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 dowiedzieć się, jak w tej kwestii LF1 wypada na tle sprzętu innych producentów, musimy przyjrzeć się wynikom uzyskanym z analizy plików RAW. Odpowiednie wykresy znajdują się poniżej.

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

Na pierwszy rzut oka w powyższych wykresach nie widać niczego nadzwyczajnego. Trend jest wykładniczy dla każdej ze składowych szumu, proporcjonalnie zwiększający się wraz ze wzrostem czułości. Jednak przy dokładnym przyjrzeniu się zauważymy pewne przesunięcie krzywej zaczynające się od ISO 1600 – może to być oznaką delikatnego odszumiania plików RAW, szczególnie dobrze widocznego dla zapisu 24-bitowego. Drugie spostrzeżenie to stosunkowo podobne wartości do innych matryc o wielkości 1/1.7 cala i rozdzielczości 12 Mpix. To dobry znak – producent nie ma się czego wstydzić.

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

Szum zaczyna być widoczny już od poziomu ISO 400. Dalsze zwiększanie czułości powoduje jego przyrost, choć nadal nie powinien nadto przeszkadzać, gdy zechcemy zaprezentować zdjęcie w internecie (po zmniejszeniu do wielkości około 2 Mpx). Jakość czułości rozszerzonej (czyli ISO 12800) wydaje się mało przydatna w praktyce fotograficznej, gdyż wymagane agresywne odszumianie będzie prowadzić do całkowitej utraty jakichkolwiek szczegółów – w obrazie z matrycy widzimy przede wszystkim szum, a jedynie obszary jednolitego koloru pozwalają nam rozpoznać znajdujące się pod nim kształty. Korzystając jednak z czułości do poziomu ISO 1600, widzimy wyraźnie, że Panasonic LF1 całkiem dobrze radzi sobie przy porównaniu do takich aparatów, jak Fuji XF1 czy Pentax MX1. Testowany model nie ustępuje jakością obrazu najlepszym konstrukcjom z sensorem 1/1.7". Ciekawym porównaniem jest zestawienie z modelem Sony RX100 – okazuje się, że jakość obrazu per pixel jest bardzo podobna nawet na wysokich czułościach. Pamiętajmy jednak, że Sony posiada matrycę o dużo większej powierzchni i prawie 2 razy większej liczbie pikseli.

Zakres tonalny

Zakres tonalny, będący miarą liczby rozróżnianych przejść tonalnych pomiędzy skrajnymi wartościami czerni i bieli, mówi nam, jak bardzo szum redukuje jakość zdjęcia, powodując posteryzację.

Zakres tonalny wyznaczyliśmy w oparciu o serię zdjęć tablicy Kodak Q-14. Pomiarów dokonaliśmy na surowych plikach przekonwertowanych uprzednio do 48-bitowych TIFF-ów bez demozaikowania.

Z wykresu przedstawionego powyżej możemy odczytać, że dla 3 najniższych czułości liczba tonów przekracza 150, czyli ponad 7-bitowy zapis danych. Taki poziom dokładności zapisu uzyskamy ustawiając czułość na nie większą od ISO 400, co pokazuje, że matryce tej klasy potrafią przetwarzać obraz z wysoką jakością jedynie na najniższych wartościach ISO.

Dalsze zwiększanie czułości ISO powoduje już dość znaczną degradację zakresu tonalnego, szczególnie przekroczenie progu ISO 400 skutkuje mocnym spadkiem na wykresie. Przy najwyższej kalibrowanej czułości (czyli ISO 6400) otrzymujemy 5-bitowy zapis danych – szum zajmuje pozostałe 7 w rejestrowanym pliku RAW. Przypomnijmy, że aparat LF1 zapisuje dane z 12-bitową rozdzielczością.

Dynamika tonalna

Dynamikę tonalną wyznaczyliśmy w oparciu o serię zdjęć tablicy Kodak Q-13. Pomiarów 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.

Trudno cokolwiek zarzucić prezentowanym wykresom. Charakterystyki opadają łagodnie i równomiernie wraz ze zwiększaniem stopnia wzmocnienia sygnału (czułości ISO). Jedynie czułość ISO 80 zachowuje się odmiennie i nieproporcjonalnie do innych wartości. To sugeruje, że czułość ta może nie być natywną dla matrycy, a uzyskiwana jest tylko i wyłącznie na drodze cyfrowej obróbki sygnału.

Dla najwyższego kryterium jakości, czyli SNR = 10, model LF1 osiąga wartości bliskie 7.6 EV przy najniższej czułości. To wynik, który klasyfikuje aparat w kategorii dobrej. Musimy zwrócić uwagę na fakt, że z takiej jakości obrazu możemy cieszyć się jedynie do czułości ISO 3200 – dalsze zwiększanie czułości powoduje, że aparat nie jest w stanie zaoferować nam obrazu, który spełnia kryterium SNR = 10. Gdy jesteśmy gotowi na przetwarzanie obrazu o niższej jakości, do dyspozycji mamy praktycznie cały 12-bitowy zakres danych dla czułości ISO 80 oraz ISO 100.

Pod względem dynamiki Panasonic LF1 prezentuje się słabiej od aparatu LX7 (z uwagi na korzystny wpływ mniejszej liczby pikseli wspomnianego modelu), jednak zdecydowanie lepiej od Pentaksa MX-1. To niespodzianka, jako że firma Pentax znana jest z doskonałej umiejętności oprogramowywania matryc cyfrowych.

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 SNR = 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 powyżej wartości 6 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 512. Maksymalna wartość na osi pionowej wynosi 250 tysięcy zliczeń.

RAW
ISO	Dark Frame	Crop	Histogram
80
100
200
400
800
1600
3200
6400
12800

Spójrzmy na analizę statystyczną przedstawionych powyżej darków.

Darki nie wykazują cech bandingu, a szum jest jednorodny – do wartości ISO 1600. Pod tym względem nie można mieć do LF1 żadnych zastrzeżeń. Na wyższych czułościach, tworzonych już na drodze programowej, dostrzec możemy nieregularne pasma. W konstrukcji przetwornika ADC producent wykorzystał stały sygnał dodawany w celu lepszego odseparowania szumu przetwarzania od użytecznego sygnału. To ukłon w kierunku zaawansowanych programów odszumiających pracujących na plikach RAW. Warto zwrócić uwagę na kształt rozkładów wartości. Dla czułości wyższych od ISO 400 i mniejszych od ISO 1600 coraz mniej przypominają gaussowski dzwon – w środku histogramu widoczne jest niefizyczne wgłębienie. To znak, że dokonywana jest cyfrowa korekcja danych pobranych z matrycy. Co ciekawe, najbardziej naturalnie prezentuje się histogram wykonany dla ekspozycji z ISO 1600 i wyższym. Czułość ta może być też granicą między analogowym a cyfrowym wzmacnianiem – wyższe czułości pokazują, że ich wytwarzanie nastąpiło na drodze cyfrowej obróbki sygnału.

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
80
100
200
400
800
1600
3200
6400
12800