Stabilizace obrazu ve fotoaparátech

Na úvod problematiky stabilizace obrazu je potřeba říci, proč ji vůbec potřebujeme.

Ruka fotografova není stativ, stejně jako lidské tělo není socha z kamene. Neustále provádíme jemné motorické pohyby, které nemůžeme ovlivnit – složité mechanismy našich svalů, šlach a kostí jsou již z principu velmi pružné a pohyblivé, natolik, že není možné udržet např. nataženou ruku a prsty bez hnutí. Všimneme si drobného eratického pohybu, a to i u zcela zdravého člověka. Schválně si to zkuste. Stejně tak nohama neustále vyrovnáváme „balanc“ a výsledek je ten, že se stojící člověk pořád chvěje a kymácí.

Ve chvíli, kdy držíme fotoaparát či videokameru, je tomu zrovna tak.

Již víme, že pro fotografování je jedním z rozhodujících faktorů při vytváření fotky expoziční čas – spolu s citlivostí materiálu a hodnotou clony určuje, jaká bude světlost výsledné expozice. Čím delší, tím světlejší.

Jenže, čím déle držíme závěrku otevřenou, tím větší je šance, že se chvění na fotce projeví – nepříjemnou pohybovou neostrostí („rozmazání“). Samotná délka času není jediný faktor – důležité je také použité ohnisko objektivu. Při delších ohniscích vnímáme pouze menší výsek z reality – máme tak fotografovanou skutečnost více „přiblíženou“. Tím ale máme přiblížený i jemný pohyb, který fotoaparát vůči oné skutečnosti (a ona proti němu) provádí. Z toho logicky vyplývá, že chceme-li se této neostrosti zbavit, musíme použít s delším ohniskem raději kratší čas.

Je na to i šikovné pravidlo:

expoziční čas (s) = 1 / ohnisko (mm)

Což je pravidlo vzniklé již v době, kdy se fotografovalo hlavně na kinofilm. Z toho pro nás vyplývá jedna drobná komplikace – platí pro poměr ohniska a úhlu záběru, který známe z 35mm kinofilmu („plný formát“).
Pokud fotíme s filmem/snímačem větším či menším, než je velikost plného kinofilmového políčka, musíme si ohnisko vynásobit tzv. crop faktorem. To je poměr lineární velikosti záznamového média vůči lineární velikosti 35mm kinofilmu. Příklad: APS-C senzor má crop faktor 1.5, protože je 1.5× lineárně menší, než okénko kinofilmu. Fulframe senzor má crop faktor 1 (tedy žádný), protože je stejně velký. Fotoaparát formátu 645 využívající větší – svitkový – film bude mít crop faktor 0.6 – bude totiž 0.6× lineárně větší, než okénko kinofilmu. Z toho tedy vychází upravené pravidlo:

expoziční čas = 1 / (ohnisko X crop faktor)

Drobným dodatkem budiž, že u digitálního fotoaparátu je dobré brát v potaz ještě rozlišení – 6Mpx zrcadlovka bude na pohybovou neostrost méně citlivá než 36Mpx, na jejíž jemné a detailní kresbě bude chvění více vidět. Pokud vlastníte fotoaparát s vysokým rozlišením, je dobré raději nastavit čas např. poloviční (o 1EV kratší), než vychází z pravidla výše.

Stabilizace obrazu

Nyní k tématu článku: stabilizační systémy jsou ve fotoaparátech proto, aby toto chvění eliminovaly a umožnily fotografovat z ruky na delší časy, než kolik by říkalo zmíněné pravidlo.

O kolik delší čas stabilizace umožní, je vyjádřeno její účinností v EV (expozičních krocích). Stabilizace s účinností kupříkladu 3EV by měla umožnit použít o tři expoziční časy delší čas, než normálně. Fotografujeme-li tedy třeba se 120mm objektivem, měli bychom „udržet“ cca 1/125s. Stabilizace o 1EV by nám pak umožnila fotit na 1/60s (2× delší), stabilizace o 2EV na 1/30s (4× delší) a konečně stabilizace o 3EV na 1/15s. samozřejmě za ideálních podmínek.

Nutno dodat, že stabilizace funguje primárně na pohyb fotoaparátu – pohyb na scéně způsobí pohybovou neostrost jako za normálních okolností. Dokonce stabilizátor může zmást a vést tak k nechtěnému rozmazání fotografie (např. při panningu či fotografování ze stativu)

Princip fungování je následující: senzor pohybu identifikuje chvění a pohyblivá součástka optické dráhy (čočka, snímač) tento pohyb kompenzuje protipohybem.

Existuje však ještě elektronická stabilizace obrazu. Ta se využívá v některých videokamerách, kdy se používá snímač větší plochy, než kolik se potřeba pro záznam a díky tomu je možné plochu čtení obrazu políčko po políčku posouvat po jeho ploše a redukovat tak do jisté míry třesení obrazu. Někdy se termín „elektronická stabilizace“ používá i pro funkci automatického zvýšení citlivosti při zaznamenání pohybu na scéně, ale to je zavádějící označení. Najdete ho u kompaktů či mobilů.

Ve fotoaparátech se však využívá mechanické stabilizace, a to ve dvou druzích:

1) Optická stabilizace objektivu

Jedná se o pohyb optického členu v objektivu.

Výhody:

• Vysoká efektivita
  
• Efekt viditelný v hledáčku DSLR
  
• Možnost přizpůsobit stabilizaci konkrétnímu objektivu
  
• Funguje i se staršími těly (někdy i filmovými)

  Nevýhody
  

• U fotoaparátů s výměnnými objektivy nutnost mít ji v každém objektivu zvlášť
  
• Nebývá zabudována u širokoúhlých objektivů, podobně u pancake objektivů („palačinek“)
  
• Starší objektivy těchto systémů ji nemají
  
• Nemožnost kompenzovat v kroutivém pohybu

  

2) Mechanická stabilizace senzoru fotoaparátu

Jedná se o pohyb snímače fotoaparátu.

Výhody:

• Všechny použité objektivy jsou stabilizované, včetně neoriginálních
  
• Možnost stabilizovat ve více osách
  
• Možnost menších stabilizovaných objektivů (pancake)
  
• Možnost využít pohyb čipu k dalším funkcím (čištění, shiftování, korekce posunu hvězd, simulace low-pass filtru, zvýšení rozlišení multiexpozicí…)

  Nevýhody:
  

• Není vidět efekt v optickém hledáčku zrcadlovek
  
• pohyb je limitován místem v těle a nemůže být odladěn pro každý objektiv zvlášť
  
• Může být hlučnější
  
• Riziko vinětace v extrémních polohách u objektivů, které nebyly projektovány s přihlédnutím ke stabilizaci

  Co je tedy lepší? Těžko říci. Výhody a nevýhody nalezneme u obojího. Toto časté téma různých diskusí se nedá zcela „rozlousknout“ – oboje je lepší v něčem jiném.

  Výrobci se také neshodnou – někteří využívají stabilizaci v objektivech, někteří v těle. Canon (první stabilizovaný DSLR objektiv, 1995) a Nikon (první stabilizovaný objektiv kompaktu, 1994) prosazují řešení v objektivech, Sony (první stabilizace v těle zrcadlovky – Konica Minolta, 2004), Pentax (průkopník využití pohybu senzoru nejen pro stabilizaci) a Olympus (první bezzrcadlovka se stabilizací senzoru, 2009) řešení v těle. Ale není to takto jednoduché – třeba Sony u svého ILC systému E-mount využila naopak stabilizaci v objektivech, stejně jako Pentax ve svém středoformátovém systému 645. A aby se to komplikovalo ještě více, Sony se zase vrací ke stabilizaci v těle i u systému E-mount a stejně tak Panasonic již vyzkoušel ve svých m4/ 3 fotoaparátech obojí přístup, přičemž se více drží optické cesty.

Optická stabilizace si v poslední době našla cestu i do mobilních telefonů – počínaje Nokií (920), dnes ji naleznete i ve smartphonech Apple, Samsung, LG či HTC.

Důležité však je oba systémy nekombinovat, aby se „netloukly“. Nasadíme-li stabilizovaný objektiv na stabilizované tělo, musíme v jednom nebo druhém stabilizaci obvykle vypnout. Výjimkou je, pokud systém nabízí hybridní stabilizaci – tedy, že spolu oba systémy komunikují, což je v poslední době stále častější řešení tohoto problému.