Objektivy, jak vybrat a používat - 2. Potíže objektivů - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

19. ledna 2006, 00.00 | Každý výrobce objektivů opakovaně předává svým vývojářům požadavky na ideální objektiv - světelný, krásně kreslící, malý a lehký, s rychlým, tichým a přesným ostřením a ... levný. Žádný vývojář zatím ale takový universální objektiv nenavrhl. Pojďme se tedy společně podívat na to, co stojí v cestě takovému ideálnímu objektivu a s čím se i v 21. století musíme smířit.

::Objektivy, jak vybrat a používat - 1. Parametry objektivů
::Objektivy, jak vybrat a používat - 2. Potíže objektivů
::Objektivy, jak vybrat a používat - 3. Praxe s objektivy
::Objektivy, jak vybrat a používat - 4. Příslušenství k objektivům
::Objektivy, jak vybrat a používat - 5. Rádce kupujícího

Pokud bychom se zeptali fotografů pracujících před 50 lety na jejich ideální objektiv, s nejvyšší pravděpodobností by nám vyjmenovali vlastnosti dnešních zcela běžných objektivů. I přesto, že dnes máme z jejich pohledu téměř ideální objektivy a technika udělala obrovský kus vpřed, nemůže překonat fyzikální zákony. A tak při čtení následujících řádků mějte prosím na paměti, že:

• Každý, byť sebelepší a sebedražší objektiv, není zcela prostý potíží. Potíže lze více či méně úspěšně kompenzovat a korigovat, ale většinou ne zcela vyloučit.
• Dnešní zvyk posuzovat objektivy na 6, 8 či 12 Mpix DSLR a ve zvětšení 1:1 vlastně znamená jejich posuzování na zvětšeninách o velikosti metrů (běžný LCD monitor má cca 90 dpi, při rozlišení 3 500 x 2 300 pixelů (8 Mpix) a zvětšení 1:1 se díváte na obraz o velikosti 100 x 65 cm)! Kdo ale nedělá tak velké fotografie nebo silné výřezy, tak hodnotí věc, kterou nikdy neuvidí.
• I když objevíte třeba barevnou vadu v levém horním rohu, nikdo si jí na běžné fotce (třeba ze svatby) nevšimne.
• Za špatnou ostrostí a brilancí snímku stojí jen málokdy objektiv. Mnohem častěji jde špatný snímek na vrub špatného zaostření, rozhýbání snímku, špatné expozice, šumu senzoru atp.
• Přiznejme si všichni a společně, že staří fotografičtí mistři pořizovali úžasné a emotivně silné fotografie i s "předpotopním" vybavením. O našem dnešním vybavení se jim ani nesnilo a my přesto často svádíme naše neúspěchy na techniku.

Nenechte se též oklamat zdánlivě vyšší ostrostí snímků, které pořizují kompaktní fotoaparáty ve srovnání s DSLR. Příčinou není lepší optika či senzor, ale výrazně vyšší stupeň softwarového (dodatečného) doostření, které kompakty většinou standardně provádí před uložením na kartu. DSLR doostřují sice též, ale výrazně slaběji než kompakty. A je to DOBŘE! Každý grafik vám potvrdí, že doostření by měla být úplně poslední operace prováděná s digitálními daty - často až v DTP studiu před vlastním tiskem. Navíc míra doostření se významně liší podle toho, jak velký se tiskne formát, jaký je charakter obsahu, jakou technologií se tiskne či z jak kvalitních dat. A proto nedoostřovat ve fotoaparátu je moc dobře, protože když máte fotografii na kartě již doostřenou, jste mimo hru. Důsledkem ale je, že surové fotografie z DSLR prohlížené na obrazovce vypadají "hůř" než z kompaktního fotoaparátu.

A tak vyzbrojeni výše uvedenými varováními se pojďme podívat na to, s čím každý dnešní objektiv více či méně v praxi bojuje:

Ostření - problém Front Focus / Back Focus
Každá dnešní DSLR používá tzv. pasivní ostřící systém, který funguje na jednoduchém principu:

• Objektiv dopraví obraz na ostřící senzory uvnitř DSLR (ty jsou obdobné běžnému senzoru, jsou ale jinde a jsou menší)
• Ostřící senzor posoudí v místě zvoleného zaostřovacího bodu ostrost obrazu (ostrost obrazu se pozná na základě kontrastu hran)
• Na základě zjištěných faktů vydá tělo pokyn objektivu k posunu ostřících čoček
• Celá smyčka se opakuje až do úplné spokojenosti ostřících senzorů DSLR

Z uvedeného vyplývá, že objektiv je zodpovědný za rychlé, přesné a pokud možno tiché provedení mechanické práce čoček, výsledný efekt (dobře či špatně zaostřeno) je ale dílem celé soustavy objektiv-tělo DSLR.

V poslední době se hodně diskutuje na téma chybného ostření objektivů. Podstata diskuzí je v tom, že některá DSLR těla a s některými objektivy ostří systematicky mírně před nebo za správné místo (tzv. Front Focus či Back Focus).

Jak ostření ověřit u vašeho objektivu/fotoaparátu?
Jak si ověřit, že váš fotoaparát v kombinaci s vaším objektivem ostří správně? Stačí si stáhnout zde (380KB) nebo vyrobit testovací list, vytisknout ho a uspořádat test podle obrázku. Nemáte-li tiskárnu, stačí testovací list nakreslit i tužkou. Moc na něm totiž nezáleží. Důležité ale je, aby při testování bylo tělo DSLR v úhlu cca 45° k testovacímu listu.

Ukázka jednoduchého uspořádání testu na správné ostření soustavy tělo DSLR - objektiv. Testovací list je nutné fotografovat s minimálním clonovým číslem, kdy je nejmenší hloubka ostrosti. Místo zaostření (střední zaostřovací bod) musí přesně mířit na středovou čáru testovacího listu.

Barevná vada (Chromatická aberace)
Barevná vada vzniká nestejným lomem světelných paprsků různé vlnové délky (barvy) na čočce objektivu. Jinými slovy - čočka se jeví pro různé barvy jinak silná, a tudíž má pro různé barvy světla různou ohniskovou vzdálenost. Barevná vada je zodpovědná za rozostření barev (ideální bílý světelný bod se nezobrazí na senzoru jako ostrý bílý bod) a zejména na okrajích snímku se projeví výraznou fialovou či zelenou konturou na přechodech mezi vysokým jasem a stínem.

Ukázka barevné vady (chromatické aberace), která se projeví fialovými či zelenými konturami na hranách s vysokým kontrastem.

Protože moderní objektivy (zejména zoomy s širokým rozsahem) obsahují velké množství čoček, je u nich barevná vada výrazným problémem.Výrobci se všemožně snaží barevnou vadu korigovat, a tak je-li objektiv achromatický (Achromatic Lens), má korigovanou barevnou vadu pro dvě zvolené vlnové délky (obvykle pro červenou a modrou barvu), pokud je apochromatický (Apochromatic Lens) - často v názvu zkratka APO - má korigovanou vadu pro 3 vlnové délky (barvy).

Princip vzniku barevné vady. Barevná vada na okraji snímku vzniká tím, že v různých barvách (vlnových délkách) je fotografovaný objekt různě zvětšen, kdežto axiální vada (v ose) vzniká různým zaostřením vlnových délek (na obrázku je zaostřena červená a ostatní barvy jsou rozostřeny).

Barevná vada roste s prodlužováním ohniskové vzdálenosti (na delší dráze se chyby více projeví), a tak je významným problémem zejména u teleobjektivů. Barevnou vadu proto zhoršují i telekonvertory, které prodlouží ohniskovou vzdálenost a ze stejného důvodu ji zhoršují i mezikroužky, které oddálí objektiv od senzoru.

Barevná vada se v podstatě nedá v PC účinně kompenzovat, dá se jen potlačit její rušivý účinek. Potlačit jí umí jednoduchou funkcí třeba Zoner, obecný návod na její potlačení najdete zde. Pokud ale fotíte do RAWu a převádíte RAW formát na JPG či TIFF v PC, tak v novějších verzích programu Adobe Photoshop existuje možnost částečné korekce barevné vady. Princip spočívá v tom, že RAW formát uchovává odděleně jednotlivé barevné RGB kanály, které je možné tím pádem vůči sobě mírně posouvat. A v posuvu barevných kanálů právě spočívá princip korekce.

Jak barevnou vadu ověřit u vašeho objektivu?
Jak je na tom váš objektiv s barevnou vadou můžete snadno zjistit sami. Nastavte nejnižší clonové číslo a v krajních polohách zoomu (na delších ohniscích bývá vada větší) vyfoťte silně kontrastní hranu s bílým světlem na pozadí (listy či větve proti obloze, rám okna proti obloze atp.). Barevná vada se projeví zejména na okrajích snímku.

Žádný objektiv není proti barevné vadě 100% odolný. Toto je ukázka aberace na objektivu Canon EF 24-70 mm f/2.8L USM při cloně f/2.8 a ohnisku 70 mm. Testovací podmínky jsou ale extrémně náročné a barevná vada minimální.

Monochromatické vady (Monochromatické aberace)
Termínem monochromatické vady se označují všechny vady, které rozostřují případně deformují obraz bez ohledu na vlnovou délku světla (barvu). Některé se projevují v celém obraze, většina ale pouze na okrajích snímků (např. tzv. sklenutí zorného pole - Curvature of Field či koma). Proto i kvalita kresby na okrajích snímků bývá většinou nejhorší a testy se k velké nelibosti návrhářů objektivů zaměřují právě na tyto oblasti.

Bez ohledu na to, jak vady vznikají, se všechny projeví v rozostření snímku a to buď v celé ploše nebo jen na okrajích. Souhrn všech těchto vad je tedy to co zhoršuje ostrost objektivu. Nejjednodušší způsob testu je vyfotit testovací terč a posuzovat na finálním snímku ostrost hran jak ve středu snímku, tak zejména na jeho okrajích.

Ukázka jednoho z mnoha testovacích terčů. Pro jednoduché testy ho lze běžně vytisknout, pro náročnější testy je nutné ho vyrobit chemicky z matného materiálu, který zabrání leskům.

Monochromatické vady se v PC nedají korigovat - jednou rozostřený obraz není možné již nikdy zpětně zaostřit. Softwarové doostřování je jen slabě účinné a většinou přinese více škody než užitku.

Jak monochromatické vady ověřit u vašeho objektivu?
Zjistit ostrost objektivu opět není problém. Stačí vyfotografovat cokoliv plochého s bohatou kresbou - v praxi postačí třeba potištěný list papíru. Plochost předmětu je důležitá, aby se eliminovaly chyby ostření a posuzovala se ostrost v situaci, kdy objektiv bezpečně zaostřil správně. Ostrost je užitečné posuzovat při různých ohniscích, při minimálním clonovém čísle a dále při cloně cca f/8, kdy bude ostrost pravděpodobně nejlepší. Jsou-li testovací fotografie opravdu stejné, potom ostrost můžete též velmi jednoduše posoudit z velikosti JPG souboru. Čím větší soubor, tím víc detailů obraz obsahuje a tím je ostřejší.

Ukázka posuzování ostrosti objektivu na testovacím obrazci. Zde objektiv Sigma AF 70-300mm f/4-5.6 APO Macro Super II na ohnisku 70 mm.
	Výsledek při cloně f/4
	Výsledek při cloně f/8
	Originál testovacího obrazce

Sférické zkreslení (Spherical Aberration)
Jedná se o druh monochromatické vady a sice vadu přenosu přímek. Tato vada bývá patrná zejména u širokoúhlých objektivů, u objektivů s ohnisky delšími než cca 30 mm se vyskytuje jen vzácně. Vliv clony na sférické zkreslení je minimální. Objektivy typu Fish Eye (rybí oko) se sférickému zkreslení naopak nebrání, čímž vzniká zajímavé prostorové zobrazení. Sférické zkreslení se dá celkem snadno v PC korigovat - např. program Zoner má na korekci tohoto typu zkreslení speciální funkci.

Sférické zkreslení způsobí deformaci přímek buďto na soudek (uprostřed) nebo na podušku (vpravo).

Sférické zkreslení je většinou nepostřehnutelné u běžných reportážních snímků, kde ale významně vadí jsou fotografie architektury a interiérů, kde prohýbá svislé zdi i vodorovné podlahy a vytváří známý soudek nebo podušku. Je nepříjemné i u snímků moře a jezer, kde vodní hladina se zobrazí nepřirozeně prohnutá. Sférické zkreslení roste směrem k okrajům snímku.

Jak sférické zkreslení ověřit u vašeho objektivu?
Nejsnáze se sférické zkreslení posoudí na pravidelném obrazci kolmých čar, které skoro ideálně naplňují obyčejné dlaždice. S fotoaparátem kolmo na fotografovanou zeď (linie se nesbíhají a spáry jsou rovnoběžné s okrajem snímku) a nastaveným nejkratším ohniskem vyfotografujte zeď s dlaždicemi a na výsledném snímku snadno odhalíte sférické zkreslení, které nejvíce prohne spáry do soudku nebo podušky u okraje snímku.

Sférické zkreslení se nejlépe projeví při fotografování na sebe kolmých pravidelných čar - dlaždice jsou velmi dobrým polygonem. Sférické zkreslení prohne přímky zejména u okraje snímku. Zde vynikající výsledek minimálního sférického zkreslení u ultraširokoúhlého objektivu Sigma AF 12-24mm f/4.5-5.6 DG EX IF ASP HSM na ohnisku 12mm

Asférické členy (Aspherical Elements)
Klasická optická čočka má povrch tvaru koule (sférický). Projevuje se u ní ale řada optických vad. Proto dražší objektivy bývají vybaveny jedním nebo několika tzv. asférickými členy. To je čočka s obecným povrchem, který je spočítán a vyroben tak, aby korigoval optické vady ostatních členů. Návrh a výroba takového členu ale není jednoduchá, a proto se výrobci rádi použitím asférických členů chlubí a přidávají k názvu objektivu zkratky jako AL, ASL, ASP, ASPH atp.

Ukázka konstrukce objektivu Nikkor AF-S 17-35mm f/2.8D ED-IF. Nikon značí žlutě čočky z tzv. ED skla, které potlačují barevnou vadu, a modře asférické čočky korigující monochromatické vady.

Reflexe v protisvětle (Lens Flare)
Při každém vstupu světla do objektivu stejně tak jako při výstupu světla ven se asi 5% světla odrazí zpět. To nejen snižuje množství světla dopraveného na senzor, ale hlavně to může vést k opakovaným odrazům uvnitř těla objektivu nebo mezi jeho zadní čočkou a senzorem. Tyto nechtěné reflexe mohou způsobit buď zmléčnění obrazu a naprostou ztrátu jeho kontrastu nebo odlesky ("prasátka") v obraze. Na reflexe má navíc vliv nastavená hodnota clony.

Aby se maximálně zabránilo odrazům světla, jsou vnitřky objektivů i celá šachta DSLR potaženy černým antireflexním materiálem, který odrazům zabraňuje. Podobně na povrchu skel objektivů jsou napařeny různé antireflexní vrstvy různých vlastností (Coating), které se společně snaží eliminovat reflexe na čočkách. Velký problém je zajistit účinek antireflexních vrstev pro celé spektrum barev, a tak antireflexní vrstvy se významně podepíší na celkovém barevném podání objektivů.

Přes veškerou snahu se ale 100% odolnost proti odrazům nedá dosáhnout. Zejména devastující je plošné protisvětlo, které vnikne do objektivu, zmléční obraz, dramaticky sníží jeho kontrast a obraz zcela znehodnotí. Tento typ odrazů se nedá v PC nijak korigovat a přímo na scéně je nutné proti nim bojovat zejména používáním sluneční clony či jakýmikoliv jinými stínítky.

Jiný typ reflexe vytvoří ostrý bodový zdroj (většinou Slunce), které způsobí nechtěné a často vícenásobné odlesky (prasátka) v obraze. Ty se většinou dají v nouzi v PC byť pracně vyretušovat. Protože odlesky dokáže způsobit i zdroj světla (Slunce) umístěné mimo záběr, je i v tomto případě používání sluneční clony dobrou prevencí.

Ukázka reflexí v protisvětle levného kompaktního fotoaparátu - vlevo bodový zdroj světla ve zlatém řezu, vpravo těsně mimo obrazového pole. Srovnej s podobnou situací u standardního objektivu DSLR.

Reflexe v protisvětle jsou o to zrádnější, že je v hledáčku vůbec nemusíte vidět. Jednak proto, že během přípravy snímku je naplno otevřená clona v objektivu, a tak se objektiv chová z hlediska reflexí jinak, než při nastavené správné cloně během expozice. Ke kontrole reflexí je tedy třeba použít tlačítko náhledu hloubky ostrosti, kdy objektiv nastaví clonu jako v době expozice.

Druhý a ještě zákeřnější důvod neviditelnosti reflexí v hledáčku je, že v době pozorování scény v hledáčku kryje senzor zrcátko a tak optické poměry v šachtě DSLR jsou zcela odlišné v porovnání se sklopeným zrcátkem a odkrytým senzorem. Reflexe, které se projeví až po sklopení zrcátka, tedy nelze v hledáčku vidět a je nutné kontrolovat až výsledný snímek.

Jak reflexe ověřit u vašeho objektivu?
V podstatě zkusmo snímáním zdrojů světla v protisvětle (Slunce, halogen, žárovka) a posuzováním reflexí. Reflexe budou různé při různých ohniscích a clonách. Standardní metody jsou - světelný zdroj těsně mimo obrazové pole, světelný zdroj ve zlatém řezu obrazu a plošné protisvětlo v 1/3 plochy obrazu.

Vinětace
Objektivy jsou konstruovány jako válce, a tak světlo přicházející z okraje obrazového pole (hodně ze stran) může být částečně blokováno tělem objektivu. Méně světla z okraje obrazového pole se projeví mírným ztmavením rohů výsledného obrazu. Vinětace postihuje zejména ultraširokoúhlé objektivy, u ohnisek nad 30 mm je opět vzácností. Naštěstí vinětace na běžných snímcích moc neruší a divák si jí často ani nevšimne. Pokud vůbec vadí, tak se vinětace v PC poměrně snadno koriguje zesvětlením rohů. Program Zoner má opět na opravu vinětace speciální funkci.

Ukázka vinětace objektivu Sigma 18-50mm f/2.8 EX DC při ohnisku 18mm a cloně f/2.8.

Jak vinětaci ověřit u vašeho objektivu?
S nastaveným nejkratším ohniskem objektivu a s nejnižším clonovým číslem vyfotografujte rovnoměrně nasvícenou bílou plochu (třeba zeď). Vinětace se potom v počítači snadno zjistí.

Špatně rozostřené pozadí (Bokeh)
Japonským slovem bokeh se označuje způsob, jakým objektiv zobrazí ty části obrazu, které jsou mimo rovinu zaostření. Rozostřené bývá většinou pozadí snímku (třeba u portrétů) a tak se často mluví o způsobu rozostření pozadí. Bokeh lze hodnotit jen subjektivně - některé objektivy rozostří pozadí jemně a pro oko příjemně, jiné nehezky, flekatě atd.

Ukázka ne zcela vzhledně rozostřeného pozadí.

Objektivem zaostřený světelný bod se na senzoru opět zobrazí jako bod, kdežto nezaostřený bod se na senzoru zobrazí jako kruh a vlivem různých vad nemusí mít ani přísně kruhový tvar. Navíc některé objektivy zobrazí tento kruh jako rovnoměrně světlý, jiné mají jasnější střed a některé naopak jasnější okraj. Některé objektivy více mění zobrazení kruhu se změnou vzdálenosti objektu, některé méně atp. Ve výsledném obraze se všechny tyto kruhy vytvořené body fotografovaného předmětu mimo zaostření sečtou a bokeh je na světě.

	Špatný bokeh. Čára mimo rovinu zaostření by se na senzoru zobrazila jako dvě rozmazané čáry.
	Neutrální a technicky perfektní bokeh s rovnoměrně světlým kruhem. Tento bokeh produkuje většina moderních objektivů.
	Subjektivně ideální Gaussovsky rozostřený bokeh, který bývá okem hodnocen jako nejlepší. Bohužel objektivy produkují spíše bokeh neutrální až špatný.
Tvar kruhu vzniklého zobrazením bodu mimo rovinu zaostření má na celkový bokeh hlavní vliv.

Na bokeh má dále významný vliv tvar a konstrukce clony. V ideálním případě by clona byla kruhová, v reálném případě jí tvoří mnohoúhelník s prohnutými hranami. V takovém případě nemá rozostřený bod tvar kruhu, ale mnohoúhelníku s takovým počtem hran, kolik lamel má clona. U clon s lichým počtem lamel se navíc kolem velmi jasných bodů vytvoří hvězda, kde počet jejich cípů je dvojnásobný než počet lamel clony. U clon se sudým počtem lamel se kolem velmi jasných bodů vytvoří hvězda se stejným počtem cípů. Vliv clony se ale uplatní pouze v případě zacloněného objektivu.

Typická konstrukce clony objektivu sestávající z 6 lamel.

Dobrý bokeh má větší význam u teleobjektivů, makroobjektivů, portrétních objektivů a extrémně světelných objektivů, kde se často pracuje s hloubkou ostrosti a způsob rozostření pozadí je hodně vidět.

Všimněte si změny obrázku (odlesků a slunce) při pouhé změně clony (vlevo f/4.5 = světelnost - vliv clony se neuplatní; vpravo f/22 = maximální clona). Objektiv Tamron SP AF 11-18mm f/4.5-5.6 Di II LD ASPHERICAL IF na ohnisku 11mm.

 

Výřez z pravého obrázku při f/22 odhalí reflexe v protisvětle a 14cípá hvězda kolem slunce skvěle souhlasí s teorií - tento Tamron má 7 lamel clony.

Jak bokeh ověřit u vašeho objektivu?
Jen a pouze zkusmo. Vliv konstrukce objektivu na jeho bokeh je velmi komplikovaná a tak místo vědeckého zkoumání je lepší nafotit testovací obrázky pro různé situace, clony a ohniska.

Všimněte si krásného bokehu objektivu s pevným ohniskem Canon EF 50mm f/1.8 II při cloně f/3.5.
 

Bokeh je hodně důležitý u makrofotografie, kde se díky malé hloubce ostrosti často pracuje s rozostřeným pozadím.

Barevné podání objektivu (Color Balance)
Každý objektiv mírně posune barevné podání fotografovaného objektu neboli změní spektrum světla procházejícího objektivem. Změny jsou ale minimální a ve srovnání s vlivem vyvážení bílé zcela zanedbatelné. Navíc se barevné posuny dají v PC velmi snadno korigovat.

Difrakce (Diffraction)
Difrakce neboli ohyb světla je jev pozorovaný při průchodu světla malými otvory, kdy světlo se na hranách otvoru rozptyluje, hrany září a dokonce některé paprsky mohou zdánlivě projít stínítkem. V objektivech takový malá otvor vytvoří silně zavřená clona (zacloněný objektiv), a proto u vysokých clonových čísel řádu f/22, f/32 či f/45 dochází vlivem difrakce k mírnému rozostření obrazu.

Ukázka poškození obrazu difrakcí u makroobjektivu Canon EF 100mm f/2.8 Macro USM při cloně f/8 (vlevo) a f/22 (vpravo)

Optimální kresby se proto dosahuje jen v určitém rozsahu středních clon - u hodně otevřených clon (směrem ke světelnosti) bude kvalita klesat vlivem optických vad použitých skel, kdežto směrem k maximálně uzavřené cloně (vysoká clonová čísla) bude kvalita klesat vlivem difrakce světla.

Difrakce a vady skel jdou při změně průměru clony proti sobě. Proto lze u každého objektivu nalézt optimální clonu z hlediska kresby. V praxi bývá někde kolem f/8.

Další díly seriálu:
::Objektivy, jak vybrat a používat - 1. Parametry objektivů
::Objektivy, jak vybrat a používat - 2. Potíže objektivů
::Objektivy, jak vybrat a používat - 3. Praxe s objektivy
::Objektivy, jak vybrat a používat - 4. Příslušenství k objektivům