Migawka elektroniczna a mechaniczna – poznaj różnice z aparatem FujiFilm X-T20

Migawka mechaniczna pozwoliła naświetlać materiał światłoczuły wielu pokoleniom fotografów. W erze cyfrowej entuzjaści malowania światłem otrzymali nowe narzędzie – migawkę elektroniczną. Jest ona powszechnie wykorzystywana w smartfonach, aparatach kompaktowych, a także w trakcie rejestrowania wideo. Stosowana jest także w niektórych modelach bezlusterkowców. Warto więc poznać zasady działania migawki elektronicznej i korzyści, które daje to rozwiązanie. Ponadto to dobry moment, aby zastanowić się nad tym, czy migawka mechaniczna jest jeszcze potrzebna? Pomoże w tym aparat FujiFilm X-T20, który ma na wyposażeniu zarówno migawkę mechaniczną, jak i elektroniczną, co pozwala mu na wykorzystanie potencjału obydwu technologii.

Pytanie zadane we wstępie do tego artykułu jest nieco przewrotne. Zanim przejdę do omawiania zasady działania migawki elektronicznej, to chciałbym podkreślić, że obydwie technologie – zarówno mechaniczna, jak i elektroniczna – mają swoje plusy i minusy, które sprawiają (przynajmniej na razie), że obydwa rozwiązania świetnie się uzupełniają. Z tego powodu producenci zaawansowanych aparatów nie stawiają tylko na jedną opcję. FujiFilm X-T20 oferuje tryb, w którym automatycznie dobiera rodzaj stosowanej migawki, co uwzględnia różnorodność zastosowań. Czas więc omówić wady i zalety omawianych technologii, co nomen omen pomoże naświetlić te różnice.

Migawka elektroniczna – zasada działania

Tradycyjne rozwiązanie, jakim jest migawka mechaniczna (szczelinowa), zakłada czasowe odsłonięcie materiału światłoczułego przez pierwszą kurtynę i zasłonięcie przez drugą tak, aby dostarczyć porcje światła. W przypadku matryc jest ono w międzyczasie rejestrowane przez poszczególne piksele. Działanie matrycy elektronicznej zakłada rezygnację z mechanicznego odsłaniania sensora, a jedynie zastosowanie sczytywania danych przez piksele. „Odczyt” ten odbywa się liniowo – matryca wiersz po wierszu gromadzi informacje o padającym na nią świetle.

Powyższa animacja przedstawia zasadę działania migawki mechanicznej szczelinowej. Stopniowanie czasów naświetlania następuje od lewej do prawej. W przypadku migawki elektronicznej wygląda to dosyć podobnie, aczkolwiek rolę szczeliny odgrywają poszczególne rzędy pikseli. Różnicę stanowi również fakt, że wszystkie piksele pozostają odsłonięte do czasu zakończenia ekspozycji.

Opisany przeze mnie powyżej system to tzw. migawka elektroniczna postępowa. Oprócz tego istnieją jeszcze globalna i hybrydowa. Pierwszy typ działa na zasadzie sczytywania informacji ze wszystkich pikseli jednocześnie, co niestety jest dużo bardziej wymagające technologicznie, stąd stosowane w małej liczbie aparatów. Z pewnością w przyszłości zagości powszechnie w aparatach cyfrowych, co przywróci zasadność mojego pytania o los migawki mechanicznej. Technologia hybrydowa łączy w sobie migawkę elektroniczną i mechaniczną, rozpoczynając ekspozycję w oparciu o pierwszy typ, natomiast przerywając ją za pomocą mechanizmu. Funkcja ta jest nazywana trybem elektronicznej pierwszej kurtyny.

Migawka elektroniczna – plusy i minusy

Migawka elektroniczna nie służy jedynie pokazowi kunsztu inżynierów, ale przede wszystkim daje fotografom realne korzyści. Do głównych zalet zaliczają się: ultrakrótkie czasy naświetlania, bezgłośna praca i brak ruchomych elementów, które zużywają się w trakcie użytkowania aparatu (do czego dochodzi w przypadku migawki mechanicznej).

Czas naświetlania udostępniany przez migawki mechaniczne jest ograniczony przez ich konstrukcję. W najbardziej wydajnych modelach osiąga on „maksymalnie” 1/8000 s. Widać tutaj zdecydowaną przewagę migawki elektronicznej, która w przypadku aparatu FujiFilm X-T20 umożliwia ekspozycję z minimalnym czasem, wynoszącym aż 1/32000 s. Pozwala to na zamrożenie ruchu w sposób niedostępny dla tradycyjnych rozwiązań. Takie krótkie czasy dają jeszcze jedną korzyść – podczas fotografowania w ostrym, południowym świetle pozwalają na korzystanie z niskich wartości przysłony. W przypadku fotografowania w takich warunkach z przysłoną f/1.8 i z wykorzystaniem migawki mechanicznej konieczne byłoby zamocowanie filtrów szarych.

Poniżej prezentuję kilka przykładowych fotografii wykonanych aparatem FujiFilm X-T20 przy użyciu migawki elektronicznej z ultrakrótkimi czasami. Z powodu fotografowania w pochmurny dzień musiałem znacznie podnieść wartość ISO. Miałem do dyspozycji obiektyw stałoogniskowy FujiFilm Fujinon XF14 mm f/2.8 R, stąd mój wybór szybko poruszających się obiektów był nieco ograniczony. Nie wzbudziłem zaufania kawek, gawronów i srok, które zachowywały zbyt duży dystans ucieczki. Skierowałem więc aparat na gołębie. Migawka elektroniczna przypomniała mi o tym, co w fotografii najważniejsze – odkrywanie niezwykłych rzeczy w całkiem powszednich motywach. Nie inaczej było w przypadku gołębi, których skrzydła zafascynowały mnie swoją złożoną, ale i jednocześnie elegancką budową.

Niestety migawka elektroniczna nie jest pozbawiona wad. Tak jak wspomniałem w części teoretycznej odczyt danych z matrycy następuje liniowo (wiersz po wierszu). Naświetlenie każdej z linii odbywa się z czasem ustawionym przez użytkownika (np. 1/32000 s), jednakże zgromadzenie danych z całej matrycy trwa nieco dłużej. Oczywiście wciąż mowa tutaj o naprawdę krótkich ułamkach sekund, ale przy bardzo szybko poruszających się obiektach, różnice te mogą spowodować charakterystyczne zniekształcenia, nazywane m.in. rolling shutter. Efekt ten pojawia się również wtedy, gdy porusza się układ aparat-fotograf, co jest dostrzegalne fotografując smartfonem w pędzącym samochodzie czy pociągu.

Symulacja powstawania tzw. efektu rolling shutter.

Czas sczytywania danych z matrycy wprowadza również inne ograniczenie, które ujawnia się poprzez nierówne rejestrowanie sceny oświetlonej sztucznym źródłem światła. Ma to związek z tym, że np. lampy jarzeniowe migają podczas świecenia, co przy krótkich czasach (ogólnie można przyjąć, że około poniżej 1/180 s) ujawnia się tym, że „wiersze pikseli” są naprzemiennie naświetlone poprawnie i nieco niedoświetlone (siła tego efektu zależy od zastosowanego czasu ekspozycji i źródła światła). Nie zawsze ujawnia się to na fotografiach, ale trzeba mieć tę charakterystykę migawki elektronicznej na uwadze podczas planowania zdjęć.

Powrócę jeszcze do migawki elektronicznej globalnej i hybrydowej. W pierwszym przypadku jednoczesny zapis danych ze wszystkich pikseli eliminowałby problem rozmyć i niedoświetleń w świetle sztucznym. Jak już wspomniałem jest to jednak technologia, która dopiero za jakiś czas na stałe zagości w aparatach, w szczególności w budżetowych konstrukcjach. Migawka hybrydowa również jest pozbawiona efektu rolling shutter, jednakże ma ograniczenia migawki mechanicznej – dostępne czasy naświetlania obejmują jedynie jej graniczne możliwości (1/4000 s lub 1/8000 s).

Pomimo opisanych powyżej wad, korzyści płynące z korzystania z migawki elektronicznej przemawiają zdecydowanie za tym, aby stosować ją w codziennej praktyce (w szczególności, że w aparatach takich jak FujiFilm X-T20 można swobodnie korzystać również z migawki mechanicznej). Cechą, która zdecydowanie przemawia na korzyść migawki elektronicznej, jest brak ruchomych elementów. Daje to właściwie aż trzy istotne korzyści: bezgłośną pracę, nie podleganie amortyzacji i brak mikro drgań aparatu.

Migawka mechaniczna podczas przesuwania emituje dźwięk, który pomimo tego, że może być stosunkowo cichy, w niektórych sytuacjach bywa kłopotliwy. Mam tu na myśli przede wszystkim spektakle teatralne, wystąpienia publiczne, imprezy okolicznościowe czy fotografowanie zwierząt. Migawka elektroniczna nie emituje żadnego dźwięku, stąd pozwala zachować dyskrecję i nie zdradza, że ekspozycja została rozpoczęta, co przyda się także w fotografii ulicznej i portretowej, gdy nie chce się zwracać na siebie uwagę i zaburzać magię danej chwili.

Poruszająca się migawka mechaniczna dodatkowo wprowadza mikro drgania, które mogą wpływać na ostrość zdjęcia. Rzecz jasna są to naprawdę minimalne aberracje, jednakże w sytuacji, gdy zależy Ci na maksymalnie doskonałej ostrości, migawka elektroniczna przyjdzie z pomocą. Będzie przydatna podczas fotografowania na statywie z dłuższym czasem ekspozycji lub przy użyciu teleobiektywów. Wynika z tego, że migawka elektroniczna znajduje zastosowanie nie tylko w trakcie ultra krótkich czasów naświetlania.

Wykorzystanie migawki elektronicznej znacznie poszerza możliwości aparatu. Z jednej strony pozwala oszczędzić nieco migawkę mechaniczną, fotografować z pełną dyskrecją i zagwarantować sobie maksymalną ostrość obrazu, a z drugiej daje przyjemność korzystania z ultrakrótkich czasów naświetlania. Chociaż jeszcze boryka się z pewnymi ograniczeniami wynikającymi z niedoskonałości technologii, to aparaty łączące w sobie migawkę mechaniczną i elektroniczną stanowią znakomity kompromis.

A Ty korzystasz z migawki elektronicznej?