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.

Na powyższym wykresie możemy zauważyć, że dla najniższej natywnej czułości liczba tonów sięga około 495, czyli otrzymujemy praktycznie 9-bitowy zapis danych. To lepszy rezultat niż zanotowaliśmy w Canonie 5Ds R (8.5 bita), aczkolwiek nie tak wysoki jak w Nikonie D810 (9.2 bita). Tak czy inaczej gwarantuje on wizualnie gładkie przejścia tonalne, bez widocznej posteryzacji. Wraz ze zwiększaniem czułości zakres tonalny oczywiście maleje. Przy ISO 6400 otrzymujemy wartości 6.1 bita, co daje około 69 przejść tonalnych. Przy maksymalnym dostępnym ISO przejść tonalnych mamy już tylko 19, co daje 4.3 bita.

Zakres tonalny na plikach zapisanych w formacie JPEG możemy ocenić wizualnie na wycinkach zdjęć tablicy Stouffer T4110. Kliknięcie na zdjęcie poniżej otworzy wycinek w pełnej rozdzielczości. Odległość pomiędzy sąsiednimi polami szarości wynosi 1/3 EV.

ISO	Granica czerni i bieli
50
100
200
400
800
1600
3200
6400
12800
25600
51200
102400

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.

Dla najlepszej jakości obrazu przy ISO 100 testowany aparat osiąga wartość dynamiki tonalnej na poziomie 8.4 EV, co można uznać za całkiem niezły wynik. Testowany model wypadł tak samo jak A7 II. Nikon D810 zanotował dla tego kryterium znacznie wyższą wartość 10.2 EV, z kolei Canon 5Ds R – 8.5 EV. A7R II nie stoi zatem na straconej pozycji, aczkolwiek oczekiwaliśmy nieco lepszych rezultatów.

Na podstawie powyższego wykresu widać, jak dużym ograniczeniem jest 12-bitowy zapis RAW. Można przypuszczać, że zastosowanie 14-bitowych RAW-ów umożliwiłoby osiągnięcie zauważalnie lepszych wyników w kategorii dynamiki tonalnej, a tym samym lepsze wykorzystanie potencjału sensora.

Poniżej przedstawiamy pełne wykresy SNR wygenerowane na podstawie wykonanych pomiarów dla wszystkich czułości aparatu.

Wartość 0 na osi OX oznacza maksymalną wartość, którą aparat może zapisać w pliku RAW. Na prawej osi OY oznaczyliśmy miejsca dla kryteriów SNR=10 (wysoka), 4 (dobra), 2 (średnia) i 1 (niska). Przy pomocy tego wykresu każdy może oszacować dostępną dynamikę dla wybranej przez siebie minimalnej użytecznej jakości obrazu. 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, widzimy, że dla ISO 1600 dynamika przekracza wartość 8.5 EV.

Przy omawianiu zakresu tonalnego pokazujemy tradycyjnie, jak zachowują się zdjęcia przy obróbce komputerowej, kiedy to rozjaśniamy je lub przyciemniamy. Zdjęcia wykonujemy przy czułości ISO 100 i 1600, przysłonie f/16 i czasach odpowiednio 30 i 2 s. Następnie wywołujemy je jako 48-bitowe TIFF-y dcrawem i w Lightroomie rozjaśniamy o +4 EV oraz przyciemniamy o −4 EV, po czym zapisujemy jako zdjęcia 24-bitowe.

Przy zdjęciach wykonanych aparatem Sony A7R II i Canonem 5D Mark III w takich samych warunkach oświetleniowych i przy tych samych parametrach ekspozycji okazało się, że różnią się one zauważalnie jasnością. Różnica wyniosła mniej więcej 1/3 EV, przy czym jaśniejsze były zdjęcia z lustrzanki Canona. Aby zatem porównanie rezultatów rozjaśniania i przyciemniania było bardziej miarodajne, zdecydowaliśmy się użyć zdjęć z A7R II z ekspozycją o 1/3 EV większą.

100 ISO
	0 EV	+4 EV
A7R II
5D MkIII
1600 ISO
A7R II
5D MkIII

Dla ISO 100 efekt rozjaśniania obrazu wygląda zdecydowanie lepiej w przypadku A7R II. Poziom szumu dla tej czułości jest stosunkowo niski, a szczegółowość obrazu wysoka. Dla ISO 1600 sytuacja wygląda podobnie dla obu aparatów. Mimo tego, że zarysy elementów obrazu są zauważalne, szum wyraźnie zdominował uzyskany obraz.

Przyciemnianie jasnych partii obrazu daje podobny efekt w obu aparatach, a widoczne różnice są raczej spowodowane różną jasnością oryginalnych zdjęć. Porównanie utrudnia także spora dysproporcja rozdzielczości zdjęć.

100 ISO
	0 EV	−4 EV
A7R II
5D MkIII
1600 ISO
A7R II
5D MkIII