereinheit des Stabilized Systems ausgewertet, die – auch unter Zuhilfenahme von Sensoren – für die konstante Justierung der am Gimbal befestigten Kamera zuständig ist. Ein Controller samt spezifischer Software gibt diesbezüglich mehrmals pro Sekunde elektronische Impulse mit Informationen über Kraft und Richtung aus. Das beschriebene Gimbal-System beruht wesentlich auf dem Einsatz elektronischer Motoren und hat sich in den vergangenen Jahren rasch etabliert. Eine deutlich längere Zeit ist ein anderer Vertreter der Stabilized Systems im Einsatz: das Steadicam-System.

Aufbau und Funktionsweise von Steadicams

Steadicam-Systeme setzen sich grundlegend aus drei Komponenten zusammen. Neben einer Weste, die das gesamte Gewicht des Stabilized Systems auf den Rumpf des Kameramanns verteilt, sind das zum einen der Stabilisierungsarm und zum anderen das Schwebestativ, oftmals Rig genannt, selbst. Der gefederte Stabilisierungsarm ist von großer Bedeutung, da er Kameramann und Kamera entkoppelt und dennoch für die nötige Verbindung zwischen beiden Teilkomponenten des Stabilized Systems sorgt. Er beruht auf dem Trägheitsprinzip und lässt sich prinzipiell mit dem menschlichen Unter- und Oberarm vergleichen. Ein wichtiges Kriterium bei der Wahl des Arms ist die maximale Traglast, denn als Verbindung zwischen Rig und Mensch trägt der künstliche Arm sowohl das Gewicht der mechanischen Vorrichtung und der Kamera als auch die Last von weiterem Zubehör des Stabilized Systems (unter anderem Akku, Monitor und Geräte zur Kommunikation).

Das Rig basiert – vereinfacht dargestellt – auf einer gewöhnlichen Stange, an deren oberem Ende die Kamera befestigt ist, während das untere Ende mitunter als Halterung für Akkus, Monitor und eine Elektronik-Box dient. Physikalisch betrachtet ist das Rig einem Hebel gleichzusetzen, welcher mittels einer kardanischen Aufhängung (Gimbal) an den bereits erwähnten Stabilisierungsarm anknüpft. Sind die verschiedenen Komponenten des Stabilized Systems entsprechend justiert, heben sich die Lasten und Kräfte an den beiden Enden des Rigs auf: Eine Balance entsteht. Bei zunehmender Trägheit des Stabilized Systems rund um Rig und Kamera verbessert sich die mögliche Isolation störender und ungewünschter Außeneinflüsse von beispielsweise Wind und Vibrationen.

Anhand des Aufbaus von Steadicam-Systemen wird deutlich, dass die kardanische Aufhängung beziehungsweise das Gimbal auch hier eine wesentliche Funktion einnimmt. Im Gegensatz zu Stabilized Systems, welche lediglich als „Gimbal-Systeme“ bezeichnet werden, besitzen Steadicam-Systeme in der Regel keine Motoren.

Zur Unterscheidung von Stabilized Systems werden darüber hinaus die Attribute aktiv und passiv verwendet. Hierbei werden Systeme als aktiv bezeichnet, wenn sie – vor allem durch Gleichstrom, Sensoren, Elektronik und Motoren – aktiv zur Stabilisierung beitragen und situationsabhängig agieren. Passive Systeme hingegen stellen allein mithilfe mechanischer Komponenten eine Balance her.

Komponenten professioneller Steadicam-Systeme:

  • Weste zur Lastenverteilung des Systems am Körper
  • Stabilisierungsarm zur Gewichtübertragung
  • Rig als Halterung für Kamera und weitere technische Ausstattung

Stabilized Systems und ihre Einsatzgebiete

Gimbals verfügen über ein breites Spektrum an Anwendungsbereichen, da ihre Funktionsweise und das Prinzip der kardanischen Aufhängung an keinen bestimmten Kameratyp gebunden sind. Entsprechen die Maße und das Gewicht der Kamera den gegebenen Rahmenbedingungen des Gimbals, steht dem Einsatz kein Hindernis im Weg. So können unterschiedliche Kameras in ein einziges Stabilized System integriert werden. Vor allem für private Filmaufnahmen erfreuen sich Gimbals und Steadicams seit einiger Zeit größter Beliebtheit. Hier werden sie unter anderem bei sportlichen Aktivitäten und kleineren, in Eigenregie produzierten Event- und Urlaubsvideos genutzt. Der technische Fortschritt im Bereich der Stabilized Systems hat des Weiteren die Konstruktion und Produktion von sehr kleinen, kompakten Geräten ermöglicht, welche gar Smartphones unterstützen.

Im Kontext aufwändiger Bild- und Videoaufnahmen mit Drohnen, deren eingebaute Kameras oft keine hochauflösende Bildqualität erlauben, ist für viele Stabilized Systems, insbesondere Gimbals und Steadicams, ein spezieller Aufsatz zur Befestigung notwendig. Für professionelle Film- und Video-Projekte sind Stabilized Systems wie Gimbals beinahe zwingend. Alternative Schienensysteme bieten mit wenigen Ausnahmen nur lineare Kamerafahrten und sind aus wirtschaftlicher Perspektive oftmals im Nachteil.

Sinonimi

Stabilisierte Kamerasysteme, Gimbals, Steadicams, Schwebestativ