Szumy

Pomiar szumów matrycy wykonujemy na zdjęciach tablicy Kodak Q-14, korzystając z programu Imatest. Poniżej prezentujemy uzyskane przez nas wyniki.

W przeciwieństwie do analizy plików JPEG, w wypadku plików RAW zauważamy dość znaczny szum dla składowych niebieskiej i czerwonej. Tak jak i w poprzednim rozdziale, i tu możemy dopatrzyć się delikatnej modyfikacji danych dla czułości nie mniejszych od ISO 400. Dla wyższych czułości różnice w składowych luminancji i chrominancji są prawie dwukrotne – to znak, że wizualnie obraz jest mocno skażony kolorowym ziarnem.

Aby ukazać, jak wartości wyznaczonego szumu przekładają się na obraz, prócz wykresów prezentujemy tabelkę z fragmentami zdjęć (w skali 1:1) scenki testowej oraz pól nr 3 i 11 tablicy Kodak Q-14.

By porównać uzyskane próbki z innymi aparatami, należy wybrać z rozwijanych list odpowiednie modele oraz zaznaczyć czułość, dla której mają być podane wyniki. W efekcie zostanie zaktualizowana poniższa tabelka nowymi wycinkami testowej scenki.

Na koniec spójrzmy na porównanie zachowania tej samej matrycy w 3 konstrukcjach aparatów: kompakcie, SLT oraz klasycznej lustrzance.

Zadziwiający na pierwszy rzut oka jest wynik aparatu RX1, gdy porównamy go z osiągami A99. Ta sama matryca, ale w przeciwieństwie do RX1 konstrukcja SLT aparatu A99 wymusza podbijanie czułości, by skompensować stratę światła na półprzepuszczalnym lustrze. A jednak nadal ma mniejsze szumy od RX1! Widać to też w porównywarce wycinków, gdy wybierzemy wyższe czułości. Odpowiedzialna za to może być tylko kompaktowość (a nawet kieszonkowość) konstrukcji aparatu Sony RX1. Zakładamy, że to powód, dla którego trudniej utrzymać w ryzach szum termiczny. Do tego, że ta sama matryca w korpusie Nikona sprawuje się lepiej, zdążyliśmy się już przyzwyczaić.

Dynamika tonalna

Przy najniższej natywnej czułości, czyli ISO 100 i dla najlepszej jakości obrazu RX1 notuje wartość zakresu tonalnego na poziomie niemal 9 EV – prawie o 2 EV więcej niż w A99! Jednak w przeciwieństwie do niego RX1 przy najniższej wartości ISO delikatnie spada wartości dynamiki, choć nadal jest ona wyższa od poziomu prezentowanego przez A99. Gdy zwiększymy czułość ISO, wartości dynamiki zaczynają proporcjonalnie się zmniejszać. Widać też wyraźnie, że powyżej czułości ISO 800 krzywa zmienia swój kształt – może to być znak, iż od wartości ISO 1600 czułości są już uzyskiwane programowo. Godne pochwały są też wyniki dla najniższej jakości obrazu, które sięgają aż 13 EV. Takie osiągi notowaliśmy jak dotychczas dla najlepszych implementacji wspominanej już matrycy APS-C o rozdzielczości 16 Mpix (np. Pentax K-5).

Aby zobrazować praktyczny aspekt dynamiki tonalnej, jaką oferuje aparat, wykonaliśmy zdjęcia scenki testowej z czasem 30 s i 2 s przy czułości odpowiednio ISO 100 i ISO 1600. Fotografie zostały zrobione w formacie RAW i skorygowane o +4 EV i −4 EV w programie Adobe Lightroom 4 na domyślnych ustawieniach (wyłączone wszystkie panele modułu Develop za wyjątkiem „Camera Calibration”).

	0 EV	+4 EV
ISO 100
ISO 1600

	0 EV	−4 EV
ISO 100
ISO 1600

Prąd ciemny i szum termiczny (darki)

RAW
ISO	Dark Frame	Crop	Histogram
50
100
200
400
800
1600
3200
6400
12800
25600

Darki nie wykazują cech bandingu, a szum jest jednorodny. Zastosowany w aparacie dodatkowy sygnał (tzw. bias) ma wartość 128, dzięki czemu statystyka szumu jest naturalna i podobna do rozkładu normalnego (histogramy o kształcie przypominającym gaussowski dzwon).

W tabelce poniżej prezentujemy statystykę dla tych obszarów.

Zwróciliśmy także uwagę na wartości maksymalne sygnału. Otóż nawet dla całkowitej saturacji dane w pliku ARW nie wykraczają poza wartość około 1530. Oznacza to, że aparat, zapisując dane do pliku RAW, koduje je w taki sposób, by ograniczyć zapis do niecałych 11 bitów informacji. Oczywiście w procesie odczytu danych oprogramowanie demozaikujące korzysta ze specjalnej krzywej do odzyskania oryginalnego zakresu, czyli 0 – 4095 (co oznacza używanie 12-bitowego zapisu, a nie jak twierdzi producent 14-bitowego!). Problemem jest jednak fakt, że pośród tych 4096 wartości unikalnych jest tak naprawdę tylko 1530.

Wyjściowy zakres 0–4095 (oś OY) wytwarzany jest z danych zawierających się w przedziale ok. 400–2000 (oś OX). Krzywa dobrana jest w taki sposób, by w miarę dokładnie zachować wartości w cieniach, podczas gdy dla jasnych partii obrazu następuje redukcja rozdzielczości sygnału – zastosowany tu algorytm powoduje stratną kompresję. Dzięki temu zmniejszony zostaje rozmiar pliku przy zachowaniu wystarczającej jakości danych dla większości sytuacji fotograficznych. Kodowanie to problematyczne stanie się w sytuacjach wymagających pełnego spektrum dostępnych danych, jak na przykład techniki ETTR czy zaawansowane przetwarzanie zdjęć o wysokiej rozpiętości tonalnej.

Szum termiczny w plikach JPEG

Na koniec tego rozdziału, dla porządku prezentujemy jeszcze darki dla formatu JPG zapisanego przez aparat razem z plikami RAW użytymi w wyżej zaprezentowanej analizie.

JPEG
ISO	Dark Frame	Crop
50
100
200
400
800
1600
3200
6400
12800
25600