Stabilizace obrazu: Pryč s rozmazanými snímky? - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

Navigace:  » Úvodní stránka  » Rubriky  » Digitální fotografie  

15. dubna 2010, 00.00 | Stabilizátor obrazu je účinným pomocníkem, jenž slouží k redukci tzv.: „mázlých“ snímků. Jak vlastně pracuje a co všechno dokáže zachránit? Jaké jsou typy stabilizace? Za jakých podmínek je stabilizace účinná a kdy naopak není? Pokud v podobných otázkách stále ještě tápete, možná vám danou problematiku pomůže osvětlit následující článek, věnovaný právě tomuto fenoménu digitální fotografie!

Relevantní články:

::. Jaké jsou nejoblíbenější mýty v digitální fotografii?
::. Vybíráme objektiv pro svou DSLR
::. Jaké jsou nejčastější chyby, kterých se můžeme dopustit s DSLR

Tento článek volně navazuje na náš (ne)pravidelný foto-seriál, který řeší běžné každodenní strasti fotografů s cílem poradit jim a pomoci, aby toto (bezesporu krásné) řemeslo zvládli co nejlépe a přinášelo jim jen samou radost. Tentokrát se podíváme na zoubek jednomu z hojně diskutovaných fenoménů současné digitální fotografie – na stabilizaci obrazu.

Všichni známe situace, kdy fotografujeme ale výsledkem se ne a ne dobrat k ostré fotografii. Neostrost jako taková vzniká v principu dvojím způsobem (v horším případě kombinací obou). Jednak k ní dochází vlivem špatného zaostření neboli chybného určení snímací vzdálenosti (ať již ručně nebo automaticky - pomocí AF). V takovém případě hovoříme o rozostřené fotografii. V druhém případě je příčinou pohyb jako takový neboli pohybová neostrost. Zatímco u bodu a) si stačí hlídat rovinu zaostření, v bodě b) je řešení složitější. Pohybovou neostrost dále rozdělujeme na dva typy: rozmazání (přesněji: „rozhýbání“) snímku pohybem fotografa/fotoaparátu a nebo rozmazání („rozhýbání“) snímku vlivem pohybu snímaného objektu (okolí). Výjimkou nebývá ani kombinace obojího výše zmíněného. Abychom se tomuto neduhu vyhnuli, musíte umět obě situace (i jejich kombinaci) nějakým způsobem vyřešit...

Dlouhé expoziční časy
Hlavním viníkem je samozřejmě dlouhý expoziční čas. Čím je delší, tím se nám riziko rozhýbání snímku zvyšuje. Proto musíme volit dostatečně krátký expoziční čas, který nám fotografii „nerozhýbe“. To můžeme provést vícero způsoby: použít blesk, otevřít naplno clonu, zvýšit citlivost (ISO). Blesk nám pomůže málokdy (má velice omezený dosah), clona zase přímo závisí na objetivu (resp. jeho světelnosti), zvýšení ISO je tedy mnohdy jedinou možností, jak kratšího expozičního času dosáhnout. Za kritický čas je obecně považována cca 1/60s. Nicméně tento údaj je značně zavádějící, neboť rozhodující úlohu zde hraje použité ohnisko – čím je větší, tím se nám onen „kritický“ čas zkracuje. Platí zde poučka že „bezpečný“ (tj. v ruce udržitelný) čas je přibližně roven převrácené hodnotě aktuálního ohniska - příklad: ohn. 50mm = 1/50s, ohn. 100mm = 1/100s, ohn. 400mm = 1/400s atd (pro přesnější výsledek ještě možno zohlednit crop faktor, tj: cca 1,5x... Olympus/Panasonic: 2x). Ovšem pozor, jedná se o ryze obecné pravidlo, které je velmi individuální (každému fotografovi se „klepe ruka“ jinak). Musíme však vždy rozlišovat statické vs. dynamické scény. Zatímco v prvním případě musíme vyřešit pouze vlastní pohyb, v druhém případě je to o poznání složitější, protože vedle vlastního pohybu musíme vyřešit i pohyb toho, co fotografujeme!

Stabilizátor obrazu
Jedním z účinných řešení, jak „obejít“ problematiku delších expozičních časů, je právě stabilizátor obrazu. Jeho smysl spočívá v redukci pohybové neostrosti způsobené vlastním pohybem, z čehož vyplývá, že stabilizátor je účinný vůči pohybu samotného fotoaparátu/fotografa (do určité míry samozřejmě). Zisk stabilizátoru (neboli jeho účinek) se udává v EV jednotkách s tím, že 1 EV značí, že lze onen bezpečný čas 2x prodloužit, aniž by došlo k rozhýbání snímku. Zisk současných stabilizátorů je až 3EV, což nám ekvivalentně umožní prodloužit expoziční čas až 8x. V případech, kde bychom byli normálně (bez stabilizace) namydlení, máme tak nyní se stabilizátorem pomyslné eso v rukávu. Příklad: při fotografování na ohnisko například 100mm nám vychází bezpečný čas cca 1/100s (při zohlednění crop faktoru dokonce cca 1/150s). To znamená, že prodloužení expozičního času za tuto hranici, nám zvyšuje riziko rozmazání (čím delší čas, tím je riziko vyšší)! V případě použití stabilizátoru však můžeme daný čas prodloužit až 8x (2 x 2 x 2 = zisk 3EV), tedy až na 1/13s (s crop faktorem cca 1/20s), přičemž výsledek by měl být stejný jako při expozičním čase 1/100s - bez stabilizátoru. Možnost prodloužení expozičních časů je v případě teleobjektivů často téměř požehnáním, uplatnění však nalezne i při fotografování za špatných světelných podmínek (s použitím prakticky libovolného skla). Nicméně toto vše platí samozřejmě jen pro redukci vlastního pohybu fotografa! S pohybujícím se objektem pochopitelně nezmůže stabilizátor nic!

Druhy stabilizace
Výrobci používají dva typy stabilizace: stabilizaci v objektivu a v těle. Oba systémy mají své výhody i nevýhody, nicméně základní princip je v obou případech stejný - fotoaparát/objektiv je vybaven senzory, které snímají pohyb a fotoaparát/objektiv na ně adekvátně reaguje pohybem snímače v těle nebo čoček v objektivu.
V případě stabilizace v objektivu je příslušný objektiv vybaven gyroskopy (měřiče zrychlení), které zjišťují chvění fotoaparátu v ose X (vertikální) a Y (horizontální) a toto chvění kompenzují právě pohyblivé čočky. Jejich posunem proti směru pohybu objektivu se kompenzuje pohyb celého fotoaparátu a zachovává se stabilní osa obrazu.
U druhého typu stabilizace se nepohybuje čočka v objektivu, nýbrž samotný snímací čip ve fotoaparátu. Princip je podobný – základem jsou opět gyroskopy měřící pohyb po horizontální i vertikální ose (Pentax například deklaruje kompenzaci pohybu dokonce ve třech osách) a následným pohybem samotného snímače se poté redukuje pohyb celé sestavy (fotoaparát/objektiv).
Cílem stabilizace je, aby požadovaný bod snímané scény byl promítán po celou expoziční dobu na stejné místo na snímači. Stabilizaci objektivů používá například Canon, Nikon, Panasonic, Sigma ap. Stabilizovaná těla (stabilizaci snímače) má Sony (které tento systém převzalo od Konicy Minolty), Pentax nebo Olympus.

Duální stabilizace
Výjimka potvrzující pravidlo je k nahlédnutí na serveru Camera Labs, kde provedli zajímavý pokus: zkombinovali oba typy stabilizace – tedy jak v těle tak v objektivu. Posloužila jim k tomu DSLR od Olympusu: E-510 (systém Four/Thirds) se stabilizovaným tělem (pohyb snímače) v kombinaci se stabilizovaným objektivem Leica D 14-50mm. Spojení těchto dvou produktů tedy nabídlo svým způsobem „unikátní“ možnost duální stabilizace. Na tomto odkazu jsou k nahlédnutí výsledky testu s účinky jak každého typu stabilizace zvlášť, tak i obou systémů současně. Nápad je to rozhodně zajímavý, nicméně podobná řešení - ač mají své fanoušky (ale též odpůrce), jsou minimálně velmi diskutabilní. Podobný systém by sice realizovatelný byl, stejně tak i prakticky využitelný, ovšem pouze za předpokladu, že by oba systémy spolu dokonale spolupracovaly a vzájemně se doplňovaly (v opačném případě by to mělo dopad spíše negativní – a to jak na kvalitu kresby tak i stabilizaci samotnou). V současnosti žádný z výrobců podobné řešení zatím nenabízí (a ani jej nedoporučuje). Je to vcelku logické, ať již z pohledu ekonomického, tak technologického (vyšší výrobní náklady, větší zátěž na procesor fotoaparátu, vyšší spotřeba energie atd.).

Stabilizace snímače nebo objektivu?
Jak jsme již zmínili, oba systémy mají své výhody i nevýhody. Jednoznačnou výhodou stabilizovaných skel je fakt, že do těla DSLR se nám dostává již stabilizovaný obraz, takže účinek stabilizace vidíme okamžitě v hledáčku (což oceníme především na delších ohniscích) a zároveň tím ulehčujeme práci samotnému zaostřovacímu systém (AF). Stabilizátor též není problémem přesně nastavit pro konkrétní objektiv a ohnisko. Účinek stabilizace v objektivu roste spolu s ohniskem. Na druhou stranu daný systém není schopen stabilizovat rotační pohyby kolem optické osy, pouze posuvy po horizontální a vertikální ose (nicméně Canon již pracuje na systému stabilizace, umožňující též kompenzaci krouživých pohybů – viz tento článek). Zároveň je zřejmé, že už z principu jde o složité zařízení (elektronicky i mechanicky) – složitou optickou soustavu, což se negativně odráží jak na kvalitě fotek tak zejména na konstrukci samotného objektivu. Takové objektivy jsou zpravidla větší a těžší než stejná – leč nestabilizovaná skla. A pak zde máme samozřejmě i ekonomickou stránku - vždy musíme kupovat stabilizovaná skla a onen luxus stabilizace si tedy zaplatit pro každý objektiv zvlášť.

Naproti tomu stabilizace senzoru má velkou výhodu v tom, že je k dispozici vždy (bez nutnosti kupovat stabilizovaná skla). Stabilizovaný čip je také (oproti stabilizaci v objektivu) schopen kompenzovat i malé krouživé pohyby neboť z konstrukčního hlediska není velkým problémem pohybovat čipem ve třech osách (na rozdíl od čoček v objektivu). Na druhou stranu však účinek stabilizace nevidíme v hledáčku, také autofocusu práci nijak neusnadní (spíše naopak) a účinek stabilizace neroste s ohniskem. Pohyb senzoru je více omezen (oproti pohybu čoček v objektivu), taková stabilizace je tedy schopna kompenzovat jen menší výchylky. Čím delší ohnisko máme, tím větší musí být pohyby senzoru pro účinnou stabilizaci. Při chvění na dlouhých ohniscích tedy může být posun obrazu již tak velký, že přesáhne možnosti posunu čipu a ten prostě už nedokáže tak velké výkyvy kompenzovat.

Kdy stabilizovat a kdy ne?
Jednou z nejfrekventovanějších otázek je: Mám stabilizaci vypínat či nikoli?! Vypínání stabilizátoru na krátké expoziční časy má své logické opodstatnění. Při expozičních časech (v řádech setin sekundy) sice nemá stabilizace na první pohled příliš smysl, ovšem velkou roli hraje také to, co fotíme a na jakou vzdálenost (ohnisko). Vždy platí: S rostoucím ohniskem roste riziko rozhýbání snímku, tudíž se nám zvyšují i nároky na kratší expoziční časy. Vycházíme při tom stále z bezpečného času (viz výše) a při fotografování na větší vzdálenosti (delší ohniska) brzy zjistíte, že stabilizátor obrazu je zde opravdu neocenitelným pomocníkem. Stejně tak však záleží i na tom, co a jak konkrétně fotografujeme. Stabilizátor obrazu může v určitých situacích paradoxně uškodit.
Při záměrném pohybu fotoaparátu v horizontálním směru může stabilizátor trhat s obrazem. Snaží se totiž pohyb eliminovat a naráží při tom na svůj doraz (ono typické trhání obrazem v hledáčku). Zejména teleobjektivy mají pro tyto případy tzv.: panning mód, který umožňuje stabilizaci v horizontálním směru vypnout. Chceme-li sledovat objekt (technika tzv. švenkování / panning) a máme zároveň pokročilou stabilizaci (stabilizující jak v horizontálním tak vertikálním směru), stabilizace v horizontálním směru nám pak logicky překáží a je nutné ji vypnout. Podobná situace je, fotíme-li například z jedoucího auta (vlaku atd). Některé fotoaparáty dále umožňují též zapnout/vypnout stabilizaci obrazu před samotnou expozicí.
Dalším diskutabilním případem je fotografování ze stativu. Tehdy máme zabezpečenou relativně dobrou stabilitu, i když v extrémně dlouhých časech se mohou projevit i mikro otřesy (např. projíždějící auto, pohyb závěrky, sklopení zrcátka, o samotném stisku spouště prstem nemluvě). Stabilizátor zde sám o sobě nemá moc co stabilizovat. Nicméně je-li stále aktivní, tak se neustále snaží svou funkci plnit. Výsledkem poté opět paradoxně může být lehké rozostření snímku (i když nepůjde o nic zásadního). Moderní stabilizátory však již většinou dokáží detekovat stativ a při minimálním chvění se prostě automaticky vypnou. Jedno je však jisté - stabilizátor potřebuje energii. Když už nic jiného, jeho vypnutím tedy minimálně šetříme akumulátor fotoaparátu!

Ne vše ostré za každou cenu
Vedle již zmiňovaného panningu („švenkování“ = sledování fotografovaného objektu), jsou i další situace, kdy není pohybová neostrost na škodu, naopak! Chceme-li zdůraznit pohyb, dosáhnout „zachycení“ dynamiky, pak je „rozmazání“ na fotografii naopak žádoucí. Ovšem pozor! Tuto pohybovou neostrost musí mít fotograf vždy plně pod kontrolou a cíleně „máznout“ jen to co potřebuje (popředí nebo pozadí). Typickým příkladem je fotografování vody na delší expoziční časy. Oblíbená to finta, pomocí níž rozmažete pouze tekoucí vodu, ale vše kolem zůstane ostré. Stabilizátor (často i stativ) je většinou nutností – v závislosti na expozičním času a použitém ohnisku.

Digitální stabilizace
Úžasný to blábol marketinkových manažerů a dobře fungující chyták na důvěřivého zákazníka. Ve skutečnosti zde však k žádné stabilizaci nedochází, digitální stabilizace totiž není nic jiného než pouhé zkracování expozičních časů v závislosti na zvyšujících se citlivostech (ISO). Kratší expoziční časy logicky vedou k ostřejším (nerozhýbaným) snímkům. Což pro neznalého zákazníka může připomínat stabilizaci, o žádnou stabilizaci se však pochopitelně nejedná (naopak, ještě zde zaplatíte daň v podobě vyššího digitálního šumu – důsledek rostoucí citlivosti). Termín „digitální stabilizace“ je zvlášť oblíbený u kompaktních digitálních fotoaparátů.

Závěr
Zásadní otázka tedy zní: Je stabilizátor účinným lékem na rozhýbané snímky? Odpověď je jednoznačná: Ano! Ačkoli zde jsou dvě podstatná „Ale“. Za prvé, možnosti stabilizace jsou vždy omezené a za druhé, s pohybem fotografovaného objektu nezmůže ani stabilizátor zhola nic. Stabilizátor obrazu (mechanický / snímač X optický / objektiv) je jednoznačně výborným pomocníkem fotografa a ve spoustě situací vám může zachránit (jinak pokažený) rozhýbaný snímek - typicky fotografování na delší ohniska ( > 100 mm). Při rozhodování, jakým způsobem bojovat s pohybovou neostrostí, máme hned několik možností (stabilizátor, světelný objektiv, stativ, vysoká citlivost, blesk). Zvolit tu správnou závisí jak na konkrétní situaci tak na záměru fotografa i jeho možnostech (finanční stránku nevyjímaje). Ona často diskutovaná otázka – jaký typ stabilizace zvolit (tělo nebo objektiv?), je sama o sobě irelevatní, neboť je v podstatě předem dána značkou. A vybírat si DSLR jen podle systému stabilizace je víceméně nesmysl (ačkoli proti gustu...). Každý systém má své výhody i nevýhody (viz. výše). Ať tak či tak, stabilizace účinně pomáhá k dosažení technicky lepších snímků, nicméně není všespasitelná. Optimální řešení představuje stabilizátor v kombinaci s nějakou další alternativou. Tou nejdostupnější je použití vyšší citlivost (ISO), dále stativu - jeho možnosti jsou však značně omezené (např. reportážní fotografie obecně jej většinou vylučuje). Naopak ideální variantou je světelný objektiv, ovšem zároveň jde i o možnost finančně dosti náročnou.