W trakcie naszych testów rozdzielczość aparatu zbadaliśmy na dwa sposoby:

• mierząc funkcję przestrzenną MTF50 na podstawie plików RAW,
• mierząc tę samą wartość z plików JPEG zachowanych w najwyższej jakości.

W pierwszym wypadku do Nikona D50 podpięte zostały standardowy obiektyw 18-55 mm oraz wysokiej klasy "stałka" Nikkor 1.8/85 oba z przysłoną przymkniętą do wartości f/16. Takie ustawienia aparatu i obiektywu pozwalają "uwolnić" się od negatywnego wpływu wszelkiego rodzaju wad optycznych (ze strony obiektywu) czy algorytmów kompresujących obraz (ze strony aparatu). W wyniku tego pomiaru otrzymaliśmy rozdzielczość matrycy wyrażoną w parach linii na milimetr. Tutaj należą się duże pochwały dla D50, bo otrzymana przez nas średnia wartość MTF50 to aż 29.2±0.7 lpmm. Dlaczego tak dużo? O tym później...

W drugim przypadku do korpusu D50 podpięliśmy kitowy obiektyw AF-S 18-55/4.5-5.6G DX, który można nabyć w zestawie z tym aparatem. Wyniki pokazują jak sprawuje się aparat jako układ i pozwala taki zestaw bezpośrednio porównać do także testowanych przez nas wysokiej klasy kompaktów.

Poniżej mamy więc zaprezentowane przebiegi funkcji MTF50 w zależności od przysłony, uzyskane dla centrum i dla brzegu kadru dla pracy w JPEG-ach (standardowy stopień wyostrzania R=2). Obiektyw 18-55 mm ustawiony został na ogniskową 35 mm, co stanowi odpowiednik 52 mm dla błony światłoczułej.

Powyższy wykres może wielu zadziwi, ale testowany zestaw Nikon D50 + kit 18-55 mm ustawiony na ogniskową 30 mm notuje maksymalny MTF50 powyżej 1900 LW/PH (!), który w centrum, dla przysłon f/4.5 - f/8, utrzymuje się powyżej 1800 LW/PH. Niestety w tym samym czasie rozdzielczość na brzegach znacząco odstaje od rozdzielczości w centrum, co wynika z nienajlepszej jakości kitowego obiektywu.

Powyższe wyniki wprawiają w zachwyt nad jakością 6 MPix matrycy, która zdaje się przebijać jakością uzyskiwanych obrazów dobrej klasy kompakty z matrycami 8-10 MPix. Ale wnikliwy czytelnik z pewnością zauważy, że coś tu nie gra...

• Jak to możliwe, że matryca, która ma wymiary 2000x3008 pikseli jest w stanie dać obraz o rozdzielczości pionowej powyżej jej fizycznych możliwości?
• Dlaczego 6 MPix matryca Nikona D50 (w granicach błędu pomiarowego) uzyskuje rozdzielczość praktycznie taką samą jak np. Canon 30D (matryca 8 Mpix) czy niewiele mniejszą od Nikona D200 (matryca 10 MPix)?

Wszystko wskazuje na to, że prawdziwa jest druga odpowiedź. Maksymalna częstość przestrzenna MTF50 uzyskana u nas w testach wynosi 1919 LW/PH. Przypomnijmy, że MTF50 jest najbardziej wymierną wartością pozwalającą określić jakość obrazu, ale różni się od starej definicji rozdzielczości. Gdybyśmy chcieli przełożyć częstość przestrzenną bezpośrednio na tradycyjny pomiar rozdzielczości, musielibyśmy użyć MTF10 (lub czegoś w jej okolicach). W tym przypadku sięgamy zaś poziomu 4400 LW/PH, a chyba nikt nie sądzi, że matryca, która ma 2000 pikseli na wysokość obrazu jest w stanie zarejestrować 4400 linii na tej samej wysokości...

W przypadku JPEG wyostrzanie nie jest jednak nowością i można stwierdzić, że zastosowanie go w lekkim stopniu jest wręcz wskazane. Jest to do tego stopnia powszechne, że nawet wiele programów do obróbki RAWów, w momencie zapisywania ich jako TIFF, PNG lub JPEG, wyostrza obraz nawet wtedy, gdy wyostrzanie ustawimy na poziom zerowy. Nikt bowiem nie twierdzi, że wyostrzanie stosowane z umiarem jest złe.

Kategorycznie jednak trzeba stwierdzić, że pliki RAW powinny być wolne od tej dolegliwości, gdyż dla fotografa są one odpowiednikiem błony fotograficznej, która świeżo wyjęta z aparatu ma dopiero zostać poddana dalszej obróbce. Czy testowany przez nas aparat ingeruje więc w RAWy bez wiedzy jego użytkownika? Nikon zrobił już coś podobnego z D70, wycofał się przy D70s, ale, jak wynika z naszej dalszej analizy, nie miał skrupułów z powtórzeniem tego procederu dla adresowanego do zupełnych amatorów modelu D50. Tak więc i w tym przypadku wewnętrzne algorytmy aparatu ingerują w zapis pliku. Dowodem na to jest wysoka odpowiedź powyżej częstotliwości Nyquist'a.

Przyjrzyjmy się sprawie szczegółowo. Poniższy wykres prezentuje przebieg funkcji MTF dla RAWa z Nikona D50 i wysokiej klasy obiektywu Nikkor 1.8/85 przymkniętego do f/16. Przy takiej wartości przysłony aberracje optyczne są ograniczone do minimum i o jakości obrazu decyduje, praktycznie, tylko i wyłącznie matryca. Wykres prezentuje dwie krzywe: czerwoną, dla standardowego wyostrzania (R=2), która interesuje nas mniej i drugą (czarną), która prezentuje oryginalny przebieg sczytany prosto z matrycy.

W idealnym przypadku wykres MTF powinien wyglądać tak, że poniżej częstotliwości Nyquista kontrast powinien sięgać 100% (MTF równe lub bliskie 1), dla samej częstotliwości Nyquista i powyżej niej powinien zaś spadać do zera. Owa częstotliwość mówi nam bowiem o granicznej rozdzielczości jaką osiąga matryca ograniczana liczbą swoich pikseli. Sygnał w MTF powyżej częstotliwości Nyquista powinien być zerowy, bo wskazuje to na naturalny fakt braku możliwości rejestracji szczegółów mniejszych od pikseli matrycy.

W D50 MTFy dla częstotliwości Nyquista sięgają jednak prawie 20%! To poziom bardzo duży, świadczący o problemach z filtrami lub/i wyostrzaniem zaimplementowanym na poziomie RAWów.

Żeby pokazać jak sprawa powinna wyglądać poprawnie, możemy posiłkować się wynikami z Nikona D200, na którym testowaliśmy obiektyw Nikkor 1.8/85 mm. D200 nie ingeruje w RAWy i dla niego przebieg MTF dla przysłony f/16 wygląda tak jak poniżej.

Różnica jest bardzo wyraźna, bo w tym przypadku odpowiedź powyżej częstotliwości Nyquista jest w granicach błędów praktycznie zerowa. RAWy z D200 zachowują się więc tak jak tego oczekujemy od surowego zrzutu z matrycy.

Można spróbować wyjaśnić jeszcze jedną wątpliwość. Chcąc obalić naszą argumentację, sceptyczny czytelnik mógłby stwierdzić, że D200 łatwiej osiągać małe wartości MTF powyżej częstotliwości Nyquista niż D50. Proszę bowiem zauważyć, że wynik 1100 LW/PH dla D200 to 42% częstotliwości Nyquista, a dla D50 wartość 1000 LW/PH to 50% jego częstotliwości Nyquista. Łatwo jednak pokazać, że nie w tym rzecz. Weźmy bowiem przebieg MTF dla przysłony f/5.6 z zestawu D200 + 1.8/85, w którym MTF50 osiąga wartość 1400 LW/PH czyli 54% częstotliwości Nyquista. I tutaj przebieg MTFów powyżej tej częstości jest znacznie mniejszy niż u D50.

Najbardziej jednak koronny argument to porównanie samych wartości MTF50 dla przysłony f/16 jednego i tego samego obiektywu podłączonego do D50 i D200. Stosunek tych wartości daje nadwyżkę rozdzielczości D200 w stosunku D50 wynoszącą tylko 13%. Tymczasem różnica fizycznej rozdzielczości detektora sięga 30%. Możemy więc założyć, że D200 ma fatalną matrycę, a D50 świetną lub uznać, że D50 wyostrza RAWy bez wiedzy użytkownika. Proszę odpowiedzieć sobie co jest bardziej prawdopodobne, mając jeszcze na uwadze odpowiedź układu powyżej częstotliwości Nyquista...

Szumy

Nikony D70/D70s na wysokich ISO szumiały dość wyraźnie. Nikon D50 robi użytek z dokładnie tej samej matrycy, czy jest więc możliwe aby szumiał mniej? Wrażenia użytkowników tej lustrzanki wskazują, że tak jest faktycznie, a wiele osób twierdzi, że D50 wypada w tej kategorii nawet lepiej od słynących z niskich szumów amatorskich lustrzanek Canona.

Czy to możliwe? W teorii na pewno tak. Technika idzie szybko do przodu i to co nie udawało się w momencie premiery D70, gdy 6 MPix matryca była detektorem bardzo gęsto upakowanym pikselami, w dzisiejszych czasach, gdy na małych matrycach kompaktów wciskamy 10 MPix, wydaje się znacznie prostsze. Zastosowanie lepszych procesorów, lepszej elektroniki, wydajniejsze chłodzenie wzmacniaczy, odsunięcie grzejących się elementów od samej matrycy może więc spowodować, że detektor, który w D70 szumiał mocno, w D50 nie szumiałby prawie wcale.

Przejdźmy więc do wyników naszych pomiarów. Dla ISO 200 szumy zmierzone na plikach JPEG są co prawda nieco większe niż w przypadku Sony Alfa, Canona 30D czy Nikona D200, ale w miarę zwiększania czułości rosną bardzo powoli szybko deklasując Alfę czy Nikona D200. Przy ISO 800 w porównaniu np. z Canonem 30D, jedynie kanał czerwony jest wyraźnie gorszy w D50. Najwyższa czułość - ISO 1600 - również nie wypada najgorzej, ustępuje co prawda Canonowi, ale jest wyraźnie lepiej niż u Sony.

Poniżej prezentujemy wykres przedstawiający zmianę natężenia szumów w składowych RGB oraz w luminancji dla różnych czułości:

Tak niski poziom szumów jest obiektem pochwał, ale i tutaj nasuwa się pytanie, czy również w tym przypadku D50 nas nie oszukuje?

Postanowiliśmy to sprawdzić badając tę zależność ale na plikach RAW. Rezultatem jest poniższy wykres:

Okazuje się, że wyniki dla ISO 200 i ISO 400 dla plików JPEG i RAW są prawie identyczne. Dla wyższych czułości szumy w RAW są znacznie wyższe od tych widocznych w JPEG-ach. Sugeruje to, że bez wiedzy użytkownika stosowane jest odszumianie. Test był bowiem przeprowadzony przy wyłączonej redukcji szumów. Jeśli więc ustawiamy ją jako wyłączoną, mamy chyba prawo oczekiwać, żeby faktycznie była wyłączona, a nie wyłączona trochę mniej...

Uzyskane przez nas wyniki prowadzą do następującego wniosku: Nikon, nie posiadając dostępu do dobrych matryc CCD i wypuszczając lustrzankę zupełnie amatorską decyduje się na zabieg "ukrytego odszumiania" zdjęć zapisanych w formacie JPEG z nadzieją, że amator albo tego nie zauważy, albo się tym nie przejmie. Jak każdy proces tego typu, prowadzi to do pogorszenia rozdzielczości zdjęć. Żeby temu zapobiec producent decyduje się na bardzo silne wyostrzanie (nawet w RAWach), tak by uzyskać jak najlepsze efekty. Skoro aparat skierowany jest na rynek amatorski, gdzie większość osób robi zdjęcia w JPEG-ach, a do RAW-ów rzadko zagląda, mało prawdopodobne jest by mały przekręt wyszedł na jaw.

W świetle powyższego, pytanie "dlaczego w D50 brakuje ISO 100?" można spróbować wyjaśnić w dość ciekawy sposób. Japoński gigant zapewne doszedł do wniosku, że skoro daje amatorom do ręki sprzęt, który robi i tak zdjęcia lepsze niż na to pozwalają prawa fizyki (sic!), to mogą się zbyt przyzwyczaić do takiego aparatu i nie będą skłonni wydać kolejnych pieniędzy na nowe body. Najprościej więc zabrać ISO 100, które na pewno posiadałoby znikome szumy i duży zakres tonalny, żeby potencjalny klient miał jakiś bodziec, który przemawiałby do zmiany korpusu na nowszy/lepszy model.

Wróćmy jednak do wyników testów. Poniżej prezentujemy fragmenty planszy, na której wyraźnie widać poziom szumów dla różnych wartości ISO:

200 ISO	400 ISO	800 ISO	1600 ISO

Dla każdej czułości ISO wykonaliśmy także zdjęcia scenki zapisując je w najlepszej, na jaki pozwala aparat, jakości JPEG-u przy wyłączonej funkcji Noise Reduction oraz jako plik NEF (format RAW w Nikonach). Obrazki poniżej są wycinkami w skali 1:1, aby można było ocenić jakość zdjęć wraz ze zmianą czułości matrycy. Zdjęcia wykonane zostały z preselekcją czasu przy f/5.6 i ogniskowej 32 mm. Wycinki pochodzą z centrum kadru. Pliki NEF zostały przekonwertowane do nieskompresowanego formatu PNG.

ISO	Centrum Kadru [JPEG]	Centrum kadru [NEF]
200 ISO
400 ISO
800 ISO
1600 ISO

Na powyższych fragmentach widać, że pliki JPEG w porównaniu do RAW posiadają mniejsze szumy, ale i cechują się gorszą ostrością. Warto jednak pamiętać, że w obu przypadkach zachodzi ukryte programowe wyostrzenie, a w przypadku JPEG dodatkowo odszumianie.

Aby przekonać się o możliwościach matrycy przy długich czasach naświetlania, wykonaliśmy serię 3 minutowych ekspozycji przy zakrytym obiektywie i wizjerze aparatu (czyli tak zwane darki lub dark frame’y). Dlaczego aż trzyminutowych? Po pierwsze, tak długi czas naświetlania bezlitośnie obnaża wszelkie wady matrycy takie jak np. hotpiksele, pozwala też ocenić czy matryca nie jest zbyt mocno nagrzewana przez jakiś element elektroniki aparatu. Co więcej, tak długie czasy bywają wykorzystywane w zdjęciach nocnych i astrofotografii. Nie jest to więc sztuka dla sztuki - własności matrycy przy takich egzotycznych parametrach, dla niektórych odbiorców, mają pierwszoplanowe znaczenie. Jest jeszcze trzeci czynnik, o którym mało się mówi. Gdy opcja redukcji szumów w aparacie jest włączona, aparat robi darka o takim samym czasie ekspozycji jak wykonane wcześniej zdjęcie i odejmuje go od niego. Oczywiste jest, że im mniejszy sygnał w darku, tym mniej do odejmowania, tym mniejsza ingerencja w zdjęcie i tym lepsza jego jakość.

Wynik tej próby dał dość zaskakujące rezultaty. Otóż im większą czułość nastawialiśmy dla D50, tym lepsze darki uzyskiwaliśmy. Aparat pomimo wyłączonej redukcji szumów dokonywał jej. Dla osób, które chcą mieć pełną kontrolę nad zdjęciami nie jest to dobra wiadomość.
Mniej wymagające osoby mogą powiedzieć, że jeśli sami mają stosować odszumianie na komputerze, to wszystko jedno czy zrobią to oni czy aparat. Wynik takiego odszumiania nie będzie jednak identyczny. Przede wszystkim procedury odszumiające zaimplementowane w mało wydajnym procesorze aparatu działają gorzej niż te w oprogramowaniu, które możemy zastosować dysponując mocą obliczeniową domowego PC-ta.

Druga sprawa wydaje się jeszcze bardziej poważna. Otóż Nikon po wykonaniu 300 sekundowej ekspozycji nie robił drugiej takiej samej, by za pomocą odejmowania obrazów pozbyć się zakłóceń, lecz w ciągu kilku sekund stwarzał prawie idealnie czarnego darka. Powoduje to, że nie można mieć zaufania do informacji zawartej na zdjęciu, zwłaszcza do drobnych detali, które mogą zostać usunięte bez naszej wiedzy.

Poniżej prezentujemy miniaturkę dakr-frame'a, wycinek 1:1 z jego centrum i histogram.

ISO	Dark Frame	Crop	Histogram
200
400
800
1600

Zakres tonalny

Zakres tonalny (DR) jest wielkością pozwalającą oceniać zdolność aparatu do oddawania dynamiki obrazu. Parametr dość ważny, gdyż niezbyt dobra dynamika obrazu jest jak na razie piętą achillesową cyfrowej techniki fotograficznej. Zakres ten wyrażamy w EV, co inaczej przełożyć można na stopnie przysłony (f-stop). Jeżeli np. zakres tonalny aparatu wynosi 6 EV to wystarczy zwiększyć przysłonę o 6 wartości aby obiekt będący dokładnie na granicy czerni rozjaśnić do bieli.

Zakres ten definiuje się dla różnych jakości obrazu, inaczej mówiąc dla różnych dopuszczalnych wielkości szumów. My podajemy wartości dla dwóch różnych stosunków sygnału do szumu (SNR - Signal to Noise Ratio): SNR = 10 i SNR=2. Oznacza to, że w pierwszym wypadku sygnał (właściwy obraz) jest dziesięciokrotnie silniejszy niż szum (zakłócenia matrycy). Mamy wtedy zdjęcia o wysokiej jakości. W drugim przypadku proporcje te są znacznie mniejsze i odpowiada to fotografiom o tylko dobrej jakości.

Zmianę zakresu tonalnego, dla obrazów zachowanych jako najwyższej jakości plik JPEG, w zależności od czułości ISO prezentuje poniższy wykres:

Analogiczny wykres, ale dla fotografii zarejestrowanych w formie plików RAW przedstawia kolejny wykres:

Zdjęcia zapisywane w formie plików RAW posiadają lepszy zakres tonalny od ich odpowiedników zapisanych jako JPEG. W przypadku D50 ta reguła jest prawdziwa jedynie dla ISO 200. Dla wyższych czułości role się odwracają. Ma to związek z obowiązkowym odszumianiem stosowanym przez aparat dla plików JPEG. Prowadzi to do utraty ostrości na fotografiach, czego wynikiem jest m.in. pojawianie się gładkich linii zamiast wyraźnych krawędzi. Skutkuje to sztucznym zawyżeniem zakresu tonalnego. Należy jednak zdawać sobie sprawę, że na zdjęciu nie zobaczymy więcej faktycznie występujących szczegółów niż w plikach RAW. Dlatego podane niżej wartości odnosić się będą do tego surowego (albo quasi-surowego w przypadku D50) formatu.

Maksymalna zmiarzona na naszej tablicy wartość DR wynosi 6.31 przy SNR=2, co jest typowym wynikiem dla aparatów cyfrowych. Dla stosunku SNR=10 maksymalny DR=3.91. Zwiększanie czułości powoduje liniowy spadek zakresu tonalnego. Swoje minimum osiąga dla ISO 1600 osiągając DR=1.7 dla SNR=10 (DR=3.95 dla SNR=2).

Pod tym względem osiągi D50 wydają się bardzo przeciętne. Prezentuje się on słabiej od dotychczas testowanych przez nas lustrzanek cyfrowych i niewiele przewyższa zaawansowane kompakty.

Poniżej przedstawione są paski szarości, na których wyraźnie widać jak zmienia się rozpiętość tonalna dla różnych czułości ISO. Są to pliki PNG przekonwertowane bezstratnie z plików NEF.

ISO	Tablica szarości
200
400
800
1600

Pliki RAW

Jak już wspominaliśmy, format RAW prezentowany jest w Nikonie D50 przez pliki o rozszerzeniu NEF. Jak dowiedliśmy w pierwszej części tego rozdziału, nie do końca zasługują one na swoje miano (ang. raw oznacza surowy).

Pliki pochodzące z 6 MPix matrycy są dobrze kompresowane i zazwyczaj mają rozmiar nieco powyżej 5 MB.

Przykładowy plik w tym formacie można pobrać tutaj.