Objektivy pro DX a FX snímače

Všechny dosavadní testy objektivů zde

15.3.2014

Z rozhovorů s mnoha začínajícími uživateli zrcadlovek jsem zjistil, že jim dělá problém pochopit tzv. "crop faktor", kterým se násobí ohniska objektivů u APS-C snímačů. A protože se to bez obrázků a zvláště po telefonu vysvětluje velmi špatně, slíbil jsem, že na toto téma napíši krátké pojednání.

Mějme dva objektivy, např.:

*  Nikkor 18-140 mm - tento objektiv má ve svém označnení zkratku DX (dále DX objektiv, čili objektiv určený pro zrcadlovky s APS-C snímačem)
*  Nikkor 24-70  mm (bez označení DX = pro plnoformátové snímače - dále FF objektiv = objektiv pro Full Frame)

a dvě zrcadlovky:

* Nikon D600 (plnoformátový snímač)
* Nikon D7100 (DX - APS-C snímač)

Oba fotoaparáty mají prakticky shodné rozlišení snímače - 24 mil. bodů.

Pro lepší pochopení se podíváme ještě na jeden obrázek, a to na obrazové pole FF objektivu, v našem případě třeba zmiňované 24-70:

Obrazové pole, které vykreslí DX objektiv, by byla kružnice opsaná kolem zeleného rámečku.

Na obou objektivech nastavuji ohniskovou vzdálenost dle stupnice na objektivu na 70 mm a ta zůstane po celou dobu testu stejná.

A aby to bylo dobře pochopitelné, pár snímků. Při následujících ukázkách jsem neměnil stanoviště, tj. fotoaparáty jsou vždy na stejném místě a pouze se u nich mění objektivy. Pro srovnání byly použity fotoaparáty Nikon 7100, zastupující stáj DX snímačů (stejně jako např. fotoaparáty D3???, D5???, D300, D70, D100, D40 apod.) a Nikon D600 jako reprezentant stáje FF snímačů (označovány někdy též jako FX, kam spadají i D610, D800, D810, D850, D5, D4, D4s, D3, D3s, D3x a Df).

1) -- Nasadíme FF objektiv na FF snímač - tedy objektiv 24-70 mm na D600 - ohniskovou vzdálenost není třeba přepočítávat, objektiv vykreslí celé obrazové pole, odpovídající úhlu k ohniskové vzdálenosti uvedené na objektivu, tedy 70 mm. K dispozici máme pro obraz všechny body snímače - tedy 24 mil. bodů. D600

2) -- Nasadíme FF objektiv na DX snímač - tedy objektiv 24-70 na D7100 - ohniskovou vzdálenost vynásobíme x1,5 (protože máme DX snímač), takže objektiv se ve výsledku úhlem záběru bude chovat jako objektiv s ohniskovou vzdáleností 105 mm. Je to tím, že menší snímač si vybere pro snímek pouze středovou část obrazu objektivu - resp. tedy výřez. A tento výřez právě odpovídá ohniskové vzdálenosti 105 mm. Snímek bude mít stejný počet obrazových bodů, jako ve variantě 1), protože obraz pokrývá celý snímač - opět 24 mil. bodů u D7100.

3) -- Nasadíme DX objektiv na DX snímač, tedy objektiv 18-140 DX na D7100 - ohniskovou vzdálenost vynásobíme x1,5 (protože máme DX snímač), takže objektiv se ve výsledku úhlu záběru bude chovat jako objektiv s ohniskem 105 mm. Výsledek je, pokud se týká úhlu záběru a tedy obsahu snímku takřka stejný, jako ve variantě 2. Snímek bude mít opět plné rozlišení, které mu poskytne snímač - u D7100 tedy opět 24 mil. bodů.

4) -- Nasadíme DX objektiv na FF snímač - tedy objektiv 18-140 DX na D600 - ohniskovou vzdálenost není třeba přepočítávat, protože máme FF snímač, ale objektiv nevykreslí celé obrazové pole snímače. V hledáčku uvidíte následující scénu - černý rámeček vymezuje tu část obrazového pole, která odpovídá pokrytí DX formátu (na který je objektiv konstruován) a pokud nebudete mít zapnutou ve fotoaparátu funkci Automatická volba formát DX (ON), bude obraz v hledáčku vypadat takto:

a na snímači samozřejmě bez toho černého rámečku takto:

Rozlišení snímku (počet bodů) bude odpovídat celému snímači (např. u zrcadlovky D600 bude mít rozlišení 6016x4016 bodů) a následný ořez černých okrajů si provedete až v počítači, čímž se počet využitelných bodů drasticky sníží. Pokud budete mít zapnutou funkci Automatická volba formátu DX, bude výsledná fotografie vypadat takto (fotoaparát provede ořez rovnou):

Fotografie bude mít samozřejmě nižší rozlišení - konkrétně u D600 bude rozlišení obrazu 3936x2624 bodů, protože pro tvorbu obrazu byla využita jenom ta část snímače, kterou plné pokrývá obraz (viz. výše zelený obdélníček).

Závěr k této části: pokud máme fotoaparát s DX snímačem (= APS-C), je třeba si ohniskovou vzdálenost vždy přepočítat a to jak u objektivů označených DX, tak u objektivů bez tohoto označení (DX označení najdeme jen u objektivů Nikkor a Tokina, jiné značky používají pro jejich označení jiné zkratky - např. Sigma DC, Tamron Di II).

Na závěr si položme otázky, které často na kurzech dostávám:

a) Má smysl používat na zrcadlovkách s plnoformátovými snímači objektivy typu DX?

Praktický smysl to moc nemá, leda v nouzi - sice se zde uplatní prodloužení ohniska 1,5x, ovšem s výrazným úbytkem rozlišení výsledného snímku, takže to celé samozřejmě ztrácí smysl. Ale důležité je vědět, že to jde.

b) Má smysl používat na zrcadlovkách s DX snímači objektivy pro plnoformátové zrcadlovky?

Ano. Pořídil jsem malý test. Úhel záběru je na obou snímcích prakticky totožný, ale podívejme se na následující ukázky: vlevo je snímek pořízený Nikonem D7100 a objektivem 18-140 DX a vpravo snímek též Nikonem D7100, ale s objektivem 24-70 pro plnoformátové snímače (nastavena ohnisková vzdálenost 24 mm, tedy po přepočtu - násobení crop faktorem, odpovídá úhel záběru ohnisku 36 mm):

Snímky je jeví jako totožné (v této velikosti to samozřejmě ani jinak vypadat nemůže), ale podívejme se na výřezy:
Jedná se sice výřezy odpovídající rozměru fotografie cca 1,6 x 1 metr, ale zvýšena ostrost u snímku pořízeného objektivem 24-70/2,8 je patrná v tomto zvětšení na první pohled. Ano, vím porovnáme zde trochu kvalitativně i cenově různé objektivy - ale otázkou bylo, zda má použití FF objektivů na DX snímačích smysl, či nikoliv - otázku ceny si musí vyřešit každý sám. Stejná situace je i u použití teleobjektivů - profi teleobjektivy pro formát DX se prakticky nevyrábí (tím mám na mysli teleobjektivy s označením DX - nepočítám objektivy 55-200 DX, 55-300 DX, 18-200 DX, 18-300 DX). Takže pokud chcete kvalitní teleobjektiv s dobrou světelností, stejně skončíte u objektivů určených pro plnoformátové snímače. Další vlastností obrazu, zvláště u širších ohnisek, je distorze obrazu a soudkové či poduškovité zkreslení. Podívejte se na následující dva výřezy z okraje obrazového pole, kde je distorze u objektivu 24-70 při použití na D7100 prakticky nulová.
Další vada objektivů je vinětace, čili ztmavení rohů snímku - zde ovšem ukázkou nemohu sloužit, protože objektiv 18-140 na ohnisku 24 a cloně 6,3 prakticky žádnou vinětaci jako na potvoru nemá. Ve srovnání s konkurenty mi vyšel tento objektiv v testech velmi, velmi dobře. Celý test si můžete přečíst zde. Ukázky jsou fotografovány na ohnisku 24 mm, tedy přepočtené ohnisko je u obou objektivů stejné, tedy 36 mm.

Pokud byste zatoužili si pořídit ke své zrcadlovce s DX snímačem to nejlepší ze stáje Nikon, potom doporučuji následující objektivy pro FF:

"hvězdnou pěchotu" 1
Nikkor 14-24/2,8 (pokryjete po přepočtu ohniska 21-36 mm, nelze na něj nasadit filtr, vypouklá přední čočka)
Nikkor 24-70/2,8 (pokryjete po přepočtu ohniska 36-105 mm, průměr filtru 77 mm)
Nikkor 70-200/2,8 (klidně starší verzi VR I, pokryjete ohniska 105 - 300 mm, průměr filtru 77 mm)

"hvězdnou pěchotu" 2 - levnější
Nikkor 16-35/4 (skladnější varianta s výbornou optickou a možností nasadit filtr s průměrem 77 mm)
Nikkor 24-120/4 (filtr 77 mm)
Nikkor 70-200/4 (nebo též velmi dobrý a levnější 70-300/4,5-5,6, filtry 67 mm)

Odkazy na testy většiny výše uvedených objektivů najdete zde.

Výhodou všech těchto objektivů je také to, že s výjimkou 14-24/2,8, na kterou nejde nasadit vzhledem k vypouklé čočce žádný filtr a objektivů 70-300/4,5-5,6 a 70-200/4 mají všechna ostatní sklíčka průměr filtru 77 mm - na teleobjektivy se stejně prakticky filtry nepoužívají, takže jiný průměr nevadí - a pokud se používají, tak většinou jen filtr UV jako ochrana předních čočky objektivu - a ty se zase nepřendávají).

Zkrátka pořízením kvalitních objektivů na plnoformátové zrcadlovky docílíte při jejich použití na APS-C snímačích vynikající ostrost obrazu, nulovou vinětaci a prakticky nulovou neostrost v okrajových částech snímku. Počáteční investice bude sice podstatně větší, ale pokud byste se někdy rozhodli přejít na zrcadlovky s FF snímačem, tak aspoň už budete mít objektivy a nebudete muset se ztrátou prodávat DX objektivy:).

Na celou situaci se můžeme ale také podívat naopak. Pokud již máte objektivy na plnoformátové snímače a FF zrcadlovku, může být třeba fotoaparát Nikon D7100 vhodným přístrojem místo pořízení telekonvertoru - má trochu vyšší přiblížení než telekonvertor Nikon 1,4x (který stojí 11.500). Když si jeho cenu odečtete od těla D7100, které dnes stojí necelých 30.000,- Kč, máte náhradní kvalitní tělo za 20 tisíc. Obraz ve spojení s D7100 bude výrazně kvalitnější než při použití telekonvertoru (telekonvertor podává dobré výsledky pouze na objektivech s pevnou ohniskovou vzdáleností, od pevné 200 mm výše, jejichž cena se ovšem již počítá v desítkách a stovkách tisíc Kč).

Pozn.: na mých cestách se velice osvědčila kombinace fotoaparátů D800 a D7100 s výše uvedeným objektivy z "hvězdné pěchoty", pouze objektiv 70-200 nahrazuji někdy při cestách do zahraniční podstatně lehčím, menším a opticky vynikajícím objektivem 70-200/4 a objektiv 14-24/2,8 nahrazuji objektivem 16-35/4 (je opět menší, lehčí, se stabilizací a jde na něj nasadit polarizační filtr). Objektiv 24-70 mám standardně umístěný na D800 a 70-200 na D7100. A pokud by jeden z fotoaparátů přestal fungovat, mohu jej vždy úspěšně nahradit tím druhým.

Doplněno 2.5.2014

Minulý týden mi volal jeden fotograf a sdělil mi následující:

"V některých svých recenzích se zmiňujete, že nejlepší telekonvertor pro fotoaparát D800 je fotoaparát D7100. Myslím si, že to není pravda. Fotoaparát D7100 má 24 mil. bodů, fotoaparát D800 má 36 mil. bodů, tedy 1,5x více. Crop faktor (=faktor prodloužení ohniskové vzdálenosti) je u DX snímačů (který má D7100) také 1,5. Z toho tedy vyplývá, že výřezem ze snímku pořízeného D800, který bude odpovídat 1,5 násobku ohniskové vzdálenosti, musím dosáhnout stejné kvality, tj. stejného počtu bodů."

Úvaze nelze upřít, že na první pohled vypadá logicky. Sdělil jsem dotyčnému, že tomu tak není a slíbil, že dodám názornou ukázku. Zde je.

Výchozí stav: Fotoaparáty Nikon D800 a D7100, oba se stejným (totožným) objektivem Nikkor 24-70/2,8. S oběma fotoaparáty byl pořízen na clonu 8 stejný snímek do formátu RAW s jeho následným uložením programem Capture NX2 do JPG v plné kvalitě - všechny parametry převodu nastaveny na "neutrál", u obou fotoaparátů naprosto stejně. U obou snímků byla na objektivu nastavena ohnisková vzdálenost 24 mm. Výchozí snímky vypadají následovně (na kliknutí originál JPG):
 

D800 originál - 7360 x 4912 bodů	D7100 originál - 6000 x 4000 bodů

Ze snímků je jasně patrný vliv crop faktoru. Snímek z D800 odpovídá ohnisku 24 mm, snímek z D7100 odpovídá přepočtené ohniskové vzdálenosti 36 mm.

Pokud promítneme snímek z D7100 do snímku pořízeného D800, bude výřez vypadat následovně (promiňte mi, neměl jsem vodováhu:

Nyní již zbývá jenom pořídit ze snímku z D800 stejný výřez, který odpovídá snímku, pořízenému D7100. Oba snímky jsem mírně doostřil, asi tak, jak bych to udělal před tiskem - na proklik opět plné rozlišení JPG:

Výřez z D800 doostřeno - 4764 x 3176 bodů = cca 15 mil. bodů	Originál D7100 doostřeno - stále 24 mil. bodů

Takto zmenšené vypadají oba snímky samozřejmě stejně (což byl záměr). Ale na první pohled je patrný rozdíl v počtu bodů - viz záhlaví tabulky - zatímco výřez ze snímků pořízeného D800 tak, aby odpovídal úhlu záběru D7100 má cca 15 mil. bodů, snímek pořízený D7100 má stále svých 24 mil. bodů. Lze označit tento rozdíl v počtu bodů za významný? Uvidíme.

Nejprve s podíváme, jak to vypadá, když si oba snímky na obrazovce zobrazíte v poměru 1:1 (vlevo D7100, vpravo D800)

Je až překvapivé, jak je tento rozdíl na obrazovce malý - jeden by řekl, že rozdíl skoro 10 mil. bodů bude znát podstatně výrazněji. Není tomu tak. Až budete někde číst, že majitelé D3(s) tvrdí, že kvůli rozlišení nemá smysl přecházet na D4(s), protože navýšení počtu bodů o 6 mil. nemá význam, budete jim věřit.

Výřez z D800 1:1	Stejný výřez z D7100 1:1

Z výše uvedeného je patrné, že počáteční úvaha o vztahu crop faktoru a rozlišení ve vztahu k fotoaparátům D800 a D7100 není správná, tj. nárůst počtu bodů na snímači 1,5x neodpovídá crop faktoru APS-C snímače 1,5x - výřez ze snímků pořízeného D800 tak, aby odpovídal úhlu záběru D7100 představuje rozdíl v rozlišení cca 9 mil. bodů. Jedna věc je ovšem teorie a druhá praxe. Výše uvedené výřezy jsou, zdá se, ostré (či neostré) zcela stejně. Tento rozdíl ovšem mluví ve prospěch D7100, protože při stejné ostrosti je možné udělat větší fotografii, resp. obsahově stejný výřez s větším počtem bodů nebo větší výřez se stejným počtem bodů. Budeme-li uvažovat s velkoformátovým tiskem v kvalitě 300 dpi, bude delší strana výřezu ze snímku pořízeného D800 a odpovídajícího úhlu snímku pořízeného D7100 ... 4764/300*2,54 = 40 cm, kdežto originální snímek z D7100 bude odpovídat delší straně tisku ... 6000/300*2,54 = 50 cm. Nezdá se to mnoho, ale pokud dopočítáme i druhý rozměr fotografie, dostaneme v prvním případě fotografii rozměru 40 x 27 cm a ve druhém případě 50 x 33 cm. Ačkoliv se to nezdá mnoho, odpovídá to poměrově následujícímu obrázku:

A tento poměr již významný být může.

Se zvyšujícím se počtu bodů na snímači posledních digitálních zrcadlovek je třeba mít na paměti, že vzhledem k hustotě bodů na snímači narůstají i nároky na objektivy. Snímač APS-C u Nikonu D7100 má rozměry 23,5 x 15,6 mm - pokud vezmeme počet bodů v delším rozměru, tj. 6000, vyjde nám na 1 mm 255 bodů! Rozlišovací schopnost objektivu (jeho optická kvalita) tedy musí této hustotě bodů odpovídat. Rozlišovací schopnost je vzdálenost dvou bodů ležících vedle sebe, které po zobrazení daným objektivem rozeznat jako oddělené. Ve fotografické branži je u objektivů ustálený pojem rozlišitelnosti čar/1mm - což je analogie body/mm. Za dob fotografování na kinofilm byla udávána rozlišovací schopnost dobrých objektivů 80-110 čar/mm a udávalo se, že nejkvalitnější film je schopen rozlišit 200 čar/mm. V současné době se tento údaj u objektivů takto neuvádí, protože problematika je posuzováno mnohem komplexněji podle tzv. MTF křivek - více např. zde, odkud si dovolím citovat poslední odstavec, který se mi hrozně líbí:

Výkonnost objektivu a další informace


Výkonnost a kvalita objektivu je charakterizována nejen křivkami MTF, protože kvalitu obrazu snižují mimo jiné barevné vady. Křivky MTF jednotlivých výrobců nelze jednoduše porovnávat, protože se využívají různé metodiky a vstupní parametry měření. Úroveň doostření obrazu, které je standardně aplikováno fotoaparátem na pořízené snímky, je u různých výrobců odlišná a ovlivňuje výsledný kontrast obrazu a tím i výsledné získané křivky MTF.

Proto pořád zbývá jediné - pokud budete chtít opravdu využít rozlišení snímače APS-C 24 mil. bodů, budete potřebovat opravdu kvalitní objektivy, nejlépe objektivy s pevnou ohniskovou vzdáleností, které jsou lidově řečeno "nejostřejší". Bohužel, v oblasti teleobjektivů jsou také nejdražší. Pokud se jedná o teleobjektivy typu "zoom", mám nejlepší zkušenosti s Nikkory 70-200/2,8 a 70-200/4, kterým je např. pořízen i snímek níže. I když je na delším ohnisku při použití D7100 přepočtené ohnisko 300 mm, bude stále většinou platit "na ptáky jsme krátký". Takový pelikán, plameňák či volavka - to s těmito ohnisky s odřenýma ušima ještě jde, ale na menší zvířátka je třeba si pořídit jiný kalibr (od 500 mm výše). V současné době je očekáván nový přírůstek do kategorie teleobjektivů - objektiv Tamron 150-600/5,0-6,3 za "lidovku" cca 32.000,- Kč. Ačkoliv se to nepoučenému může zdát mnoho, je na trhu zatím pouze jeden srovnatelný objektiv Sigma 105-500/5.0-6,3 za 30.000,- Kč. Tento očekávaný Tamron je k datu tvorby tohoto článku k dispozici pouze pro bajonet Canon (ačkoliv ani to ne, protože po jeho uvedení na trh byl okamžitě vyprodán a výroba krutě nestíhá poptávku). Objektiv je určen pro plnoformátové snímače a po jeho nasazení na D7100 získáte přepočtené ohnisko 900 mm na cloně 6,3, což věru není špatné. Jakmile bude k dispozici pro bajonet Nikon, můžete na těchto stránkách očekávat jeho test (možná i v porovnání se Sigmou 150-500).

Další snímky, všechny pořízené fotoaparáty Nikon D800 a D7100 a to výhradně s objektivem Nikkor 70-200/4, můžete najít zde.