Rozdzielczość

Testy rozdzielczości przeprowadzamy na podstawie zdjęć tablicy ISO1223, które są robione dla różnych długości ogniskowych i różnych wartości przysłony. Następnie dokonujemy obliczeń zarówno dla centrum, jak i brzegu kadru. Wyniki prezentujemy w postaci wartości funkcji MTF50. Tradycyjnie pomiarom podlegały zarówno pliki JPEG, jak i surowe pliki RAW.

Na początek przyjrzyjmy się porównaniu trzech aparatów, które posiadają innej wielkości matrycę, inną rozdzielczość, a przez to inne limity dyfrakcyjne:

----- R E K L A M A -----

Wyniki w osi OY podane są w liczbach linii na wysokość kadru, jako że celem tego porównania nie jest badanie jakości matrycy, a całego toru rejestracji obrazu – od obiektywu po matrycę. Przypomnijmy, że wyliczony teoretyczny limit dyfrakcyjny Canon osiąga przy przysłonie f/6, Sony f/3, a Panasonic f/2. Ugięcie wykresów obserwujemy w okolicach większych przysłon, ze względu na to, że pozostałe wady optyczne osiągają swoje minimum ok 1 EV dalej. Jednak chcielibyśmy zwrócić uwagę na fakt, że wszystkie trzy aparaty uzyskują podobne maksima rozdzielczości. Oczywiście w pewnych zastosowaniach będą ważne różnice jednostkowe, jednak dla większości z użytkowników pozostaną one bez znaczenia. Ten wykres pokazuje też (gdy obserwujemy tylko rozdzielczość w centrum kadru), że z wymienionych trzech modeli otrzymamy dane o zbliżonej podatności na dalszą obróbkę w komputerze.

Przejdźmy teraz do analizy optyki aparatu RX100. Zacznijmy od wyników otrzymanych dla plików RAW z centrum kadru.

Na początek drobna uwaga dotycząca procedury. Standardowo wykonujemy serię minimum 10 zdjęć dla każdej z dostępnych wartości przysłon. Z tak wykonanych fotografii wybieramy jedną o najlepszej jakości do dalszej analizy.

W wypadku RX100 rozrzut jakościowy był dość spory jak na warunki studyjne. Nie jest to powiązane z błędnie działającym układem autofokusu, raczej z „chybotliwą” konstrukcją obiektywu (na scenę wchodzi astygmatyzm, o którym napiszemy za chwilę), a objawia się nierównomiernością w rozkładzie wyników MTF: raz centrum ostrości przypadało na osi obiektywu, kiedy indziej po jego prawej lub lewej stronie.

Jak widać na powyższym wykresie, testowany aparat osiąga najwyższą rozdzielczość dla przysłon f/4 oraz f/5.6 dla krótkich i średnich wartości ogniskowych. Po ustawieniu obiektywu w pozycji szerokiego kąta, czyli 10.4 mm, zauważamy, że pracuje on bardzo nierówno, uzyskując niskie wyniki dla maksymalnie otwartej przysłony. Przy wysunięciu maksymalnym obiektywu, czyli ogniskowej równej 37.1 mm, rozdzielczość obrazu spada o 200 linii i właściwie niewiele zmienia się w zależności od użytej przysłony.

Kilka słów należy też poświęcić samemu wynikowi maksymalnemu, czyli 1620 LWPH. Biorąc pod uwagę rozdzielczość matrycy, wynoszącą 5472×3648, możemy stwierdzić, że otrzymane wyniki są przeciętne. Maksymalna rozdzielczość Canona G1 X o bardzo podobnych parametrach wynosi 1750 LWPH.

Spójrzmy na przebiegi funkcji MTF dla składowych poziomej (lewy wykres) i pionowej (prawy) dla plików RAW:

10.4 mm
19.3 mm
37.1 mm

Zauważmy, że nie występuje dysproporcja pomiędzy poszczególnymi składowymi, co dowodzi symetryczności zastosowanego filtra dolnoprzepustowego. Warto też odnotować brak oznak wyostrzania surowych plików.

Spójrzmy teraz na zachowanie się obiektywu na brzegu kadru.

Od razu rzuca się w oczy różnica pomiędzy centrum oraz brzegiem wynosząca około 300 linii. Oznacza to, że jakość obrazu na brzegu nie zachwyca. Tu porównanie z Canonem G1 X jest dla Sony miażdżące. Okazuje się, że obiektyw zastosowany w aparacie Sony niezależnie od użytej ogniskowej daje obraz ostry w centrum kadru i miękki na jego bokach.

Poniżej zamieszczamy wyniki pomiaru rozdzielczości przeprowadzonego na plikach JPEG, które wykonaliśmy z wyostrzaniem ustawionym na minimalną wartość. Wykresy prezentują wyniki dla centrum i brzegu kadru.

Zarówno w centrum jak i na brzegu kadru wyniki notowane dla plików JPEG są wyraźnie lepsze niż w wypadku RAW-ów. Oznacza to, że nawet na minimalnym poziomie proces wyostrzania JPEG-ów jest dość wyraźny. Na zakończenie tej części rozdziału prezentujemy wycinki zdjęć tablicy testowej (w formacie JPEG) w skali 1:1 z okolic centrum kadru dla maksymalnej i minimalnej rozdzielczości.

10.4 mm f/5.6	19.3 mm f/11

Aberracja

Aberracja chromatyczna w aparacie RX100 nie stanowi większego problemu. Pliki JPEG wykazują największy poziom tej wady dla najkrótszej ogniskowej i otwartej przysłony – wówczas osiąga ona wartości średnie, ale po delikatnym przymknięciu przysłony wraca do wartości niskich. Dla dłuższych ogniskowych jest jeszcze lepiej, bowiem zarówno przy 19.3 jak i 37.1 mm aberracja chromatyczna utrzymuje się na poziomie znikomym.

Przypomnijmy, że w naszej ocenie wartości aberracji wykraczające ponad 0.15% są uznawane za bardzo silne i widoczne na zdjęciach. Powyżej 0.8% uznajemy je za umiarkowane, a powyżej 0.04% za nieznaczące. Poniżej 0.4% możemy potraktować aberrację jako znikomą, czyli trudno dostrzegalną.

Wiadomym jest, że w dobie cyfrowej obróbki sygnału dużo łatwiej korygować wady obiektywu, implementując specjalny algorytm, niż poświęcać czas na konstrukcję optyczną. Często producenci decydują się na kompromis, próbując konstruować jak najmniejszy obiektyw, który nie będzie pozbawiony wad, a ciężar ich korekcji przerzucić na proces tworzenia plików JPG. Taką sytuacje mamy też tutaj: aparat RX100 wyposażony jest w stosunkowo niewielkich rozmiarów obiektyw, zatem zachodzi podejrzenie, że wyniki uzyskane podczas badania plików JPG nie odzwierciedlają jakości optyki tego aparatu. Warto więc przyjrzeć się plikom RAW.

Okazuje się, że niezależnie od użytej kombinacji ogniskowej i przysłony aparat plasuje się w zakresie wartości wady, który określamy mianem „niska”. Z jednej strony należy pochwalić konstruktorów za utrzymanie aberracji chromatycznej w ryzach, z drugiej jednak wnikliwy obserwator zauważy dużą dysproporcję między wynikami dla plikach RAW i JPEG przy szerokim kącie i otwartej przysłonie. W tym wypadku widzimy, że dla plików JPG aparat osiąga wyniki gorsze niż dla surowych danych. W dalszej części tego rozdziału pokażemy, co może być przyczyną tego zjawiska. W tabelce poniżej prezentujemy w skali 1:1 wycinki zdjęć tablicy testowej przedstawiające krawędzie czerni i bieli z najwyższym i najniższym poziomem aberracji chromatycznej według wyników otrzymanych dla surowych plików wywołanych programem dcraw.

10.4 mm f/1.8	19.3 mm f/4

Dystorsja

Spoglądając na prezentowane poniżej zdjęcia testowe wykonane w plikach JPEG, możemy odnieść wrażenie, że obiektyw zastosowany w tym aparacie jest niemal pozbawiony dystorsji i produkuje obrazy niemal pozbawione tej wady.

10.4 mm

20.2 mm

37.1 mm

Brak dystorsji w takich konstrukcjach obiektywów jest rzadkością. Biorąc pod uwagę ten fakt, a także wyniki pomiarów rozdzielczości i aberracji, z dużym zainteresowaniem przystąpiliśmy do analizy zdjęć testowych wykonanych w formacie RAW. Niestety, okazuje się, że prawdziwy wymiar tej wady jest – krótko mówiąc – monstrualny. Widać wyraźnie, że w wypadku 10.4 mm mamy do czynienia z bardzo dużą dystorsją beczkową, którą program Imatest oszacował na poziomie −11.2%. Spoglądając na znaczniki proporcji obrazu 3:2, zauważamy, jak daleko znajdują się one od brzegu kadru. Korekcja tak dużej dystorsji wymaga zatem sporego obszaru na brzegach kadru, który w efekcie jej działania tak naprawdę tracimy. Nasuwają się podejrzenia, że skoro dla pliku JPEG po korekcji ogniskowa odpowiada ekwiwalentowi 28 mm, to w rzeczywistości jest wyraźnie mniejsza. Aby zmierzyć dokładnie wartość kąta widzenia aparatu, najlepiej wykonać zdjęcie gwiaździstego nieboskłonu − jednak warunki pogodowe podczas testowania modelu nie były łaskawe i nie udało się takiego pomiaru przeprowadzić. Tym samym w kwestii realnej wielkości ogniskowej zmuszeni byliśmy poprzestać na podejrzeniu.

10.4 mm

20.2 mm

37.1 mm

Z powyższych przykładów wynika, że z poważną dystorsją beczkową mamy do czynienia jedynie na najkrótszej ogniskowej. Przy 20 mm poziom wady wynosi już tylko −1.9 %, a dla maksymalnej ogniskowej spada do −0.9%. Porównując te wartości z wynikami dla JPEG-ów, możemy przypuszczać, że dla dłuższych ogniskowych dystorsja prawdopodobnie nie jest nawet korygowana, gdyż różnice w uzyskanych wartościach mieszczą się w granicach błędu pomiarowego.

Kilka słów komentarza należy się też wywoływaniu zdjęć w programie Adobe Lightroom. Otóż otworzenie w nim fotografii w formacie RAW wykonanej na najkrótszej ogniskowej nie wykazuje żadnych oznak dystorsji (nawet gdy wyłączymy moduł korekcji obiektywu). By dojrzeć tę wadę, należy użyć programu, który nie modyfikuje zdjęcia, np. dcraw.

Koma i astygmatyzm

W aparacie RX100 koma jest korygowana dość dobrze: obraz diody ani w centrum ani w rogu kadru nie jest bardzo zniekształcony. Jedynie róg przy szerokim kącie wykazuje drobne cechy tej wady, choć nadal należy uznać ją za mało przeszkadzającą w realnym użytkowaniu.

10.4 mm centrum	10.4 mm róg
37.1 mm centrum	37.1 mm róg

Poziom astygmatyzmu dla modelu RX100 został oszacowany na 17%. To duża wartość, która może odpowiadać za niższe wyniki rozdzielczości, szczególnie na szerokim końcu. Dodatkowo może też potwierdzać naszą hipotezę odnośnie filigranowości obiektywu.

Winietowanie

Pomiary winietowania wykonaliśmy w pierwszej kolejności na plikach JPEG. Otrzymane przez nas wyniki prezentujemy w tabelce poniżej.

JPEG	10.4mm	37.1mm
f/1.8	18.1% (−0.577 EV)	—
f/2	19% (−0.608 EV)	—
f/2.8	18.2% (−0.579 EV)	—
f/4	16.9% (−0.534 EV)	—
f/4.9	—	20.4% (−0.659 EV)
f/5.6	16.9% (−0.534 EV)	18% (−0.571 EV)
f/8	—	14.6% (−0.456 EV)
f/11	—	14.3% (−0.444 EV)

Jak widać, dla plików JPEG winietowanie nie stanowi problememu. W całym spektrum ogniskowych i przysłon utrzymuje się na poziomie 0.5 EV. Co ciekawe, dla najkrótszej ogniskowej nie ma tendencji spadkowych, a pamiętając wyniki dystorsji, możemy podejrzewać, że następuje tu programowa redukcja tej wady. Wyniki aparatów Sony RX100 i Canon G1 X są pod tym względem bardzo podobne. Modele te różnią się jednak tym, że w wypadku RX100 winieta utrzymuje się dla wszystkich wartości przysłon i ogniskowych, podczas gdy w G1 X zanika wraz ze zwiększaniem się ogniskowej.

10.4 mm f/1.8	10.4 mm f/5.6
37.1 mm f/4.9	37.1 mm f/11

Spójrzmy teraz na wyniki pomiarów, które wykonaliśmy na surowych plikach.

RAW	10.4mm	37.1mm
f/1.8	31.3% (−1.09 EV)	—
f/2	31.8% (−1.11 EV)	—
f/2.8	28.8% (−0.98 EV)	—
f/4	21.6% (−0.704 EV)	—
f/4.9	—	20.5% (−0.664 EV)
f/5.6	25.5% (−0.85 EV)	19.2% (−0.614 EV)
f/8	—	15.8% (−0.498 EV)
f/11	—	15.4% (−0.482 EV)

Przy analizie plików RAW na wstępie należy zauważyć, że dla najdłuższej ogniskowej zanotowane wyniki są identyczne (w granicach błędu) z przedstawionymi wcześniej dla plików JPEG. Oznacza to, że tylko przy najkrótszej ogniskowej dochodzi do programowego usuwanie winiety.

Trzeba jednak przyznać, że wyniki na poziomie 1 EV są bardzo dobre − dla przypomnienia osiągi Canona G1 X były dla tej wartości aż 4-krotnie gorsze.

10.4 mm f/1.8	10.4 mm f/5.6
37.1 mm f/4.9	37.1 mm f/11

Odblaski

Przypomnijmy, że obiektyw RX100 składa się z 7 soczewek ułożonych w 6 grupach, czyli posiada aż 12 powierzchni potencjalnie powodujących odblaski na wynikowej fotografii. I rzeczywiście: aparat dość słabo radzi sobie z odblaskami. Jest to szczególnie widoczne przy maksymalnym wysunięciu obiektywu; wówczas kolorowe promieniste wzory dość mocno zniekształcają rejestrowany obraz.

Dobrą wiadomością jest jednak niewielki wpływ odblasków na ogólny kontrast zdjęcia − co wyraźnie widać na przykładzie z szerokiego kąta.