motiv

Pár slov o stabilizátorech

Trochu podrobnější pohled na to, jak funguje stabilizace obrazu a co z toho plyne.

Stabilizátor obrazu je vynikající věc. Umožňuje udržet z ruky expozice o pár stupňů delší než normálně a oddaluje nutnost sáhnout po nepohodlném stativu. Jako ostatně všechno, má ale i tato technologie svá omezení. O některých z nich se mezi fotografy moc neví, a to mě právě přimělo k napsání tohoto článku. O co jde by se sice dalo shrnout asi tak ve třech větách, ale já bych ráda uspokojila ty, kteří jsou zvědaví, proč tomu tak je, a přesvědčila různé nevěřící Tomáše, takže půjde o povídání trochu delší a budeme muset začít od toho, jak takový stabilizátor funguje.

Rozmazání snímku příliš dlouhou expozicí je velice častý problém a výrobci fotoaparátů se snaží nalákat uživatele nabídkou různých funkcí, které tomu mají zabránit. Některé fungují o poznání lépe než jiné, a proto je zapotřebí při výběru fotoaparátu nejen zaznamenat, že fotoaparát má jakýsi "anti-shake" režim, ale také si dát práci zjistit, o jaký typ se jedná.

U kompaktů, zvlášť pak těch levnějších, se často vůbec o žádnou stabilizaci obrazu nejedná. Jde prostě jen o to, že když fotoaparát zjistí, že je málo světla, tak automaticky nastaví vysoké ISO. Expozice se zkrátí a riziko, že bude fotka rozmazaná pohybem, se zmenší. Zato ale máte jisté, že fotka bude zašuměná, až běda.

V poslední době se u některých modelů kompaktů objevila "elektronická" stabilizace. Jedná se o hybridní řešení - softwarovou úpravu obrazu na základě měření třasu pomocí hardwarových senzorů. Udělat z rozmazaného obrázku ostrý je ale velice obtížný problém, i když poměrně přesně víte, jak je snímek rozmazaný, a účinnost této funkce je dost malá. Na fotoaparátu je spíš jen proto, aby ji výrobce mohl jmenovat ve specifikacích. Zcela softwarové řešení, které by používalo pouze obrazovou informaci, je prozatím jen utopií. (Poznámka na okraj: Hovoříme o klasických fotoaparátech a stabilizaci během expozice snímku. Stabilizace u kamkordéru, kde jde o to, aby jednotlivé snímky ve filmové sekvenci nebyly vzájemně posunuté a obraz neskákal, je něco trochu jiného. To lze řešit softwarově poměrně snadno.)

Chcete-li, aby fotoaparát měl stabilizaci obrazu, která opravdu k něčemu je, musí se (alespoň v současné době a dohledné budoucnosti) jednat o hardwarovou stabilizaci. Existují dva typy hardwarové stabilizace: pohybem senzoru a pohybem optických členů v objektivu. Zůstaneme-li u zrcadlovek, pak Canon, Nikon, Sigma a Leica používají optickou stabilizaci v objektivech a Sony, Pentax a Olympus naopak používají stabilizaci pohybem senzoru.

Oba typy stabilizace mají svá pro a proti a jejich zastánci se navzájem přebíjejí, který z nich je lepší. Příznivci stabilizace v těle argumentují tím, že když je stabilizace v těle, tak funguje se všemi objektivy, a protože objektivy nemusí obsahovat extra členy, jsou menší a hlavně levnější - za stabilizátor zaplatíte pouze jednou, při koupi těla. Druhá strana na to namítá, že objektivy vydrží déle než těla a těla se mění o poznání častěji, takže v dlouhodobější perspektivě to zas až tak velká výhoda není. Jako trumf pak předkládá to, že s optickým stabilizátorem v objektivu je stabilizovaný i obraz v hledáčku, takže pořádně vidíte, co fotíte, a můžete lépe komponovat a ostřit. Opozice rychle kontruje tvrzením, že to ale mnohem víc žere baterky.

Zastánici optické stabilizace také tvrdí, že stabilizace v objektivu může být speciálně přizpůsobená tomu kterému objektivu, a je proto účinnější. Což sice laboratorní testy, např. v Popular Photograhy, do jisté míry potvrzují, ale rozdíl se zdá být dost malý a záleží na tom, o který objektiv se jedná. U některých se tomu zdá být spíš naopak. (Také to ale může být do jisté míry pouhý důsledek porovnávání jablek s hruškama, protože zatímco objektivy byly testované při různých ohniskových vzdálenostech, tak stabilizátory v těle byly testovány pouze s ohniskem 200mm, jak se můžeme dočíst v doprovodném textu.)

Pojďme se teď podívat na to, jak stabilizátor funguje. Začneme optickou stabilizací, a to z toho prostého důvodu, že Canon a Nikon jsou poněkdu méně skoupí, co se zveřejnění detailů týká, a tak si můžeme poměrně přesně ukázat, jak vypadá.

Princip fungování optického stabilizátoru hezky ilustruje Obr. 1, přebraný ze stránek Canon Camera Museum: Když se fotoaparát nakloní, obraz na senzoru se pohne. Objektiv ale obsahuje speciální pohyblivý člen, který se posouvá podle toho, jak se fotoaparát naklání, a vrací obraz do původního místa.

Optická stabilizace 1
Základní poloha
Optická stabilizace 2
Pohyb bez stabilizace
Optická stabilizace 3
Pohyb se stabilizací
Obr. 1: Optická stabilizace - princip. Zdroj: Canon Camera Museum.

Jistě si dovedete představit, že skutečná technická realizace už zdaleka tak jednoduchá není. Její hlavní rysy nastiňuje Obr. 2, převzatý z webu Nikonu. Stabilizátor používá dva senzory, které měří úhlovou rychlost - jeden ve směru nahoru a dolů, druhý doleva a doprava. Signál z těchto senzorů je potřeba zpracovat (je potřeba izolovat jen vlastní třas a odstranit velký pomalý pohyb i vysokofrekvenční šum v signálu) a zpracovaný signál pak slouží jako vstup do řídícího systému, který řídí dva motorky, které hýbou pohyblivý optickým členem směrem nahoru a dolů a do stran. Objektiv obsahuje navíc ještě jiné dva senzory, které odečítají přesnou polohu pohyblivého optického členu a poskytují zpětnou vazbu pro řídící systém.

Optický stabilizátor - schéma
Obr. 2: Optický stabilizátor - schéma. Zdroj: Nikon Imaging.

Pokud jste již někdy přišli s optickou stabilizací do styku, jistě jste si všimli, že existují různé módy stabilizace. Canon nabízí speciální mód, kdy se stabilizuje pouze ve svislém směru, určený pro panování objektů pohybujících se vodorovně. Nikon se snaží velký pohyb znamenající panování nebo změnu kompozice detekovat a stabilizaci v takovém případě automaticky vypnout. Ale pak zase může dojít k tomu, že např. při fotografování z jedoucího vozidla je pohyb natolik velký, že může tuto detekci poplést. Takže Nikon nabízí speciální "Active" mód, kdy je tato detekce vynputá a objektiv se snaží stabilizovat obraz pořád. U novějších verzí stabilizátorů také řídící systém podle charakteristik signálu z úhlových senzorů sám pozná, jesti je fotoaparát držený v ruce nebo je na stativu, a podle toho stabilizaci přizpůsobí.

U starších verzí stabilizátoru výrobci doporučují stabilizátor při fotografování ze stativu vypnout, protože ostrost nezlepší, ale naopak ji může i zhoršit. Proč přesně tomu tak je, jsem se nikde nedočetla, ale domnívám se, že je to tím, že systém je vyladěný na typické frekvence třasu rukou a ostatní frekvence se snaží ze signálu z úhlových senzorů odfiltrovat. Pokud je fotoaparát na stativu, tak typická frekvence jeho pohybu (způsobeného například sklopením zrcátka před expozicí) je mimo tento rozsah. Po odfiltrování tak zbude převážně jen šum, na jehož základě vznikne falešný řídící signál, který nežádoucím způsobem hýbe pohyblivým optickým členem. V extrémních případech, pokud je tento pohyb příliš velký, může dojít ke ztrátě ostrosti.

V úvodu jsem vám slibovala, že vám povím cosi o omezeních stabilizace obrazu, o kterých se příliš často nehovoří. Teď přichází ta chvíle. Jak jste si mohli všimnout výše, stabilizátor používá pouze dva senzory na měření pohybu fotoaparátu a jsou to úhlové senzory měřící rychlost otáčivého pohybu nahoru a dolů a do leva a doprava. Fotoaparát se ale pohybuje šesti způsoby: absolvuje posuvný pohyb ve směru kždé ze tří os a otočný pohyb kolem každé z nich. Senzory měří pouze dva z nich. Ostatní typy pohybu stabilizátor ignoruje.

Důvodem, proč stabilizátory v praxi fungují tak dobře, přestože kompenzují pouze dva typy pohybu, je to, že různé typy pohybu přispívají k rozmazání vlivem dlouhé expozice různou měrou. Náklon nahoru a dolů a do stran hraje obvykle zdaleka největší roli. Pootočení fotoaparátu nahoru, dolů či do strany o pouhých pár setinek stupně totiž znamená pohyb obrazu na senzoru o několik pixelů a tudíž viditelné rozmazání.

Posunutí obrazu na senzoru způsobené otáčivým pohybem
Obr. 3: Posunutí obrazu na senzoru způsobené otáčivým pohybem fotoaparátu.

Vliv ostatních typů pohybu je obvykle mnohem menší, a proto je možné je zanedbat. Důraz je zde ovšem na slově obvykle.

Rozmazání vlivem posuvného pohybu směrem do stran nebo nahoru a dolů má totiž tu vlastnost, že závisí na vzdálenosti subjektu od fotoaparátu. Čím blíž je, tím je rozmazání větší. Vezměme si kupříkladu běžnou digitální zrcadlovku formátu APS-C s pixelem o velikosti zhruba 6μm a s objektivem o ohniskové délce 100mm. Pohnete-li fotoaparátem během expozice o desetinu milimetru při fotografování subjektu vzdáleného 5m, nemá to na ostrost téměř žádný vliv, protože obraz na senzoru se pohne o pouhý zlomek pixelu. Je-li ovšem subjekt vzdálený pouze 0.5m, tak se obraz pohne o více než tři pixely a dojde k viditelnému rozmazání.

Posunutí obrazu na senzoru způsobené posuvným pohybem
Obr. 4: Posunutí obrazu na senzoru způsobené posuvným pohybem fotoaparátu.

Co to znamená? Při fotografování na krátké vzdálenosti vliv posuvného pohybu vzrůstá. Postupně přestává být zanedbatelný a účinnost stabilizátoru tím pádem klesá.

Speciálně, pokud toužíte po makroobjektivu se stabilizátorem, abyste mohli fotit makro z ruky, bez stativu, tak si můžete docela klidně nechat zajít chuť. Pokud mi pořád ještě nevěříte, doporužuji vám nahlédnout do tiskové zprávy Nikonu ohlašující první makroobjektiv se stabilizátorem. Mezi drobnými poznámkami upřesňujícími detaily tam najdete následující text:

VR II Vibration Reduction technology allows photographers to shoot hand- held at as many as 4 shutter speeds slower* (at near infinity to 1/3x shooting and approx. 1 step at near 1:1) than would otherwise be possible, assuring dramatically sharper hand-held images.

Volně přeloženo do češtiny, účinnost stabilizátoru má být až 4EV (všimněte si slůvka až!) při fotografování od zaostření na nekonečno až po vzdálenost při které zvětšení je 1:3, a pouze až 1EV pro vzdálenost poskytující maximální zvětšení 1:1.

Text doprovázející test stabilizátorů v Popular Photography bohužel poskytuje příliš málo technických detailů a tak není zcela jisté, jakou váhu lze měřením obecně přikládat. Jedno ale jisté je. Makro od Nikonu bylo testováno se stejně vzdáleným terčem jako ostatní objektivy a naměřené hodnoty nejsou relevantní pro makro rozsah.

Pokud teď příznivci stabilizace v těle prostřednictvím posunu senzoru tajně doufají, že u tohoto typu stabilizace toto omezení není, musím je zklamat. Detailní informace o tom, jak je tento stabilizátor přesně udělaný, se mi sice nepodařilo najít, ale jednoduché schéma na Obr. 5, převzatém ze stránek Olympusu, poměrně jasně ukazuje, že stabilizátor používá gyrosenzor, neboli že také měří pouze úhel náklonu, stejně jako optický stabilizátor. Podobně i Pentax na svých stránkách zmiňuje dva gyrosenzory.

Stabilizace posunem senzoru - schéma
Obr. 5: Stabilizace posunem senzoru - schéma. Zdroj: Olympus.

Je to jen můj osobní názor a mohu se mýlit, ale domnívám se že stabilizátor, který by kompenzoval i posuvný pohyb fotoaparátu není vůbec snadná záležitost a aspoň v brzké době se něčeho takového nedočkáme. Vyžadoval by totiž jak komplikovanější senzory, tak i mnohem složitější řídící systém, protože, jak už víme, to, jak moc se obraz posune, v tomto případě záleží i na vzdálenosti fotografovaného subjektu. Což mimochodem také znamená, že v případě scény vykazující nezanedbatelnou prostorovou hloubku není možné prostým posunutím obrazu nebo senzoru zabránit rozmazání ve všech částech snímku současně.

Na závěr ještě jedna poznámka. To, že stabilizátory kompenzují jen otáčivý a ne posuvný pohyb se může projevit nejen při makrofotografii. I při delších vzdálenostech, je-li pohyb větší, tak může způsobit rozmazání, kterému stabilizátor nedokáže zabránit.

Typický příklad je malý kompakt, který držíte v natažených rukách (nebo dokonce i jen v jedné) kus před sebou. Nejen že se pohybuje celkově více než zrcadlovka, kterou držíte pevně u oka, ale hlavně posuvná složka pohybu je mnohem větší, takže stabilizace obrazu pak je méně účinná i u delších vzdáleností než jen u makra.

Vezměme si například kompakt s 8Mpix senzorem o velikosti 1/2.5". Budete-li fotografovat ohniskem zhruba 100mm (přepočteno na 35mm formát) člověka vzdáleného 2m od vás a fotoaparát držet půl metru před sebou (tj. dotyčný bude od fotoaparátu pouze 1,5m), tak každý milimetr pohybu fotoaparátem nahoru nebo dolů znamená pohyb obrazu na senzoru o více než 6 pixelů. A stabilizátor tento pohyb nevykompenzuje, protože o něm vůbec neví.

Dávejte si proto pozor. Hardwarové stabilizátory sice obecně fungují velice dobře, ale mají svá omezení a jsou v praxi situace, kdy jejich účinnost není až tak velká. Týká se to hlavně fotografování velmi blízkých objektů, tj. detailů a makra, ale projeví se to i u větších vzdáleností, pokud fotoaparát není držen příliš stabilně. Není radno mávat kompaktem před sebou, v jedné ruce, ani když má stabilizátor.

radka
http://radka.tezaur.net/photo
Další články autora

1   2   3   4   5   
1 - výborný ... 3 - průměrný ... 5 - špatný
Diskuse k článku
Ivo Pokorný23.1.2008, 07:33odpověď
Rumcajz23.1.2008, 13:48odpověď
martinkulhavy3.2.2008, 21:44odpověď
Tomáš Vrabec23.1.2008, 22:29odpověď
fobust23.1.2008, 22:42odpověď
Tomáš Vrabec24.1.2008, 09:48odpověď
Kamil Moravec24.1.2008, 13:03odpověď
Rumcajz9.4.2008, 12:21odpověď
fobust23.1.2008, 22:33odpověď
radka24.1.2008, 19:23odpověď
Ruda24.1.2008, 13:55odpověď
fobust24.1.2008, 16:52odpověď
Igor24.1.2008, 17:48odpověď
radka24.1.2008, 21:00odpověď
MR24.1.2008, 21:27odpověď
Tomas Censky25.1.2008, 02:49odpověď
Fotous25.1.2008, 01:38odpověď
Fotous29.1.2008, 16:33odpověď
radka29.1.2008, 17:36odpověď
lendl25.1.2008, 14:48odpověď
radka25.1.2008, 17:06odpověď
lendl26.1.2008, 08:00odpověď
pepíno26.1.2008, 23:43odpověď
radka27.1.2008, 03:25odpověď
matejc29.1.2008, 13:55odpověď
Ruda30.1.2008, 17:16odpověď
matejc3.2.2008, 15:24odpověď
lemur12.2.2008, 12:56odpověď
jan alis12.4.2008, 12:59odpověď
Jiří Benák17.4.2008, 09:59odpověď
Jiří Benák17.4.2008, 14:08odpověď
Tomáš Adamec26.9.2011, 22:43odpověď
Michal Fedorko11.6.2012, 20:35odpověď
Elmar Cendelín6.11.2013, 01:12odpověď
Elmar Cendelín6.11.2013, 01:26odpověď

přidat příspěvekpříspěvky e-mailemzobrazit vše stromovězobrazit vše podle data

Možná by vás mohlo zajímat


aktuální akce


 

 

Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace