Szumy

Porównywanie poziomu szumów pomiędzy modelami przeprowadzone na plikach JPEG trudno uznać za wiarygodne, jako że nie znamy sposobu tworzenia tychże plików przez aparaty. Dlatego by porównać charakterystykę szumów X20 dla różnych czułości ze sprzętem innych producentów, musimy przyjrzeć się wynikom uzyskanym z analizy plików RAW.

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

W poprzednim rozdziale analizowaliśmy zachowanie czułości wyższych od ISO 3200. Okazuje się, że aparat X20 nie pozwala na użycie czułości wyższych niż ISO 3200, gdy zapisujemy zdjęcia w formacie RAW. To tłumaczy „dziwne” wyniki wartości szumu dla czułości ISO 4000 i 5000.

Jako pierwsze rzuca się w oczy załamanie krzywej po przekroczeniu ISO 400. To znak, że wyższe czułości podlegają już programowym modyfikacjom. Poza tym spostrzeżeniem w przedstawionych wykresach nie widzimy niczego niepokojącego. Wszystkie składowe proporcjonalnie rosną wraz ze zwiększaniem się czułości.

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.

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

Widać wyraźnie, że nawet dla najniższej czułości szum jest widoczny. Porównując zachowanie matrycy do konstrukcji zastosowanych w Sony RX100 czy Nikonie P7700, możemy pokusić się o stwierdzenie, że aby pozyskać tej samej jakości obraz w X20, musimy zastosować o jeden stopień niższą czułość. Pamiętajmy, że gabaryty matrycy zastosowanej w X20 (2/3”) są większe od tej zamontowanej w P7700 (1/1.7”). Innymi słowy – jakość obrazu generowanego przez matrycę X20 nie zachwyca, ale też nie razi. Stanowi jednak krok naprzód w porównaniu do matrycy aparatu X10. Pamiętajmy o wpływie, jaki na percepcję ma zastosowany algorytm demozaikujący dane z matrycy X-Trans.

Dynamika tonalna

Dynamikę tonalną wyznaczyliśmy w oparciu o serię zdjęć tablicy Kodak Q-14. Pomiary wykonaliśmy na surowych plikach przekonwertowanych uprzednio do 48-bitowych TIFF-ów bez demozaikowania. Na wykresie przedstawiamy wartości zakresu tonalnego dla wysokiej, dobrej, średniej i niskiej jakości obrazu. Odpowiada to stosunkom sygnału do szumu na poziomie 10, 4, 2 i 1.

Od razu zauważamy bardzo równe wykresy, proporcjonalnie zmniejszające się wraz ze wzrostem wartości ISO – aż do poziomu ISO 800, gdzie następuje załamanie związane z programową korektą wartości szumu przetwarzania. Dla najlepszej jakości obrazu matryca notuje wynik w okolicach 5.3 EV. Taki osiąg plasuje aparat w kategorii średniej. Widzimy też, że aby nadal cieszyć się najlepszej jakości obrazem, nie powinniśmy przekraczać ISO 400, gdzie zanotowana dynamika tonalna ma wartość jedynie 3.5 EV. To poniekąd tłumaczy, dlaczego producent zdecydował się na modyfikowanie danych z matrycy dla wyższych czułości. Trzeba też wziąć pod uwagę, że aparat nie dysponuje wartościami większymi niż ISO 3200. Z jednej strony to dobrze – konstruktorzy nie byli zmuszeni do większej ingerencji w pliki RAW, by utrzymać najniższą jakość obrazu ponad wartością zerową.

Poniżej przedstawiamy pełne wykresy SNR wygenerowanie na podstawie wykonanych pomiarów dla wszystkich czułości aparatu:

0 na osi OX oznacza maksymalną wartość, którą aparat może zapisać w pliku RAW. Na prawej osi OY oznaczyliśmy miejsca dla kryteriów RMS = 10, 4, 2 i 1. Przy pomocy tego wykresu każdy może oszacować dostępną dynamikę dla wybranej przez siebie minimalnej użytecznej jakości. Wystarczy poprowadzić poziomą linię wzdłuż wybranego kryterium i odczytać wartość na osi OX, dla której linia ta przecina się z wykresem dla odpowiedniej czułości. Gdy np. uznamy za kryterium minimalnej użytecznej jakości 12 dB dla ISO 1600, widzimy, że dynamika sięga wartości 5 EV.

Aby zobrazować praktyczny aspekt dynamiki tonalnej, jaki 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)

Standardowo zdjęcia w tym teście wykonujemy w formacie RAW. Wywołujemy je programem dcraw do postaci czarno-białej bez interpolacji. Uzyskane w ten sposób pliki TIFF konwertujemy do formatu GIF, dobierając zakres w taki sposób, aby najlepiej zobrazować generujący się na matrycy szum. Przy tworzeniu histogramów oś pozioma pokazuje zakres wartości od 0 do 511. Maksymalna wartość na osi pionowej wynosi 1 milion zliczeń.

RAW
ISO	Dark Frame	Crop	Histogram
100
200
400
800
1600
3200

Spójrzmy na analizę statystyczną przedstawionych powyżej darków.

Darki nie wykazują cech bandingu, a szum jest jednorodny. Producent w konstrukcji zastosował stały sygnał dodawany w celu lepszego odseparowania szumu od użytecznego sygnału. To ukłon w kierunku zaawansowanych programów odszumiających pracujących na plikach RAW. Skoro jednak wartość szumu dla najwyższej czułości (ISO 3200) jest zbyt duża, zastanawia cel dodania tak wysokiego stałego sygnału. Być może jest on wykorzystywany przez oprogramowanie wewnętrzne do manipulowania danymi dla wyższej czułości? Zredukowanie wartości sygnału bias do wartości 64 przyczyniłoby się do poprawy wyników dynamiki 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
100
200
400
800
1600
3200

Ciekawym spostrzeżeniem jest sposób tworzenia plików JPEG. Okazuje się, że w przypadku redukcji palety kolorów, aparat X20 potrafi wytworzyć plik jako obrazy w 8-bitowych odcieniach szarości. Dodatkowo zauważyć można, że nawet wbudowane w aparat algorytmy demozaikujące nie są idealne. Poniżej przedstawiamy przykład – wycinek obrazu JPEG dla czułości ISO 3200, gdzie histogram został wyrównany a kontrast został skorygowany w ten sposób, by 1% pikseli posiadało maksymalną wartość.