今日のおじさん、なに食べました? (仮)

妻の料理と、おじさんの毎日の記録です。ほんのり工学テイスト。

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デジイチ検証実験!~オリンパス手ブレ補正「微ブレ」問題
【今日の夕食】
 今日は会社を休みの日です。妻と娘(2歳10か月)とイトーヨーカドーに行き、買い物をして帰りました。
MC160437.jpg
OLYMPUS E-PM2+MZD45mmF1.8;90mm相当、F4.0、SS1/100、ISO500
★米飯

★かぼちゃポタージュ

★あじ開き
 久しぶりの干物です。味があって、身がしっかりしていて、たいへん美味でした。

★鶏そぼろ大根

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【今日のおじさん】デジイチ検証実験!~オリンパス手ブレ補正「微ブレ」問題
 今年9月に、初めての一眼レフ(ノンレフレックス)を買いました。いわゆる「ミラーレス一眼(レンズ交換式カメラ)」、オリンパス「PEN mini E-PM2」です。(ほぼ同世代のカメラに、E-PL5,E-PL6,E-P5,E-M5などがあります。)
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 今回は、このカメラE-PM2の「手ブレ補正」で生じることがあるとされる「微ブレ」について、検証実験をしました。


★オリンパスの「微ブレ」とは?
 オリンパスのデジタル一眼レフ(ミラーレス)には、撮像素子をシフトさせて手ブレを補正する「ボディ内手ブレ補正」が搭載されています。しかし、オリンパスのデジイチに関するクチコミ情報を見ると、手ブレ補正における「微ブレ」という事象が、しばしば問題になっているようです(例えば、[1])。
 「微ブレ」とは何か、明確な定義はないようなのですが、例えば[1]によれば、「手ブレ補正をOnの状態で中速シャッター速度(1/100~1/250秒程度)で撮影すると微ブレが発生する問題」とあります。特定シャッター速度で、手ブレ補正の効果が十分に得られない、ということのようです。
 「微ブレ」には、以下のような特徴があるようです。
 ・手ブレ補正がオンの場合に発生する。
 ・特定シャッタースピード(1/100~1/250くらい)で発生しやすい。
 ・状況によって、生じたり生じなかったり、再現性が低い。
 ・手ブレ補正オンよりも、オフのほうがブレが小さくなることがある。

 この「微ブレ」の有無については、議論があるようで、「存在する」とする一派と、「存在しない」とする一派とが、対立しているようです。また、その原因は「センサーの誤作動」、「制御アルゴリズムの不十分」、「シャッターが切れるときの衝撃力」、「撮像素子の拘束が不十分」など、諸説あります。しかし、決め手に欠けるのが現状のようです。

[1]価格ドットコム; 中速シャッター速度での微ブレ問題はE-M1では解消していますか?
http://bbs.kakaku.com/bbs/K0000575054/SortID=16806185/#tab


★通常撮影での手ブレ補正の効果
 私は、これまで「微ブレ」について気になったことはありません。しかし、「微ブレ」問題については興味があるので、実験で調べてみることにしました。

 実験の前に、通常撮影時の、手ブレ補正の効果を示しておきます。下の写真は、手ブレ補正オン(S-IS1モード=2軸補正)とオフの場合の、撮影結果の比較です。シャッタースピードは遅めの、1/10です。立った状態で、カメラを両手で構えて撮影しました。(この比較の詳しい内容は、→こちらの記事。)
a)手ブレ補正=オン
SS10os_a.jpg
b)手ブレ補正=オフ
SS10bure_a.jpg
 上の2枚の写真を比較すれば、手ブレ補正の効果は明瞭です。とても強力な手ブレ補正機能に思えます。ほんとうに、「微ブレ」のような問題が生じるのでしょうか。


★「微ブレ」を調べる実験
 「微ブレ」は、手ブレ補正のための制御系の誤動作が原因では、という説があります。この説を検証するために、次のような実験を行いました。

 使用機材は、次の通りです。
 ・カメラ:オリンパス E-PM2(ミラーレス一眼レフ)
 ・レンズ:オリンパス M.ZUIKO DIGITAL 45mm F1.8(単焦点レンズ)

 まず、下のように、カメラを三脚に固定しました。手ブレ補正が誤動作するのならば、手ブレがない状態でも、ブレが生じる可能性がある、と考えたためです。三脚は、次の2通りの状態にしました。
a)脚を縮めた場合(写真左)
b)脚を伸ばした場合(写真右)
20131216z2.jpg20131216z1.jpg

 カメラの設定は、次の通りです。
 ・撮影モード    :シャッタースピード優先オート
 ・ISO感度    :ISO200
 ・シャッタースピード:SS=1/30、1/160、1/500 の3通り
 ・手ブレ補正    :オン、オフ の2通り
 ・撮影枚数     :各条件で3枚を連続撮影
           (撮影間隔1秒のセルフタイマーを使用)
 ・画像サイズ    :4608×3072ピクセル、圧縮率1/4
            (アスペクト比3:2の最大ピクセル数)

 以上の条件で、撮影を行い、結果を比較しました。
 被写体はクリスマスツリー、被写体までの距離は約1mです。ピントは、オートフォーカスで画面中央に合わせています。なお、a)三脚を縮めた場合と、b)三脚を伸ばした場合は、別の日の別の時刻に撮影しています。いずれも、太陽光の下での撮影です(ISO感度を低くしたかったため)。


★撮影結果
 撮影結果を、下表に示します。各条件で3枚ずつ撮影しましたが、結果がほぼ同じだったため、各3枚目を抜き出して比較することにしました。サイズを縮小したため、この写真では違いは分かりません。

a)三脚を縮めた場合
SS手ブレ補正あり手ブレ補正なし
1/30g5_S030_3.jpgg6_S030_3.jpg
1/160g5_S160_3.jpgg6_S160_3.jpg
1/500g5_S500_3.jpgg6_S500_3.jpg

b)三脚を伸ばした場合
SS手ブレ補正あり手ブレ補正なし
1/30ga1_S030_3.jpgga2_S030_3.jpg
1/160ga1_S160_3.jpgga2_S160_3.jpg
1/500ga1_S500_3.jpgga2_S500_3.jpg



★等倍写真での比較
 違いが明瞭になるように、中央部の480×480ピクセルを、等倍で抜き出しました。以下に比較します。

a)三脚を縮めた場合
 最初に、a)三脚を縮めた場合、です。
a-1)SS=1/30、F=9.0、手ブレ補正あり
g5on_S030_3.jpg

a-2)SS=1/30、F=9.0、手ブレ補正なし
g6off_S030_3.jpg

a-3)SS=1/160、F=4.0、手ブレ補正あり
g5on_S160_3.jpg

a-4)SS=1/160、F=4.0、手ブレ補正なし
g6off_S160_3.jpg

a-5)SS=1/500、F=2.5、手ブレ補正あり
g5on_S500_3.jpg

a-6)SS=1/500、F=2.5、手ブレ補正なし
g6off_S500_3.jpg

 同一シャッター速度で、手ブレ補正の有無で比較しましたが、私には、まったく違いが分かりませんでした。いずれの画像も、「ブレ」は確認できませんでした(目が肥えた人が見れば、ブレが見えるのかもしれませんが)。この結果から、三脚でしっかりと安定して固定された状態であれば、シャッタースピードによらず、「手ブレ」も「微ブレ」も発生しない、と結論しておきます。
 なお、シャッタースピードが速い場合(SS=1/500)、ピントが合っていない箇所で、ブレのようなものが目立ってきます。しかしこれは、シャッタースピードが速いときには絞りが開放側になって(F値が小さくなって)、被写界深度が浅くなったためと思われます。すなわち、「ブレ」ではなく、「ボケ」です。


b)三脚を伸ばした場合
 次に、三脚を伸ばした場合です。三脚を縮めた場合に比べて、ブレが生じやすい条件と言えます。

b-1)SS=1/30、F=7.1、手ブレ補正あり
ga1on_S030_3.jpg

b-2)SS=1/30、F=7.1、手ブレ補正なし
ga2off_S030_3.jpg

b-3)SS=1/160、F=3.2、手ブレ補正あり
ga1on_S160_3.jpg

b-4)SS=1/160、F=3.2、手ブレ補正なし
ga2off_S160_3.jpg

b-5)SS=1/500、F=1.8、手ブレ補正あり
ga1on_S500_3.jpg

b-6)SS=1/500、F=1.8、手ブレ補正なし
ga2off_S500_3.jpg

 今度は、先ほどとは、様子が異なります。いくつかの画像で、「ブレ」が観察できました。シャッタースピードが1/30と1/160で、同程度のブレ(ブレ幅=6~7ピクセル程度)です。また、左右のブレに比べて、上下方向のブレが顕著なように見えます。しかし、シャッタースピードが速い1/500では、目だったブレは見えません。
 手ブレ補正オフでは、実際のブレを反映した写真が撮影されているはずです。したがって、このブレは、三脚の設置が不安定なことによる、「手ブレ」ならぬ「三脚ブレ」であると思われます。なぜ「三脚ブレ」が生じるのかは、分かりません。三脚が不安定で、常に僅かに揺れているのかもしれませんし、シャッターの動作による「シャッターショック」が原因かもしれません。セルフタイマーを用いているので、シャッターボタンを押す操作によるブレではないはずです。しかし、ボタンを押したときの振動が、減衰しきらずに残っている可能性はあります。
 シャッタースピードが速いときにブレが小さいのは、露出時間が短いために、動いているものが止まって見える効果によるものと思われます。素直な結果ではあります。


★「微ブレ」発見か!?
 そして、注目せねばならないのは、シャッタースピード1/30と1/160で見られるブレについて、手ブレ補正のオン・オフにかかわらず、ブレの大きさがほぼ同じ点です。このことは、すなわち、今回のブレに関しては、「手ブレ補正機構の効果がない」ことを示しています。
 なぜ、手ブレ補正効果が得られないのかは、分かりません。推定される原因としては、①振動の周波数がセンサの応答周波数を超えている、②振動の周波数が駆動系の応答周波数を超えている、などが考えられます。すなわち、振動が速すぎて、制御系が追いつけないのでは、と思われます。もともと「手ブレ補正」は、手持ち撮影時の、比較的ゆっくりとしたブレを相手にするものと考えられます。三脚で固定したときのブレは、ゴツゴツした高い周波数のブレなので、制御系が対応できない可能性はあります。なお、このカメラE-PM2の説明書によると、三脚使用時は手ブレ補正をオフにすることが推奨されています。三脚固定状態では、手ブレ補正が不十分であることを、オリンパスは認識しているのかもしれません。

 今回観察されたブレが、問題となっている「微ブレ」なのかもしれません。ただし、「微ブレ」の特徴のひとつとされる、「手ブレ補正がオフのときよりもブレが大きくなる」という現象は、確認できませんでした。確認できたのは、「手ブレ補正オンでも補正されないブレ」です。
 また、このブレについては、シャッタースピードが速くなるほどブレが小さくなる、という、素直な結果でした。「微ブレ」を特徴づけるとされる、「特定シャッタースピードでブレが顕著になる」という現象は、確認できませんでした。

 今回のブレについて、定量的な考察を進めることは、興味のあるところです。またの機会に、別の記事にしたいと思います。


★まとめ
 オリンパスの手ブレ補正の問題とされる、「微ブレ」を検証しました。三脚を使用した撮影実験で、以下を確認しました。

a)三脚の脚を縮めた、安定した固定状態
 ・手ブレ補正のオン・オフに関わらず、画像のブレは確認できなかった。

b)三脚の脚を伸ばした、やや不安定な固定状態
 ・手ブレ補正のオン・オフに関わらず、ブレの程度は同様だった。
 ・シャッタースピード1/30、1/160でブレが生じた。
 ・シャッタースピード1/500では、目だったブレは見えなかった。

 条件bにおいては、「手ブレ補正オンでも、ブレを補正できない」という現象を確認できました。これが、「微ブレ」の正体かもしれません。すなわち、オリンパスの手ブレ補正機構においては、特定の条件のブレについて、手ブレ補正効果が小さい、という問題があるのかもしれません。ただし、通常の撮影をしている限り、このようなブレが気になったことは、私は一切ありません。

 また、今回のブレについては、「手ブレ補正オンで、オフよりブレが増す」、「特定シャッタースピードで顕著になる」といった、「微ブレ」の特徴とされる現象は、認められませんでした。今回確認された現象が「微ブレ」であるかどうかは、不明なままです。


 「微ブレ」問題については、引き続き検証します。→こちらの記事。


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