29. prosince 2008, 00.00 | V digitálních zrcadlovkách vedle sebe existují dva způsoby stabilizace obrazu - v objektivu pomocí plovoucí čočky a nebo v těle DSLR pomocí posunu senzoru. Který systém je lepší, proč a v čem?
I když perex tohoto článku je poněkud provokativní, tak je třeba hned na úvod
zdůraznit, že oba systémy fungují velmi dobře a co se účinku týče podobně.
Nejedná se tedy o žádný litý boj, nýbrž o filosofii řešení mající své
fotografické a ekonomické důsledky. Situace je tak podobná např. otázce - benzín
nebo diesel? I tam je možné snášet řady argumentů, faktem ale je, že při běžné
jízdě autem to dnes již téměř nepoznáte.
Problémy s expozičním časem
My lidé nejsme schopni zůstat zcela v klidu a, byť mimoděk, stále děláme malé
pohyby. Je to dobře vidět například pokud se podíváte do silného dalekohledu -
bez podpory alespoň loktů je velmi obtížné udržet obraz v klidu. A čím více
dalekohled přibližuje, tím více je rozkmitaný obraz. Nic nezmůže ani snaha se
zcela zastavit, lidské tělo bez opory toho prostě není schopno.
Pokud pořizujete fotografii, vždy použijete nějaký expoziční čas, po který je
otevřená závěrka. A pokud držíte fotoaparát v ruce, během této expoziční doby se
fotoaparát díky pohybům těla pohybuje. Obraz vytvořený na senzoru tedy díky
tomuto pohybu není ostrý - je rozhýbaný.
Poměrně velké množství neostrých snímků je způsobeno pohyby fotografa během
snímání. Lidé tyto snímky často označí za špatně zaostřené, pravou příčinou
ale nebylo špatné zaostření (snímek byl zaostřen dobře), ale rozhýbání!
Čím delší použijete ohnisko (zoom), tím více je objekt
přiblížen a tím více se pohyby uplatní. Je to stejné jako u dalekohledu - čím
dalekohled více přibližuje (to je ekvivalentní použití delšího ohniska), tím se
obraz více klepe. Z této jednoduché zákonitosti vzniklo hrubé pravidlo, a sice že
bezpečný čas pro fotografování z ruky je převrácená hodnota použitého ohniska.
Uvedené pravidlo je jen hrubé a statistické, protože každý člověk se "klepe" jinak a
tak jedno pravidlo nemůže postihnout všechny lidi. Je to však velmi dobře
vypozorované pravidlo platící v drtivé většině případů. Máte-li fotoaparát s
menším senzorem, tak je třeba ohnisko přepočítat na kinofilm, pro který bylo
pravidlo vytvořeno a tak je ohnisko třeba vynásobit crop faktorem. I když toto
pravidlo je vcelku jednoduché a známé, tak je až neuvěřitelné, kolik snímků je
denně pokaženo jeho nerespektováním!
|
Bezpečný čas pro snímky
z ruky [sec] |
= |
1 |
|
| Ohnisko objektivu * Crop faktor |
Příklad: Máte-li aktuálně natočeno ohnisko
100 mm na kinofilmovém formátu, bezpečný čas z ruky je 1/100 sec a nebo
kratší. Na 1,6x menším senzoru je 100 mm ohnisko ekvivalentní 160 mm a
tak bezpečný čas z ruky je 1/160 sec nebo kratší - např. 1/400 sec.
Aktuálně použité ohnisko najdete snadno na zoom kroužku - zde 18 mm. Je
platné vždy pro kinofilm a to i na objektivech určených výhradně pro DSLR.
Toto je Nikon D90 s crop faktorem 1,5x a tedy bezpečný čas z ruky bez
stabilizátoru by v tomto případě byl 1/27 sec, prakticky 1/30 sec.
Z pravidla uvedeného výše je evidentní, že na rozhýbání budou náchylné
zejména teleobjektivy, kde díky dlouhému ohnisku vychází mnohem kratší bezpečný
čas. Problém je v tom, že na krátké expoziční časy nebývá často dostatek světla
a automatika nemá jinou možnost, než expoziční čas prodloužit nad limit
bezpečného času. Avšak i u širokoúhlých objektivů se snadno dostanete do potíží
s expozičním časem. Například v interiérech bývá světla velmi málo a tak při
nepozorném fotografování snadno překročíte i poměrně dlouhé bezpečné časy.
Fotograf tak musí neustále expoziční čas ve vztahu k ohnisku hlídat!
I když obecně platí, že na rozhýbání jsou více náchylné teleobjektivy, tak i
u širokoúhlého objektivu můžete snadno překročit bezpečný čas např. v
potemnělých interiérech.
Základy stabilizace
Konstruktéři hledali způsob, jak výše uvedené problémy s expozičním časem
zmírnit a tím usnadnit fotografování. Řešení bylo nalezeno ve stabilizaci obrazu
- potlačení chvění fotoaparátu. Účinnost každého stabilizátoru (neboli jeho zisk)
se udává v tzv. EV jednotkách, přičemž 1 EV znamená, že můžete bezpečný expoziční čas bez
obav 2x prodloužit. Zisk stabilizátoru 3 EV tedy umožní expoziční čas 2x2x2, tj.
8x prodloužit bez obav z rozhýbání snímku! Zisky většiny současných
stabilizátorů se pohybují právě kolem hodnoty 3 EV.
Efekt stabilizátoru (graf platí pro ohnisko 200 mm) se projeví vyšší
úspěšností snímků i při delším expozičním čase. Zelený bod označuje metodou
uvedenou výše vypočítaný bezpečný čas a tak je vidět, že kriterium pro
něj je poměrně přísné. Zpracováno podle podkladů
Canon EF Lens Work.
Možnost prodloužit expoziční čas je extrémně užitečná právě u teleobjektivů,
které jeho délku omezují nejvíce, uplatní se však u všech objektivů ve špatných
světelných podmínkách. Jakýkoliv stabilizátor obrazu ale není schopen omezit
rozmazání, které způsobí fotografovaný objekt svým vlastním pohybem.
Stabilizátory tedy stabilizují
jen fotografa, nikoliv fotografovaného!
Panning mode (švenkování)
Při záměrném pohybu fotoaparátu v horizontálním směru (švenkování, panning)
může stabilizátor trhat s obrazem. Snaží se totiž pohyb eliminovat, brzy narazí
na svůj doraz a obrazem škubne. Proto mají některé objektivy (zejména
teleobjektivy u kterých je panning častý) buď automatický detektor panningu nebo
přepínač umožňující stabilizaci v horizontálním směru vypnout.
Při panningu se záměrně hýbe s fotoaparátem v horizontálním směru a tak
stabilizace může být kontraproduktivní. Je proto dobré ji buď automaticky
nebo ručně pro horizontální směr vypnout.
Stabilizátor a stativ
Snaha stabilizovat zcela klidný fotoaparát se může paradoxně projevit v
lehkém zhoršení obrazové kvality vlivem stabilizátoru. Proto se většinou
doporučuje stabilizátor vypnout je-li fotoaparát na stativu. Faktem ale je, že
většina moderních stabilizátorů má "automatický detektor stativu", který pracuje jednoduše
tak, že pokud chvění poklesne pod určitou rozumnou mez, stabilizace se prostě
sama vypne.
Stabilizátor také vybíjí baterie, takže jeho vypnutím vždy když není potřebný se
šetří energie.
Stabilizace v objektivu
První kdo uvedl na trh optickou stabilizaci obrazu byl Canon. Bylo to v roce
1995 a prvním výměnným objektivem pro SLR s vestavěným stabilizátorem byl Canon
EF 75-300mm f/4-5.6 IS USM. Princip obrazové stabilizace v objektivu je ten, že
dva gyroskopy (měřiče zrychlení) zjišťují chvění fotoaparátu v ose X (nahoru a
dolů) a Y (vlevo a vpravo) a toto chvění kompenzují pohyblivé čočky v objektivu
tak, aby obraz se trefoval na senzor/film bez ohledu na pohyby filmu/senzoru
(více včetně animace funkce
zde). Nyní tento systém nabízí ve svých objektivech Canon, Nikon, Panasonic,
Leica, Sigma a Tamron. Sony a Pentax také, ale ne v DSLR.
Princip stabilizace v objektivu je v šikovném posunu skupiny čoček v
objektivu tak, aby vždy ohnuly paprsky světla na senzor bez ohledu na pohyby
těla se senzorem.
Princip je sice jednoduchý, realizace však méně - na obrázku "rozložený" stabilizátor v
objektivech Canon. Zpracováno podle podkladů Canon EF Lens Work.
Z popisu plyne, že celá elektronika stabilizátoru je v objektivu a do DSLR se
tedy dostává již stabilizovaný obraz a tak ze stabilizovaného obrazu může těžit
jak zaostřovací systém (AF), tak fotograf a tím v hledáčku lépe rozhodnout, kdy
stisknout spoušť. Celá elektronika a mechanika stabilizátoru
může být také perfektně vyladěna na konkrétní objektiv (jeho ohnisko, ostření
atd.) a pohyby čoček mohou být poměrně malé a přitom kompenzovat velké výkyvy. Z
logiky věci ale není tento druh stabilizátoru schopen stabilizovat rotační
pohyby kolem optické osy - pouze posuvy nebo potočení nahoru/dolů a vlevo/vpravo.
Objektiv Nikon AF-S 70-200mm f/2.8G ED-IF VR má, jak je zřejmé z písmen VR,
vestavěný stabilizátor. Ten je možné vypnout nebo zapnout a je možné zvolit i
tzv. Active režim, kdy je prováděna stabilizace ve velkém rozsahu. To se
používá např. při fotografování z jedoucího auta. Je-li zvolen normální
režim stabilizace, objektiv automaticky pozná panning a vypne stabilizaci v
horizontálním směru.
Canon EF 70-200/2.8L IS USM nenabízí Active režim, ale vedle zapnutí/vypnutí
stabilizátoru umožňuje zvolit tzv. režim 2, který se používá při panningu.
Ten vypne stabilizaci v horizontálním směru - který to aktuálně je si
objektiv zjistí sám podle orientace fotoaparátu.
Stabilizace na senzoru (Senzor shift)
Druhý způsob, jak stabilizovat obraz, je "jezdit" senzorem tam, kde se právě
obraz nalézá, neboli pohyby senzoru kompenzovat chvění fotoaparátu. Princip je
tedy podobný - dva gyroskopy měří X a Y pohyby (mohou měřit i rotaci) a senzor
si podle těchto změřených pohybů jezdí pro obraz a tím jej stabilizuje. Proto se
často tomuto způsobu stabilizace říká "Senzor shift", neboli posun senzoru. Pro
správný výpočet pohybu senzoru je však nutné znát ohnisko objektivu, které ale
moderní objektivy tělu sdělují.
Princip stabilizace senzoru (těla DSLR) je v takovém posunu senzoru (sensor
shift), aby se eliminovaly pohyby těla.
Je přirozené, že senzor z mechanických důvodů nemůže jezdit v DSLR příliš
daleko a tak je stabilizace senzorem schopna kompenzovat jen menší výchylky.
Současně obraz z principu věci nemůže být stabilizován v hledáčku a ani AF
senzory nemohou ze stabilizace těžit. Velkou výhodou ale je, že stabilizátor je
k dispozici stále a pro jakýkoliv objektiv.
Princip jednoduchý, realizace však opět složitější. Na snímku je senzor se
stabilizátorem ve fotoaparátech Sony.
První, kdo uvedl na trh tento typ stabilizace, byla v roce 2003 Minolta v
modelu kompaktního digitálního fotoaparátu DiMAGE A1 a sice pod názvem Anti
Shake. První DSLR potom byla Konica Minolta Dynax (Maxxum) 7D, od té doby
používají v DSLR tento systém i Olympus, Pentax a Samsung a přirozeně Sony,
která DSLR Konica Minolta koupila.
Prvním digitálním fotoaparátem se stabilizovaným senzorem byla Minolta
DiMAGE A1 - 5 MPix kompaktní fotoaparát s rozsahem zoomu 28-200 mm.
Srovnání obou systémů
Jak to tak bývá, různé systémy mají různé výhody a nevýhody, zkusme tedy výhody
a nevýhody shrnout:
|
Stabilizace v objektivu |
| + Výhody + |
- Nevýhody - |
| Obraz je
stabilizovaný v hledáčku |
Je třeba kupovat
stabilizátor s každým objektivem |
| Obraz je
stabilizovaný pro ostřící systém (AF) |
Řada objektivů se
stabilizátorem neexistuje |
| Menšími pohyby
čoček se dosáhne většího účinku [1] |
Nedokáže
stabilizovat rotaci [2] |
| Čím je ohnisko
delší, tím je stabilizace účinnější [1] |
|
| Obraz v rozích je
kvalitnější [3] |
|
| Stabilizátor je
optimalizovaný na objektiv, ohnisko, zaostření atd. |
|
|
Stabilizace v těle DSLR |
| + Výhody + |
- Nevýhody - |
| Stabilizace funguje
s každým objektivem |
Obraz není
stabilizovaný v hledáčku |
| Dokáže stabilizovat i rotaci [2] |
Obraz není
stabilizovaný pro ostřící systém (AF) |
| |
Pohyby senzoru jsou
omezeny [1] |
| |
Čím je ohnisko
delší, tím je stabilizace méně účinná [1] |
| |
Obraz v rozích může
být méně kvalitní [3] |
| |
Stabilizátor není
optimalizovaný na objektiv, ohnisko, zaostření atd. |
Poznámka [1]
Čím delší je ohnisko objektivu, tím větší musí být pohyby senzoru pro
účinnou stabilizaci. Podle
materiálů Canon 400D (Rebel XTi), objektiv s ohniskem 28 mm potřebuje posuny
senzoru kolem 1 mm, zatímco objektiv 300 mm již kolem 5,5 mm. To je již mimo
technické možnosti stabilizovaného senzoru, kdežto stabilizace v objektivu
pracuje normálně a naopak je tím účinněji, čím je ohnisko delší. A právě u
delších ohnisek je stabilizace nejpotřebnější.
Poznámka [2]
Stabilizace v objektivu je v principu neschopná korigovat rotační pohyby s
fotoaparátem kolem obrazové osy. Senzor však pootočit lze a tím lze i
tyto pohyby stabilizovat. Tento druh rotační stabilizace senzoru však
deklaruje jen Pentax.
Poznámka [3]
Obvykle je snaha využit objektiv na maximum, a tak se jeho obrazové pole (plocha
dobré kresby) dotýká v rozích senzoru. To je i důvod, proč právě rohy obrazu
jsou neproblémovější z hlediska kresby, vinětace atd. Posunem senzoru při
stabilizaci se senzor dostává mimo obrazové pole objektivu, čímž trpí kresba
zejména v rozích a na kratších stranách. Tento problém nehrozí, pokud na
stabilizované DSLR s
menším senzorem použijete objektivy pro plný filmový formát.
Obrazové pole objektivu je plocha, kde objektiv "přijatelně" kreslí. Posunem
senzoru při stabilizaci se jezdí mimo toto pole, čímž může trpět kresba
(šrafováno). Vedle mechanických problémů je i toto faktor, který omezuje
možnou míru stabilizace - velikost posunu senzoru.
Digitální stabilizace
V souvislosti se stabilizací obrazu je občas možné slyšet ještě termín digitální
stabilizace. Objevuje se zejména u kompaktních fotoaparátů a znamená většinou
prosté zvýšení ISO a tím možnost zkrácení expozičního času. Kratší expoziční čas
pak povede k ostrým snímkům, což připomíná stabilizaci, byť za cenu vyššího šumu
v obraze. O žádnou skutečnou stabilizaci se ale přirozeně nejedná a je to pouze
marketingový trik.
Stabilizátor v objektivu a současně v těle
Naskýtá se otázka, jak by reagovalo stabilizované tělo DSLR, na které by se
nasadil stabilizovaný objektiv. Odpověď je jednoduchá - nestabilizovalo by to,
oba stabilizátory by se totiž vzájemně rušily a nejspíše rozkmitaly. Při zjištění dvojí přítomnosti
stabilizátoru by však nic nebránilo tomu jeden vypnout.
Závěr
Není pochyb o tom, že stabilizátor je skvělé a opravdu účinné zařízení,
které je možné jen a pouze doporučit. Pomineme-li ekonomické hledisko, tak není
pochyb o tom, že stabilizovaný objektiv má výhody proti stabilizovanému tělu.
Faktem ale je, že tyto výhody nejsou nijak výrazné, a tak je reálně ocení jen málokdo.
Navíc mít stabilizátor stále
a pro každý objektiv k dispozici v těle je obrovská výhoda.
Výrobci, kteří vsadili na stabilizovaná těla, vývoj stabilizátorů v
objektivech již pravděpodobně nikdy nezahájí. Je ale otázkou, zda zejména Canon
s Nikonem časem nabídnou trhu i variantu stabilizovaného těla. Sice by omezili
prodej svých objektivů se stabilizátorem, trh by to ale jistě uvítal. Navíc nic
nebrání tomu stabilizátor v těle vypnout, pokud objektiv nahlásí svůj
stabilizátor, a existuje i (zatím) teoretická možnost aktivovat oba
stabilizátory a tím dosáhnout "superstabilizaci".
| Výrobce DSLR |
Tělo/objektiv |
Název |
Zkratka |
| Canon |
Objektiv |
Image Stabilizer |
IS |
| Nikon |
Objektiv |
Vibration Reduction |
VR |
| Panasonic |
Objektiv |
Optical Image Stabilizer |
O.I.S. |
| Leica |
Objektiv |
Optical Image Stabilizer |
O.I.S. |
| Fuji |
Objektiv |
Vibration Reduction |
VR |
| Sigma |
Objektiv |
Optical Stabilization |
OS |
| Tamron |
Objektiv |
Vibration Compensation |
VC |
| Olympus |
Tělo |
Image Stabilization |
IS |
| Pentax |
Tělo |
Shake Reduction |
SR |
| Samsung |
Tělo |
Optical Image Stabilization |
OIS |
| Sony |
Tělo |
Super SteadyShot |
SSS |
Tento snímek byl pořízen ohniskem 800 mm (objektiv 400 mm + telekonvertor
2x), kdy Měsíc již vyplní asi třetinu plochy snímku. Byť byl fotoaparát na
kvalitním a pevném stativu, tak sebemenší dotyk se projevil silným
roztřesením Měsíce v hledáčku. Protože ostření při světelnosti f/11
(důsledek telekonvertoru) již nepracuje, tak bylo nutno ostřit ručně, což by
bez stabilizovaného obrazu v hledáčku bylo nemožné. Stabilizovaný objektiv
byl tak pravým požehnáním.
Další zdroje (anglicky)
More on In-Camera vs. In-Lens Image Stabilization
Image Stabilization - Body or Lens?
Lens vs. Sensor-Shift Image Stabilisation - Who Does It Better?
How the
Optical Shift Image Stabilizer Works (Canon)
Test Method for Image Stabilizing Systems (PDF, 6 MB)
Vložit nový příspěvek
