Czułość ISO

Jednym z parametrów, którego ze względów technicznych nie mierzymy podczas naszych testów, jest rzeczywista czułość ISO. W tym względzie do pewnego stopnia zmuszeni jesteśmy polegać na danych publikowanych przez producenta.

Podczas testów zakresu tonalnego (wyniki przedstawione są w następnym rozdziale) przekonaliśmy się, że w przypadku Fujifilm X-A1 oznaczenia w menu aparatu nie zawsze zgodne są z rzeczywistością.

Menu aparatu sugeruje, że zakres od ISO 200 do ISO 6400, to sprzętowe czułości. Natomiast dostępne jedynie przy zapisie w formacie JPEG ISO 100, ISO 12800 oraz ISO 25600 są czułościami uzyskiwanymi za pomocą oprogramowania. Analiza zdjęć zapisanych w formacie RAF najpierw wykazała, że czułość oznaczona jako ISO 6400 daje taki sam sygnał jak czułość oznaczona jako ISO 3200. Potem postanowiliśmy przyjrzeć się wszystkim czułościom. Wtedy okazało się, że „ISO 3200” mniej więcej odpowiada czułości ISO 2300. To przy założeniu, że prawdziwe czułości ISO 200, ISO 400, ISO 800, ISO 1600 są zgodne z oznaczeniami. W każdym razie stosunek sygnału w ich przypadku jest taki, jak trzeba, więc nie mamy powodów do podejrzeń.

Użytkownicy zapisujący wszystkie zdjęcia w formacie JPEG nie mają szans na odkrycie powyższych faktów, ponieważ oprogramowanie aparatu przeskalowuje sygnał z matrycy odpowiednio do wybranej czułości. Zwiększanie czułości powyżej ISO 2000, mniej więcej odpowiada zastosowaniu ujemnej kompensacji ekspozycji, a następnie pomnożeniu sygnału przez odpowiedni współczynnik. Jeżeli wziąć pod uwagę to, że detektor daje sygnał 12-bitowy, a format JPEG zapisuje jedynie 8-bitową informację o składowych kolorów, to takie postępowanie wydaje się uzasadnione. Należy też zaznaczyć, że taki sposób uzyskiwania odpowiedniej czułości na zdjęciach w formacie JPEG nie jest niezgodny z normą ISO 12232.

Poziom szumu

Na wykresie umieszczonym powyżej pokazujemy wyniki pomiaru poziomu szumu zarejestrowanego na zdjęciach JPEG w zależności od wybranej czułości. Ogólny poziom szumu jest niski. Nie dostrzegamy zmiany siły odszumiania dla wysokich ISO. Poziom szumu dla wszystkich składowych kolorów jest taki sam. Wynika to ze sposobu przetwarzania danych o obrazie przy tworzeniu JPEG-ów przez oprogramowanie aparatu.

Otrzymana dla X-A1 zależność jest inna niż dla X-M1. Przy najniższych czułościach w X-A1 notujemy niższy poziom szumu, a przy najwyższych, począwszy od ISO 6400, poziom staje się wyraźnie wyższy niż w X-M1.

Stopień odszumiania JPEG-ów przez oprogramowanie można regulować w 5-stopniowej skali. W poniższej tabelce prezentujemy wycinki zdjęć obrazujące intensywność odszumiania na minimalnym (−2), średnim (0) oraz maksymalnym (+2) poziomie. Odpowiednie zdjęcia wykonaliśmy dla czułości ISO 6400 oraz ISO 12800.

ISO 6400
Odszumianie −2
Odszumianie 0
Odszumianie +2
ISO 12800
Odszumianie −2
Odszumianie 0
Odszumianie +2

Algorytmy zastosowane w X-A1 pozwalają zmniejszać widoczny poziom szumu bez drastycznej utraty szczegółów obrazu. Rozmycie drobnych detali jest jednak widoczne, więc lepiej nie stosować najwyższego stopnia redukcji szumów zbyt często.

Sprawdźmy teraz wyniki pomiarów poziomu szumu, jakie przeprowadziliśmy na surowych plikach przekonwertowanych za pomocą programu dcraw do 48-bitowych TIFF-ów.

Poziom szumu na zdjęciach z X-A1 jest minimalnie wyższy niż na zdjęciach z X-M1. X-A1 ciągle jednak wypada bardzo dobrze na tle aparatów konkurencyjnych marek.

Przyjrzyjmy się teraz zdjęciom zapisanym w surowym formacie, które wywołaliśmy programem dcraw i zapisaliśmy jako 24-bitowe TIFF-y. Podobnie jak w poprzednim rozdziale, dla porównania prezentujemy również wycinki zdjęć z aparatów Fujifilm X-M1 oraz Samsung NX2000.

Zestawienie zdjęć nieskompresowanych pokazuje prawie taką samą jakość zdjęć z X-A1, co z wyposażonego w matrycę X-Trans X-M1. Przy wysokich czułościach obydwa aparaty mają wyraźną przewagę nad konkurentami. Szum w przypadku tego aparatu ma drobnoziarnistą strukturę. Odwzorowanie drobnych detali scenki nawet na maksymalnym ISO jest bardzo dobre.

Prąd ciemny

Poziom prądu ciemnego dla wielu fotografów nie wydaje się ważnym parametrem. Nam jednak dostarcza cennych informacji o jakości matryc stosowanych w aparatach cyfrowych. Parametr ten testujemy wykonując 3-minutowe zdjęcia bez dopływu światła do detektora. Zapisujemy je zarówno w formacie JPEG jak i RAW. Te pierwsze prezentujemy w postaci, w jakiej zostały zapisane przez aparat. Surowe pliki natomiast, wywołujemy programem dcraw do postaci czarnobiałej 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. Każdy z obrazów prądu ciemnego wykonany został dla „zimnej matrycy” – bezpośrednio po włączeniu aparatu, który wcześniej odpoczywał przez co najmniej kilka godzin. W poniższych przykładach zakres sygnału ograniczony został do przedziału 192–320, czyli do szerokości 128. Taki sam zakres został również odłożony na poziomej osi histogramów. Maksymalne wartości na osi pionowej wynoszą 1 500 000 zliczeń.

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

Zdjęcia prądu ciemnego są gładkie i pozbawione widocznych niejednorodności. Jest to powód do pochwał z naszej strony. Histogramy swoim kształtem przypominają rozkład Poissona i nie są z żadnej strony ucięte. Można więc cieszyć się, że słaby sygnał nie jest przez aparat fałszowany. Nasza dociekliwość idzie jednak dalej. Postanowiliśmy poddać zdjęcie zrobione przy czułości ustawionej na ISO 6400 kolejnej próbie. Polega ona na tym. że uśredniliśmy wszystkie jego wiersze, a także wszystkie jego kolumny. Wynik takiego uśredniania przedstawiamy na poniższym wykresie.

Równomierne rozmieszczenie sygnału znalazło swoje potwierdzenie. Zauważamy jednak nieznaczny wzrost sygnału w lewym dolnym rogu. Wzrost ten jest jednak na tyle mały, że na zdjęciach nie sposób go dostrzec.

W poniższej tabeli podajemy wyniki pomiarów średniego sygnału i odchylenia standardowego na zdjęciach prądu ciemnego w zależności od czułości.

Gdyby cały sygnał na tych obrazach pochodził od prądu ciemnego, to stosunek odchylenia standardowego dla czułości różniących się od siebie o 1 EV powinien wynosić około 1,41 (pierwiastek z dwóch). Wyniki dla danych z powyższej tabelki, dla najwyższych czułości, są jednak niższe. Odpowiednie stosunki wyglądają następująco: 400/200 – 1.31, 800/400 – 1.47, 1600/800 – 1.76, 3200/1600 – 1.27 i 6400/3200 – 1.04.

Prawie takie same rozkłady dla czułości ISO 3200 oraz ISO 6400 potwierdzają to, co pisaliśmy już wcześniej o programowym generowaniu czułości ISO 6400.

Na początku tego podrozdziału wspomnieliśmy, że na podstawie prądu ciemnego uzyskujemy sporo informacji o jakości matrycy. Tym razem stwierdzamy, że nowe detektory Fujifilm zaliczamy na najwyższej półki wśród współczesnych konstrukcji stosowanych w aparatach fotograficznych.

Poniżej pokazujemy zdjęcia zapisane przez aparat w formacie JPEG. Jak widać, prawie nic na nich nie widać. Jedynie na obrazach wykonanych przy dwóch najwyższych czułościach pojawiają się drobne ślady gorących pikseli. Na pocieszenie przypominamy, że te dwie czułości uzyskiwane są za pomocą oprogramowania, a nie są własnością matrycy.

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