motiv

Měříme vibrace fotoaparátu při expozici

6.6.2005 - Martin Rybák - Z praxe
Jak velké jsou vibrace při fotografování za různých podmínek, srovnání vlivu rozložení stativových nohou nebo vytažení střední tyče.

Úvod

Neostrost způsobená chvěním aparátu při expozici je podle mých zkušeností nejčastější příčinou technicky nekvalitních snímků. Když foťák dostatečně stabilně nedržíte, fotky budou neostré bez ohledu na kvalitu vašeho vybavení. Poslední výdobytek techniky - optické stabilizátory - sice pomohou, ale problém zcela neodstraní. Jako odborník přes vibrace jsem se zkusil podívat, jak je to s platností pouček a pravidel, které jsou předkládány v literatuře, ve skutečnosti.

Chvění fotoaparátu

Nemálo fotografů bývá zklamáno, když zjistí, že jejich nový (a reklamou patřičně vychválený) aparát neprodukuje tak ostré snímky, jak si za vynaložené peníze představovali. Zejména vlastníci kompaktů s nepříliš světelnými zoomy o tom vědí své. Že frekventovanou příčinou neostrých fotek je roztřesení aparátu vypovídá i fakt, že na jednoduchý dotaz Google vyplivnul 227000 odkazů na toto téma.

Zkušenější jistě znají pravidlo "exponuj časem kratším než je ohnisková vzdálenost objektivu". (Zde je nutno udělat malou odbočku pro majitele digitálů: pravidlo platí i pro ně, ale místo skutečné ohniskové vzdálenosti musí použít tzv. ekvivalentní ohniskovou vzdálenost pro kinofilm.) Další doporučují rovnou všechno fotit ze stativu. A pak tu jsou optické stabilizátory obrazu, mirror lock-up čili předsklopení zrcátka a nekonečné diskuse, jak dlouhý čas lze udržet v ruce.

Jako odborník přes vibrace jsem si řekl, že nemůže být problém tohle všechno v naší laboratoři změřit. Soustředil jsem se na několik oblastí: kolik se toho dá z ruky udržet, jaký je přínos mirror lock-up, jak se projeví vliv stativu a hlavy a konečně, jaký je rozdíl mezi vybranými fotoaparáty.

Uspořádání zkoušek

vibrace
Umístění vibračního čidla

Bude popsáno velmi stručně s přihlédnutím k nechuti většiny lidí postmoderního věku k matematice a exaktním vědám vůbec. Ke zkouškám jsem použil tři fotoaparáty, podle mého soudu typické představitele různých tříd. Představitelem starších zrcadlovek, jejichž zrcátka moc tlumená nebyla, byl Zenit EM, který patřil k tomu horšímu, na co se dalo narazit. Nikon FM2n je oblíbeným představitelem velmi kvalitní mechanické zrcadlovky a přestože vznikl někdy před 25 lety, jeho modernější obdoba FM3 se vyrábí a úspěšně prodává dodnes. Zástupcem soudobých elektronických konstrukcí je Nikon F70, údajně nejlépe zatlumená zrcadlovka od Nikonů. Na obou Nikonech byl použit objektiv Nikkor 4/200 MF hlavně proto, že na rozdíl od nových zoomů se na něm nevaklá nic, co by zkreslilo měření vibrací. Při srovnávání chvění Zenitu jsem na Nikon nasadil objektiv 2,8/28, rozměrově a váhově podobný Heliosu 2/58, dodávanému se Zenitem. Použitý byl stativ Manfrotto 190B, buď s 3D hlavou Manfrotto 141RC, anebo s kulovou hlavou Manfrotto Proball 308RC.

Na objektivu byl upevněn miniaturní snímač zrychlení, jehož signál byl zesílen a převeden dvojnásobnou integrací na výchylku vibrací. Snímač byl schopen snímat vibrace s rozlišením lepším než tisícina milimetru v rozsahu od 1 do 1000 Hz. K záznamu a odečítání výsledků sloužil FFT analyzátor, vše od firmy Bruel Kjaer. K přesnému určení okamžiku stisku spouště resp. otevření závěrky byl analyzátor startován synchronizačním kontaktem blesku na aparátu.

Co považovat za ostré

Než přejdu k výsledkům zkoušek, je nutno stanovit, co budeme považovat za dostatečně ostré. Vyšel jsem z vlastní praxe. Film skenuji s rozlišením 100 bodů/mm, takže za snesitelné bych považoval rozmáznutí max. 2 pixely, čili 0,02 mm na kinofilmu. Je to dost tvrdé kriterium, ale rozmazání je obvykle pouze v jednom směru, takže je na výsledné zvětšenině mnohem zřetelněji vidět než prostá neostrost. Při vyhodnocení zkoušek byla z výchylky snímače určena hodnota úhlového pohybu optické osy a proveden přepočet na rozmazání v rovině filmu pro zvolenou ohniskovou vzdálenost objektivu.

Fotografování z ruky

Známé pravidlo říká, že čas expozice by měl být kratší než převrácená hodnota ohniskové vzdálenosti v mm. Např. když použiji objektiv f=50mm, musím nastavit čas kratší než 1/50, např. 1/60 s nebo méně. V první řadě jsem chtěl ověřit, zda toto pravidlo funguje a čím je fotografování ruky ovlivněno. Udělal jsem proto dvě série zkoušek. První spočívala v porovnání výsledků dosažených různými fotoaparáty. Zde se ukázalo, že rozhodující vliv má plynulý chod a měkkost spouště, naopak tlumení zrcátka se projevilo velmi málo. Ukázalo se, že chvění aparátu má náhodný charakter s převažující frekvencí 1 až 2 Hz. Výsledky jsou v tabulce uvedeny v procentech největší naměřené výchylky:

Fotoaparát Změřená výchylka Poznámka
Zenit EM 100 % Spoušť má dlouhý chod, neboť se postupně zavírá clona, na konci jde poměrně ztuha
Nikon FM2n 50 – 60 % -
Nikon F70 20 – 30 % Elektronická spoušť je velmi jemná, navíc se aparát lépe drží. Spoušť je možno stisknout prstem opírajícím se přitom o okolí tlačítka, což např. u FM2 tak dobře nejde.

Kdysi, když jsem si koupil F70, jsem porovnával na fotkách, jak dlouhý čas z ruky udržím oproti Praktice (typ BX20). Tehdy mě překvapilo, jak dobré výsledky F70 dávala. Provedené měření toto do značné míry subjektivní zjištění potvrdilo. F70 má z hlediska hlučnosti a chvění pověst nejpovedenějšího Nikonu. Druhá série testování byla zaměřena na ověření výše uvedeného pravidla. Byla provedena již pouze s Nikony, neboť krátký objektiv Zenitu nedovoluje přesný přepočet výsledků. Srovnávací měření s jiným objektivem ukázala, že se Zenitem by výsledky byly přibližně dvakrát horší. Při zkoušce jsem porovnával různé polohy aparátu. V každé jsem se snažil dodržet doporučované zásady - ruce opřené o tělo, aparát opřený očnicí o oko.

Nejdelší čas, při němž by ještě nedošlo k máznutí snímku (objektiv f = 100 mm)

Způsob fotografování Nikon FM2n Nikon F70 Poznámka
Z ruky, ve stoje 1/60 až 1/200 1/30 až 1/100 hodnoty byly získané vždy z deseti pokusů a udávají rozpětí nejčastěji dosahovaných hodnot. Na záznamech se prakticky neprojevil ani ráz zrcadla, ani následné motorové převíjení filmu u F70
Z ruky, lokty opřené o stůl 1/20 až 1/60 1/10 až 1/30 hodnoty byly získané vždy z deseti pokusů a udávají rozpětí nejčastěji dosahovaných hodnot. Na záznamech se prakticky neprojevil ani ráz zrcadla, ani následné motorové převíjení filmu u F70
Z ruky, aparát opřený o fotobatoh 1/20 1/10 až 1/20 Ráz zrcadla už je významný oproti chvění fotografa
Aparát držený před sebou - 1/300 nejčastější způsob fotografování digitálním kompaktem

Co z těchto výsledků vyplývá? Především důležitost správného držení aparátu - pokud aparát nemá oporu alespoň o nos, budou výsledky vesměs špatné. To platí hlavně pro majitele digitálů, fotografujících podle displeje v předpažení. Také se potvrdila moje zkušenost, že uváděné pravidlo je lépe brát s rezervou a raději exponovat kratším časem, pokud to jde. Fotografování z ruky delšími časy je něco jako ruleta: buď se trefíte do okamžiku, kdy je pohyb aparátu malý, anebo máte smůlu a snímek máznete. Samozřejmě správné držení aparátu je nezbytné. Pokud už musíte použít delší čas, vyplatí se snímek párkrát opakovat. Jak ukazují záznamy ze snímače, pohyb aparátu je náhodný, ale přibližně jej lze popsat sinusovkou s frekvencí 1 až 2 periody za sekundu (asi to trochu souvisí s tepovou frekvencí). To znamená, že pohyb se dostane dvakrát až čtyřikrát za vteřinu do bodu maximální výchylky a zde je rychlost pohybu nulová. Když se do tohoto okamžiku trefíte, snímek nebude roztřesen (to platí samozřejmě pro časy kratší než řekněme 1/10 sekundy. Jako optimální se mi tedy jeví použít sériové snímání a udělat 5 obrázků po sobě rychlostí 3 - 5 obr/s. Alespoň jeden by měl být použitelný. A pokud se přitom o něco opřete sám nebo opřete přímo foťák, dosáhnete ještě mnohem lepších výsledků. To platí např. pro použití monopodu nebo "bean bag" - dobře napěchovaný batoh ho docela slušně nahradí. Zkusil jsem taky exponovat z ruky pomocí samospouště, ale výsledky byly obvykle spíše horší než při normálním způsobu.

Expozice ze stativu

Zatímco při fotografování z ruky je pohyb aparátu více či méně náhodný, při fotografování ze stativu je možno zaznamenat stále stejnou odezvu na ráz zrcátka, pohyb závěrky atd., charakteristickou pro každý aparát. Na obrázcích jsou ukázány typické záznamy získané pro oba Nikony. Rozsah svislé osy, znázorňující výchylku, je 20 mikronů (v místě snímače přirozeně), interval otevření závěrky je zvýrazněn.Na první pohled je vidět, že frekvence vibrací jsou mnohem vyšší než při držení z ruky. Typické hodnoty zjištěné pro uvedený stativ byly okolo 40 Hz. Odtud také vyplývá neúčinnost optické stabilizace obrazu při fotografování ze stativu: zatímco nízké frekvence okolo 1 Hz stabilizátor stihne kompenzovat pohybem optických členů, vysoké frekvence už nezvládne a dokonce může rozmazání zhoršit.

vibrace
Obr.1 - max. rozmazání v rovině filmu je 0,02 mm

Obr. 1 ukazuje postupné tlumení vibrací, které jsou nejvyšší na počátku expozice v důsledku klapnutí zrcátka. Utlumí se po asi čtvrtině až polovině sekundy a při delších expozicích už nemají velký vliv. To potvrzuje zkušenost, že při fotografování ze stativu jsou časy mezi 1/60 a 1/8 s kritické.

Nikon FM2n, čas B, bez mirror lock-up, záznam s délkou 1 vteřina, objektiv f = 200 mm




vibrace
Obr.2 - max. rozmazání v rovině filmu je 0,004 mm

Na obrázku 2 bylo exponováno se samospouští, kdy se nejprve zvedne zrcátko a teprve potom exponuje (předsklopení zrcátka čili "mirror lock-up"). Je vidět, že vibrace způsobené závěrkou jsou mnohem nižší ve srovnání s obr. 1. Následné otřesy při sklopení zrcátka už jsou při zavřené závěrce.

Nikon FM2n, s funkcí mirror lock-up, čas 1/4 vt., záznam s délkou 1/2 vteřiny, objektiv f = 200 mm, červeně je vyznačen interval otevření závěrky.




vibrace
Obr.3 - max. rozmazání v rovině filmu je 0,013 mm

Na obr. 3 je ukázán záznam výchylky pro Nikon F70, který mirror lock-up nemá. Výrobce tvrdí, že mechanismus zrcátka je tak dobře tlumen, že předsklopení není nutné. Vibrace jsou skutečně podstatně nižší než u mechanické FM2, nicméně vyšší než při použití mirror lock-up. Vibrace FM2 jsou rovněž frekvenčně odlišné od F70, jak ukazují obr. 2 a 3. Souvisí to podle mého názoru s poddajnější konstrukcí F70 využívající řady plastových částí.

Nikon F70, čas 1/4 s, bez mirror lock-up, délka záznamu 0,5 s. Červeně je vyznačen interval otevření závěrky.

Pokud se přepočítají naměřené hodnoty na rozmazání v rovině filmu, ukáže se, že ani v jednom z uvedených případů by nedošlo k rozmazání snímku. To platí pro použitý objektiv 200 mm. Pro objektivy s kratším ohniskem by výsledky byly přibližně stejné, neboť jsou obvykle lehčí a kratší (strojař by řekl, že důležitá není hmotnost, ale moment setrvačnosti). Objektivy delších ohniskových vzdáleností jsou obvykle na stativ upevňovány za objektiv a jejich hmotnost je podstatně vyšší. Přesto lze říci, že tvrzení Nikonu o nepotřebnosti předsklopení zrcátka je z praktického hlediska nejspíš oprávněné. Expozice s mirror lock-up u FM2 má smysl, zejména použijete-li opravdu kvalitní objektivy (a taky při použití lehkého, nepříliš pevného stativu). Na fotkách do 13x18 rozdíl nejspíš nepoznáte.

Poznámka 1: Všechny výsledky v tomto odstavci byly získány při upevnění aparátu na stativu s kulovou hlavou, střední sloupek ve spodní poloze, nohy vysunuty na maximum.

Poznámka 2: Zenit produkuje na stativu vibrace dvakrát vyšší než FM2 a předsklopení zrcátka neumožňuje. Na větších zvětšeninách by máznutí bylo nejspíš rušivé.

3D hlava x kulová hlava

Na první pohled je 3D hlava robustnější než hlava kulová. Proto mě velmi překvapilo, že vibrace aparátu upevněné na obou typech hlavy jsou prakticky stejné (měřením se dá zjistit změna rezonační frekvence, ale výchylka vibrací je stejná). Stálo by za to porovnat i menší typy kulových hlav.

Vysunutí stativu

Ve snaze o maximální stabilitu stativu se obvykle snažím, aby středový sloupek nebyl vysunutý. Jak je to ve skutečnosti ukazuje následující tabulka.

Poloha noh stativu Poloha středové tyče Úroveň vibrací Poznámka
Max. vysunutí, základní poloha Zcela zasunuta 100% Základní poloha = nohy roztažené na první doraz
- " - Napůl vysunutá (15 cm) 115% Použitý stativ byl vybaven krátkým středovým sloupkem (délka 25 cm)
- " - Zcela vysunutá (25 cm) 120% Použitý stativ byl vybaven krátkým středovým sloupkem (délka 25 cm)
Nohy zasunuté, základní poloha Zcela zasunuta 100% Základní poloha = nohy roztažené na první doraz
Nohy zasunuté, střední poloha Zcela zasunuta 125% Střední poloha = nohy roztažené na druhý doraz
Nohy zasunuté, max. roztažení Zcela zasunuta 150% Max. roztažení nohou = nohy roztažené na třetí doraz

Výsledky jsou opět docela překvapující, zejména malý vliv vysunutí středního sloupku a naopak zřetelný vliv roztažení noh. Přesto jsou rozdíly při různém nastavení stativu vcelku nepodstatné a ukazují, že je možné využívat plný rozsah nastavení bez nebezpečí rozechvění snímku.

Další vlivy

Zkoušel jsem další vlivy na stabilitu při fotografování ze stativu. V laboratoři mi vítr nefouká a tak jsem jeho účinek zkoušel simulovat velkým kancelářským větrákem, foťák se ale ani nehnul. Zkoušel jsem také vliv expozice bez drátěné spouště. Pokud se během expozice fotoaparátu dotýkáte, bezpečně jej rozechvějete. Použití drátěné spouště nebo samospouště je tedy nezbytné. Když fotím venku a trochu fouká, snažím se stativ tlumit rukou (někdo doporučuje zatížit stativ batohem za středový sloupek, který k tomuto účelu bývá vybaven háčkem). Už samotné držení stativu (nikoliv aparátu) během expozice vede k jeho rozhýbání, které dosahuje např. u F70 přibližně stejných výchylek jako vyvolá samotná závěrka. Proto myslím, že zatěžovat stativ něčím, co se ve větru bude nutně kývat, je hloupost. Pokud bude vítr silný (poznáte pohledem do hledáčku), bude lepší stativ přitlačit rukou, při slabším větru se raději nedotýkat.

Poznámka: uvedené platí pro relativně stabilní stativ, kterým použitý typ je, i když se jedná o spíše levnější a lehčí model řady Manfrotto. Použití stativů méně robustních, zejména všelijakých typů určených pro videokamery (v nabídce Hama, Fomei a pod. je jich spousta), vybavených navíc plastovými hlavami, dá s určitostí mnohem horší a především nepředvídatelné výsledky).

Závěr

Výsledky ukazují, že tradovaná pravidla mají své opodstatnění, nelze je však brát úplně doslova. Volit expozici raději kratší, než pravidlo říká, se obvykle vyplatí, účinnější je zajistit si nějakou pevnou oporu a optimální je použít stativ. Pokud chcete dosáhnout maximální ostrosti, nesmíte výkon svého objektivu znehodnotit rozmazáním. Pevný stativ, solidní hlava, drátěná spoušť a pokud možno mirror lock-up by měly být vaší mantrou. Pokud už musíte fotit z ruky, udělejte raději snímek vícekrát, v době digitálů to nic nestojí, a osvojte si správné držení foťáku.

Jak je to u digitálů?

Pro digitální zrcadlovky lze použít stejné kriterium rozmáznutí (2 pixely), a vzhledem k menší velikosti čipu jsou výsledky prakticky stejné. Je sice pravda, že např. u dvoumegapixlového aparátu je rozmazání 2 pixely významnější než u 8 MP, na druhé straně u kvalitnějšího aparátu zpravidla požadujeme vyšší kvalitu výsledku, takže přísnější kriterium je oprávněné. Pro stanovení času, který udržíme z ruky, je ovšem potřeba počítat s ekvivalentní ohniskovou vzdáleností přepočtenou pro plný kinofilmový formát (naštěstí výrobci digitálů tuto hodnotu ochotně uvádějí). Započítat je přirozeně nutno i digitální zoom. U DSLR je crop faktor (čili poměr velikosti čipu k filmovému políčku) natolik malý, že lze přepočet zanedbat.

Digitály dovolují fotografovat s nataženýma rukama. Tato poloha aparátu je naprosto nevhodná. Za jasného slunce jsou sice expoziční časy u digitálů velmi krátké, takže rozmazání moc nehrozí, na displeji však není obvykle skoro nic vidět. Je-li světla méně, displej je použitelný, ale k rozmazání dojde téměř jistě. Vhodnější jsou proto aparáty s výklopným displejem, dovolující fotografovat s aparátem opřeným o břicho. Poloha je stabilní a displej stíněn tělem.

Martin Rybák
Další články autora

1   2   3   4   5   
1 - výborný ... 3 - průměrný ... 5 - špatný
Diskuse k článku
Josef Hrubý6.6.2005, 08:42odpověď
Matej Prochazka6.6.2005, 09:12odpověď
Josef Hrubý6.6.2005, 09:53odpověď
fobust6.6.2005, 13:15odpověď
Matej Prochazka6.6.2005, 14:30odpověď
Petr6.6.2005, 08:51odpověď
Kučera6.6.2005, 09:31odpověď
Laco7.6.2005, 09:29odpověď
Hujer6.6.2005, 09:30odpověď
Václav Bibr6.6.2005, 11:49odpověď
Martin Rybak6.6.2005, 20:15odpověď
Kolbiš7.6.2005, 07:58odpověď
Lukáš25.6.2005, 18:24odpověď
David6.6.2005, 14:05odpověď
thr6.6.2005, 14:14odpověď
Martin Rybak6.6.2005, 20:02odpověď
Obda6.6.2005, 14:07odpověď
C.K.6.6.2005, 16:00odpověď
Martin Rybak6.6.2005, 20:53odpověď
Roman Dubravský7.6.2005, 13:37odpověď
JAN HAJ7.6.2005, 14:47odpověď
C. K.7.6.2005, 15:05odpověď
JAN HAJ7.6.2005, 15:54odpověď
Roman Dubravský8.6.2005, 10:13odpověď
Martin Rybak9.6.2005, 18:40odpověď
Richard Višňák8.6.2005, 10:40odpověď
Martin Rybak9.6.2005, 18:45odpověď
Zsolt Trencsényi8.6.2005, 22:27odpověď
Jarda9.6.2005, 09:25odpověď
Martin Rybak9.6.2005, 19:11odpověď
Jarda10.6.2005, 12:26odpověď
Tobík10.6.2005, 13:49odpověď
pzv9.6.2005, 11:16odpověď
Martin Rybak9.6.2005, 18:55odpověď
PZV14.7.2005, 17:58odpověď
Petr Vermouzek10.6.2005, 11:42odpověď
Martin Rybak11.6.2005, 16:21odpověď
Jiří Benák15.6.2005, 12:19odpověď
Petr Vermouzek19.6.2005, 21:01odpověď
Petr Bravenec22.6.2005, 19:42odpověď
Martin Rybak23.6.2005, 22:48odpověď

přidat příspěvekpříspěvky e-mailemzobrazit vše stromovězobrazit vše podle data

Možná by vás mohlo zajímat




 

 

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