Fotoškola

Pronikněte do tajů expozice: Citlivost ISO

V článku o expozičním trojúhelníku jsme se seznámili s tím, jak se navzájem ovlivňují základní expoziční parametry: clona objektivu, čas závěrky a citlivost ISO. Prvními dvěma parametry (clonou a časem) jsme se podrobněji zabývali v článku o nastavení expozice. Tentokrát se zaměříme na třetí expoziční parametr – citlivost ISO.

Pomocný expoziční parametr – citlivost ISO

Vedle dvou základních expozičních parametrů – clony a času – máme k dispozici třetí pomocný expoziční parametr – citlivost ISO. Hodnota ISO určuje citlivost digitálního snímače vůči působení světla. Každý digitální snímač má svou přirozenou hodnotu ISO (obvykle ISO 100 nebo 200), při které dochází k vyhodnocení množství světla proudícího objektivem do světlocitlivých buněk snímače. Tato hodnota skutečně zaznamenaného světla je zpracována do výsledného obrazu ve formátu JPEG. Převod světla na obraz obstarává procesor uvnitř fotoaparátu. Pokud fotografujete do formátu RAW, nedochází ke zpracování dat v procesoru fotoaparátu, ale až v počítači ve specializovaném softwaru (např. Zoner Photo Studio).

Pokud není přísun světla na digitální snímač dostatečný a nemůžete ho zvětšit otevřením clony nebo prodloužením expozičního času, je nutné, abyste zvýšili citlivost snímače vůči dopadajícímu světlu. To provedete zvýšením hodnoty ISO. Při tomto kroku nenavýšíte množství dopadajícího světla, ale naměřené množství světla je vynásobeno podle nastavené hodnoty ISO. To znamená, že při základní citlivosti snímače ISO 100 je při nastavení ISO 200 vynásobeno množství světla dvakrát (+ 1EV), při ISO 400 čtyřikrát (+2 EV), při ISO 800 osmkrát (+3 EV) a tak dále.

Canon EOS 7D, Sigma 70-200/2.8, 1/800 s, F5, ISO 5 000, ohnisko 200 mm (ekvivalent 320 mm) Pro ostré zachycení závodníka bylo potřeba nastavit dostatečně krátký expoziční čas. Toho bylo možno docílit zvýšením hodnoty citlivosti ISO na 5 000.
Canon EOS 7D, Sigma 70-200/2.8, 1/800 s, F5, ISO 5 000, ohnisko 200 mm (ekvivalent 320 mm)
Pro ostré zachycení závodníka bylo potřeba nastavit dostatečně krátký expoziční čas. Toho bylo možno docílit zvýšením hodnoty citlivosti ISO na 5 000.

Digitální šum

Použití vyšší hodnoty ISO má ale svou daň – zhorší se kvalita obrazu. Digitální snímač fotoaparátu totiž produkuje „digitální“ šum. Když zvýšíte hodnotu ISO, tak se při vynásobení změřené hodnoty světla také vynásobí množství šumu, který je zaznamenán společně se světlem. Situace je tím horší, čím je digitální snímač menší a čím obsahuje více světlocitlivých buněk (MPx).

Do velkých světlocitlivých buněk snímačů digitálních zrcadlovek a středoformátových fotoaparátů se vejde více fotonů, a tak je zaznamenané množství světla výrazně vyšší, než kolik je zaznamenáno digitálního šumu.

U malých digitálních snímačů (kompaktní fotoaparáty, telefony), které obsahují velké množství titěrných světlocitlivých buněk, je rozdíl mezi zaznamenaným světlem a digitálním šumem menší, takže je šum na fotografiích mnohem patrnější.

Procesory fotoaparátů proto obsahují výkonné odšumovací algoritmy, které mají za úkol potlačit digitální šum. To je také hlavní důvod, proč dnešní fotoaparáty dokážou i při shodných rozměrech digitálních snímačů pracovat s vyššími hodnotami ISO. Stále výkonnější procesory dokážou odvádět lepší práci při potlačování digitálního šumu.

Také v minulých letech poměrně opadl nesmyslný hon za navyšováním rozlišení snímačů na úkor velikosti světlocitlivých buněk a výrobci fotoaparátů se vydali cestou zvětšování snímačů pro dosažení kvalitnějšího obrazu.

Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 s, F2.8, ISO 100, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm) Výřez 1:1 z fotografie pořízené digitální zrcadlovkou při použití zábleskového světla. Nastavení malé hodnoty ISO vede k nejčistší fotografii plné detailů.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 s, F2.8, ISO 100, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm)
Výřez 1:1 z fotografie pořízené digitální zrcadlovkou při použití zábleskového světla. Nastavení malé hodnoty ISO vede k nejčistší fotografii plné detailů.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 s, F4.5, ISO 6 400, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm) Výřez 1:1 z fotografie pořízené digitální zrcadlovkou při použití světla pilotní žárovky. Použitá hodnota ISO je maximální základní hodnotou ISO fotoaparátu. Patrná je především barevná složka digitálního šumu, kterou můžete snadno odstranit při zpracování ve fotoeditoru.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 s, F4.5, ISO 6 400, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm)
Výřez 1:1 z fotografie pořízené digitální zrcadlovkou při použití světla pilotní žárovky. Použitá hodnota ISO je maximální základní hodnotou ISO fotoaparátu. Patrná je především barevná složka digitálního šumu, kterou můžete snadno odstranit při zpracování ve fotoeditoru.
Panasonic Lumix DMC-LX3, 1/400 s, F2.8, ISO 3 200, ohnisko 12,8 mm (ekvivalent 63 mm) Výřez 1:1 z fotografie pořízené pokročilým, ale starším kompaktním fotoaparátem. Přestože je použita nižší hodnota ISO než u předešlé fotografie pořízené digitální zrcadlovkou, je obraz digitálním šumem zcela degradován. Detailní kresba je ztracena.
Panasonic Lumix DMC-LX3, 1/400 s, F2.8, ISO 3 200, ohnisko 12,8 mm (ekvivalent 63 mm)
Výřez 1:1 z fotografie pořízené pokročilým, ale starším kompaktním fotoaparátem. Přestože je použita nižší hodnota ISO než u předešlé fotografie pořízené digitální zrcadlovkou, je obraz digitálním šumem zcela degradován. Detailní kresba je ztracena.

V současné době se znovu vrací boj o co nejvíce MPx na snímači v segmentu profesionálních zrcadlovek. Canon a Nikon se tímto krokem snaží konkurovat segmentu středoformátových fotoaparátů, které mají větší snímače. Canon u svých nedávno představených digitálních zrcadlovek EOS 5DS a EOS 5DS R nabízí obří rozlišení 51 MPx. Tyto nové fotoaparáty mají oproti staršímu Canonu 5D MkIII, který má rozlišení 22 MPx, sníženou maximální hodnotu ISO z 25 600 na 6 400 (respektive rozšířenou hodnotu ISO z 102 400 na 12 800). Při zachování rozsahu citlivostí z předchozího modelu by vlivem menší velikosti světlocitlivých buněk došlo k degradaci obrazu způsobené digitálním šumem.

Rozšířené hodnoty ISO a vliv nastavení ISO na dynamický rozsah snímače

Fotoaparáty kromě základního rozsahu citlivostí ISO nabízejí také rozšířené hodnoty citlivosti. Při použití těchto rozšířených hodnot výrobce obvykle nezaručuje konzistentní výsledky a jejich použití má také za následek snížení dynamického rozsahu snímače. Například u zmíněného Canonu EOS 5D MkIII je možno kromě základní řady ISO 100 až ISO 25 600 pracovat také s hodnotami ISO 50, ISO 51 200 a ISO 102 400. Použití těchto hodnot je ale opravdu vhodné jenom v krajních případech, a to spíše u snímků dokumentačního charakteru. Při fotografování snímků do portfolia je vhodné se těmto hodnotám vyhnout.

Kdy nastavit větší hodnotu ISO

Obecně se vždy snažte fotografovat s nejnižší možnou základní hodnotou ISO, abyste do obrazu zbytečně nevnášeli digitální šum. Na druhou stranu se ovšem nebojte pracovat s větší hodnotou ISO v situacích, kdy je to nezbytné. Vždy je lepší mít mírně zašuměnou fotografii, než fotografii rozmazanou vlivem použití delšího času, který není možné udržet z ruky.

K použití vyšší hodnoty ISO většinou budete muset přistoupit při fotografování při nízké hladině osvětlení. Tedy v situaci, kdy i při úplném odclonění objektivu budou pro správnou expozici vycházet mnohem delší časy, než které se dají udržet z ruky. Pokud nemáte k dispozici stativ nebo nějaký jiný prostředek ke stabilizaci fotoaparátu, můžete nastavením vyšší hodnoty ISO docílit požadovaného zkrácení expozičního času.

Druhou běžnou situací, při které budete potřebovat zkrátit expoziční čas, je při fotografování rychle se pohybujících objektů. Pokud je chcete ostře zachytit, je potřeba pracovat s expozičními časy v řádu setin či tisícin vteřiny.

Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 4 s, F8, ISO 100, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm) Výřez 1:1 z fotografie pořízené digitální zrcadlovkou. Umístění fotoaparátu na stativ umožnilo použít dostatečné zaclonění pro prokreslení celého motivu při použití základní hodnoty ISO.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 4 s, F8, ISO 100, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm)
Výřez 1:1 z fotografie pořízené digitální zrcadlovkou. Umístění fotoaparátu na stativ umožnilo použít dostatečné zaclonění pro prokreslení celého motivu při použití základní hodnoty ISO.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/8 s, F1.4, ISO 100, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm) Výřez 1:1 z fotografie pořízené digitální zrcadlovkou z ruky. I přes maximální odclonění vysoce světelného objektivu nebylo možné nastavit dostatečně krátký expoziční čas a fotografie je rozmazaná vlivem pohybu fotoaparátu při expozici.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/8 s, F1.4, ISO 100, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm)
Výřez 1:1 z fotografie pořízené digitální zrcadlovkou z ruky. I přes maximální odclonění vysoce světelného objektivu nebylo možné nastavit dostatečně krátký expoziční čas a fotografie je rozmazaná vlivem pohybu fotoaparátu při expozici.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 s, F2.8, ISO 6 400, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm) Výřez 1:1 z fotografie pořízené digitální zrcadlovkou z ruky. Nastavení vysoké hodnoty ISO umožnilo dostatečně zkrátit expoziční čas, takže fotografie je ostrá. Na obraz byla použita redukce šumu ve fotoeditoru. Šum je při zvětšení 1:1 patrný, ale zůstala zachována detailní kresba.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 s, F2.8, ISO 6 400, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm)
Výřez 1:1 z fotografie pořízené digitální zrcadlovkou z ruky. Nastavení vysoké hodnoty ISO umožnilo dostatečně zkrátit expoziční čas, takže fotografie je ostrá. Na obraz byla použita redukce šumu ve fotoeditoru. Šum je při zvětšení 1:1 patrný, ale zůstala zachována detailní kresba.

Nebojte se vyšších hodnot ISO

Spousta fotografů se bojí použít vyšších hodnot ISO, protože pohled na zašumělou fotografii ve zvětšení 1:1 na monitoru počítače není zrovna pěkný. Je potřeba si uvědomit, jakým způsobem bude fotografie využita. V okamžiku, kdy takto „hrozivě“ zašuměnou fotografii vytisknete na klasický formát 15×10 cm nebo si ji budete prohlížet pouze na displeji telefonu, po nějakém digitálním šumu nebude ani památky.

Problém může nastat u fotografování se zapnutou funkcí pro odstranění digitálního šumu ve fotoaparátu. Některé fotoaparáty ve snaze odstranit šum vyžehlí obraz při nastavení vyšší hodnoty ISO takovým způsobem, že pak kresba ztratí veškeré detaily. Vždycky je lepší, pokud to fotoaparát umožňuje, vypnout redukci šumu a případný šum potlačovat až při zpracování fotografie v počítači. Nejlépe je fotografovat do formátu RAW, kdy pak máte při zpracování fotografie maximální kontrolu nad výsledným obrazem.

Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 4 s, F8, ISO 100, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm) Fotografie pořízené digitální zrcadlovkou zmenšená pro prohlížení na webu a tisk na malý formát. Umístění fotoaparátu na stativ umožnilo použít dostatečné zaclonění pro prokreslení celého motivu při použití základní hodnoty ISO.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 4 s, F8, ISO 100, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm)
Fotografie pořízené digitální zrcadlovkou zmenšená pro prohlížení na webu a tisk na malý formát. Umístění fotoaparátu na stativ umožnilo použít dostatečné zaclonění pro prokreslení celého motivu při použití základní hodnoty ISO.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/8 s, F1.4, ISO 100, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm) Fotografie pořízené digitální zrcadlovkou z ruky zmenšená pro prohlížení na webu a tisk na malý formát. Rozmazání vlivem příliš dlouhého expozičního času je patrné i při tomto zmenšení, fotografie je nepoužitelná.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/8 s, F1.4, ISO 100, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm)
Fotografie pořízené digitální zrcadlovkou z ruky zmenšená pro prohlížení na webu a tisk na malý formát. Rozmazání vlivem příliš dlouhého expozičního času je patrné i při tomto zmenšení, fotografie je nepoužitelná.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 s, F2.8, ISO 6 400, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm) Fotografie pořízené digitální zrcadlovkou z ruky zmenšená pro prohlížení na webu a tisk na malý formát. Při tomto zmenšení je šum, který bylo možno pozorovat na výřezu 1:1, téměř nepostřehnutelný. Fotografie je ostrá a plná detailů. V porovnání s fotografií pořízenou při ISO 100 lze pozorovat omezení dynamického rozsahu snímače, které se projevuje strmějším přechodem barevných odstínů, ale nejedná se o nic dramatického.
Canon EOS 7D, EF 50/1.4, 1/125 s, F2.8, ISO 6 400, ohnisko 50 mm (ekvivalent 80 mm)
Fotografie pořízené digitální zrcadlovkou z ruky zmenšená pro prohlížení na webu a tisk na malý formát. Při tomto zmenšení je šum, který bylo možno pozorovat na výřezu 1:1, téměř nepostřehnutelný. Fotografie je ostrá a plná detailů.
V porovnání s fotografií pořízenou při ISO 100 lze pozorovat omezení dynamického rozsahu snímače, které se projevuje strmějším přechodem barevných odstínů, ale nejedná se o nic dramatického.

Divák by si neměl šumu všimnout

Zvýšením hodnoty ISO si můžete pomoci v situaci, kdy není možné z důvodu nízké hladiny světla docílit požadované expozice nastavením clony objektivu a času závěrky. Vždy se snažte fotografovat s co nejnižší hodnotou ISO, abyste do fotografie nevnášeli digitální šum. Zároveň se nebojte použít vyšší hodnotu ISO, pokud to situace vyžaduje.

Americký fotograf Rick Sammon často cituje svého otce, také fotografa: „Je-li vaše fotografie tak špatná, že si u ní divák všimne šumu, tak je to prostě špatná fotografie“. Obsahuje-li tedy vaše fotografie silný a kvalitně zpracovaný motiv, tak vám divák trochu šumu odpustí, nebo si ho pravděpodobně ani neuvědomí.