Makrofotografie: kdy nefunguje expoziční trojůhelník?

Po základním kurzu ovládání zrcadlovky/bez­zrcadlovky ve Fotoinstitu­tu.cz musí všichni umět tzv. expoziční trojúhelník clona/ISO/expoziční čas. Pomocí kombinace těchto parametrů exponujeme snímky na tzv. střední šedou. Pro začátečníka, který si zrovna koupil nový fotoaparát, to zní složitě. Na fotoserveru jako FA, kde se pohybuje hodně výborných a znalých fotografů, můžeme probrat, kdy to úplně neplatí. Tohle téma je hlavně zajímavé pro makrofotografy, kteří chtějí fotografovat hodně zblízka t.j. při velkém zvětšení .

Co je zvětšení objektivu a jak se počítá?

Představte si včelu a položte ji na full frame sensor rozměru 24×36mm. Tohle je zvětšení 1:1. Na tuto vzdálenost umí zaostřit jen opravdový makroobjektiv. Některé objektivy nabízejí tzv. makro režim. To jsou pak zvětšení např. 1:5 nebo 1:3. Záleží na drzosti marketingového oddělení příslušného výrobce. Tyto snímky bych nazýval spíše snímky zblízka angl. close up. Naopak zvětšení jako 5:1 znamená, že se včela se FF sensor nevejde. Tohle je již opravdová makrofotografie. Ta začíná u zvětšení 1:2.

O tom, že se při velkých zvětšeních začíná ztrácet světlo oproti expozičním řadám clona/ISO/čas si můžete sami vyzkoušet, pokud vlastníte makroobjektiv, nebo třeba mezikroužky, které zvětší vzdálenost objektivu od sensoru. V mém případě to byl makroobjektiv Canon EF 100mm f/2.8L Macro IS USM, který jsem ostřil na lino na podlaze.

Linoleum

Expoziční čas 0,6s (clona f/5, ISO 400), zvětšení 1:5

Linoleum

Expoziční čas 1s (clona f/5, ISO 400), zvětšení (1:3)

Linoleum

Expoziční čas 1,6s (clona f/5, ISO 400), zvětšení 1:2

Linoleum

Expoziční čas 2,5s (clona f/5, ISO 400), zvětšení 1:1

V tomto jednoduchém pokusu vidíte, že kus linolea je zhruba stejně tmavý u všech snímků. Expozice při maximálním zvětšení objektivu 1:1 trvala 2,5s a expozice z běžné vzdálenosti jen 0,6s. Nastavení clony a ISO jsem na fotoaparátu neměnil. Expoziční čas se prodloužil 4×. Pokud by fungoval expoziční trojúhelník, znamenalo by to, že clona v objektivu se zavřela o dva plné kroky.

Tohle zkušení makrofotografové vědí a ti anglicky mluvící zavedli pojem effective nebo working aperture (česky efektivní clona).

S efektivní clonou je třeba počítat pro zvětšení od 1:2 a větší. Efektivní clonové číslo lze popsat jednoduchým vzorcem

Efektivní clonové číslo f = clonové číslo f x (1 + Zvětšení)

Při zvětšení 1:1 dosadíte 1, 1:2 pak 0,5.

Technicky vzdělaný fotograf potřebuje vysvětlení. Platí to pro mezikroužky, měchy i makroobjektivy. Kdysi se to nazývalo „efekt měchu“. Jakmile objektiv pomocí mezikroužků nebo měchu oddálíte od sensoru, část světla se pohltí v prostoru mezi objektivem a sensorem. A na sensor vůbec nedopadne. To je to ztracené světlo. To samé platí i u makroobjektivu, pokud budete fotografovat v jeho maximálních zvětšeních. Zde se vše odehrává uvnitř objektivu, kde se posouvají čočky vůči sensoru.

Obr.1 Situace s běžným zvětšením např. 1:4 – všechno světlo dopadá na sensor

Obr. 2 Situace s velkým zvětšením nad 1:2, kdy velká část světla nedopadá na sensor

Důsledkem zvýšení clonového čísla může být zhoršení kresby difrakcí. I při běžném fotografování se většinou snažíme vyhnout clonám jako f/22, kdy dochází ke zhoršení kresby difrakcí.

Podle vzorečku z f/8 při zvětšení 1: 1 je najednou efektivní clona f/16, z f/11 pak f/22. Difrakce však vždy bude záležet na kvalitě a konstrukci konkrétního objektivu. Výhodou makroobjektivu Canon EF 100mm f/2.8L Macro IS USM je výborná kresba v širokém rozsahu clonových čísel od f/2,8 do f/11 s mírných zhoršením na f/16.

Je lepší vyšší clonové číslo a větší hloubku ostrosti, nebo nižší clonové číslo, kde je lepší kresba bez rizika difrakce? Pro svůj objektiv jsem vy zkoušel tzv. zlaté okno na lišejnících čeledi Cladonia, které jsou tady v okolí Kašperských hor běžné.

Lišejník Dutohlávka horská Cladonia stellaris I

Canon EOS R5, objektiv Canon EF 100mm f/2.8L Macro IS USM, clona f/6,3, čas 1/25s, ISO 160, složeno ve Photoshopu

Lišejník Dutohlávka horská Cladonia stellaris II

Canon EOS R5, objektiv Canon EF 100mm f/2.8L Macro IS USM, clona f/11, čas 1/13s, ISO 160, složeno ve Photoshopu

Lišejník Dutohlávka horská Cladonia stellaris III

Canon EOS R5, objektiv Canon EF 100mm f/2.8L Macro IS USM, clona f/6,3, čas 1/30s, ISO 160, složeno ve Photoshopu

Lišejník Dutohlávka horská Cladonia stellaris IV

Canon EOS R5, objektiv Canon EF 100mm f/2.8L Macro IS USM, clona f/11, čas 1/10s, ISO 160, složeno ve Photoshopu

Lišejník Dutohlávka Cladonia borealis I

Canon EOS R5, objektiv Canon EF 100mm f/2.8L Macro IS USM, clona f/4,5, čas 1/13s, ISO 160, složeno ve Photoshopu

Lišejník Dutohlávka Cladonia borealis II

Canon EOS R5, objektiv Canon EF 100mm f/2.8L Macro IS USM, clona f/11, čas 0,4s, ISO 160, složeno ve Photoshopu

MTF křivky objektivů ukazující rozlišení kresby výrobci uvádějí pouze pro běžná zvětšení . Proč by si také kazili hodnoty efektem difrakce? Tohle bohužel platí i makroobjektivy. Proto si tzv. zlaté okno musíte najít pro svůj objektiv a zvětšení sami. Doporučuji vlastní zkoušení, než hledat „rozumy“ po internetu.

Já jsem si vyzkoušel , že pro full frame fotoaparát mohu svůj Canon EF 100mm f/2.8L Macro IS USM používat až do f/11 a to i při zvětšeních 1:2 až 1:1, aniž by se mi difrakce významně projevila. Větší hloubka ostrosti je výhodou jak u jednotlivých tak i u skládaných makrofotografií. Do f/16 jsem se z nepouštěl, protože na MTF křivce dochází k zhoršení rozlišení. Zároveň jsem se také bál prodlužovat expoziční čas. Každý kdo fotí v přirozeném světle makro ví, že absolutní bezvětří neexistuje…

Závěry

• Čím větší je zvětšení , tím delší expoziční čas
• Čím větší je zvětšení, tím je efektivní hodnota clonového čísla vyšší (otvor clony zdánlivě menší i když ten fyzický zůstává stejný)
• Zvažujte, zda dáte přednost větší hloubce ostrosti před změkčením kresby v důsledku difrakce (důsledek vysokého efektivního clonového čísla u konkrétního objektivu)
• Zvažte, zda opravdu nutně potřebujete velká zvětšení nad 1:1. Boj s extrémně malou hloubkou ostrosti a zhoršenou kresbou v důsledku difrakce je zde mnohem obtížnější.
• Někdy je lepší trochu odstoupit od objektu (zmenšit zvětšení) a celkový výsledek bude lepší
• Najděte si pro svůj makroobjektiv optimální clonové číslo tak, aby hloubka ostrosti byla co největší a vliv zhoršení kresby difrakcí zanedbatelný. Pozor, u fotoaparátu s menším sensorem a vysokým rozlišením se difrakce projeví při menších clonových číslech

Určitě nás zajímá, jak to vidíte se „zlatým oknem“ kresby u jiných makroobjektivů při zvětšeních nad 1:2. U Canon EF 100mm f/2.8L Macro IS USM se třeba traduje, že ideální je f/5,6 maximálně f/8. Já si myslím, že f/11 je velmi dobrý kompromis.