Na początek musimy ostrzec, że pomimo całej staranności i dociekliwości, nasze pomiary własności matrycy mają charakter konsumencki. Wykonujemy je na podstawie zdjęć zapisywanych przez aparat i nie jesteśmy w stanie wykryć ewentualnych niestandardowych procesów wykonywanych przez elektronikę lub oprogramowanie aparatu.

Czułość matrycy

Badanie to ma na celu pokazanie zachowania fotodiod matrycy, a nie jej realnej czułości w stopniach ISO, której zgodność producenci aparatów utrzymują dla formatu JPEG. Przestrzegamy zatem przed pochopnymi osądami. Jakiekolwiek odchyłki odnotowane w tym teście nie są powodem do zmartwień, gdyż zwykle są one korygowane do wartości nominalnej przy wywoływaniu pliku RAW (w korpusie aparatu przy wytwarzaniu bezpośrednio pliku JPEG lub też przy obróbce surowego pliku w komputerze). Realne problemy dotykają jedynie tego oprogramowania zewnętrznego, które nie posiada profili dedykowanych dla różnych aparatów.

Czułość wyznaczyliśmy zgodnie z normą ISO 12232, wykorzystując metodę pomiaru ilości światła niezbędnej do saturacji poszczególnych grup fotodiod sensora. Do pomiarów wykorzystaliśmy światłomierz Sekonic.

Z powyższego wykresu możemy odczytać, że czułości wyznaczone jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli układają się o ok. 1.0 EV poniżej nominalnych. Takie zachowanie jest typowe i umożliwia manipulację danymi w jasnych partiach obrazu.

Szum przetwarzania

Szum przetwarzania (ang. readout noise) to całościowe zakłócenia generowane przez elektroniczny tor przetwarzania danych. Ilość tego szumu nie zależy od ilości padającego światła ani czasu ekspozycji.

Szum przetwarzania wyznaczyliśmy w oparciu o serię zdjęć bez dostępu światła przy najkrótszej możliwej do ustawienia migawce. Pomiarów dokonaliśmy na surowych plikach przekonwertowanych uprzednio do 48-bitowych TIFF-ów bez demozaikowania. Dane na wykresie zostały zaprezentowane w punktach odpowiadających nastawionym w aparacie (a nie realnym) czułościom matrycy, a wyniki odwzorowują średnią wartość z wszystkich grup senseli. Na osi X poniższego wykresu podajemy czułość ISO wynikającą z naszych pomiarów.

Wyrażenie wyniku w elektronach pozwala śledzić jakość przetwarzania toru analogowo-cyfrowego. Widzimy, że przebieg pokrywa zakres wartości od 1 do 9 elektronów, co oznacza, że jakość zaprojektowanej elektroniki stoi na wysokim poziomie. W idealnie pracującej matrycy wykres powinien być linią prostą, ze wszystkimi wartościami dla różnych czułości ISO na tym samym poziomie. Tu widzimy, że oprogramowanie przetwornika ADC zmienia jego charakterystykę w zależności od użytej czułości. Zastanawiający jest dość wyraźny skok pomiędzy ISO 200 a 400. Do tej kwestii jeszcze jednak powrócimy.

Współczynnik konwersji i wzmocnienie jednostkowe

Współczynnik konwersji (ang. conversion gain) matrycy wyznaczamy dla różnych nastaw czułości ISO. Parametr ten definiuje liczbę elektronów przypadających na jednostkę kwantyzacji przetwornika ADC (tzw. ADU, ang. ADC unit). Analiza tych danych pozwala określić tzw. wzmocnienie jednostkowe, czyli cechę charakterystyczną każdej matrycy definiującą czułość, dla której współczynnik konwersji jest równy 1 – to znaczy wartość z przetwornika ADC pokazuje wprost liczbę przetworzonych elektronów.

Współczynnik konwersji wyznaczyliśmy w oparciu o serię zdjęć tablicy Kodak Q-14. Pomiarów dokonaliśmy na surowych plikach przekonwertowanych uprzednio do 48-bitowych TIFF-ów bez demozaikowania. Dane na wykresie zostały zaprezentowane w punktach odpowiadających nastawionym w aparacie (a nie realnym) czułościom matrycy, a wyniki odwzorowują średnią wartość z wszystkich grup senseli. Na osi X odłożyliśmy rzeczywistą czułość detektora.

Na podstawie powyższego wykresu odczytaliśmy położenie punktu wzmocnienia jednostkowego. Wypada on dla czułości ISO 1728 (czyli nieco powyżej nastawy aparatu ISO 3200). Przekroczenie tego progu powoduje, że oryginalny sygnał rejestrowany przez powierzchnię światłoczułą matrycy jest dodatkowo wzmocniony elektronicznie lub cyfrowo. Wynik w tej kategorii dla matrycy zastosowanej w α6500 oceniamy bardzo wysoko.

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. Pomiary, których wyniki prezentujemy na poniższym wykresie, wykonaliśmy na surowych plikach przekonwertowanych uprzednio do 48-bitowych TIFF-ów bez demozaikowania.

Dla ISO 100 liczba tonów sięga 438, co daje 8.8-bitowy zapis danych. Jest to dobry wynik, który gwarantuje otrzymanie wizualnie gładkich przejść tonalnych, bez widocznej posteryzacji. Porównanie z poprzednikami pokazuje stały postęp. Dla tej samej czułości α6300 zanotował 430 tonów, a α6000 jeszcze niższy rezultat 381 tonów (8.6 bita). Canon M5 oraz Fujifilm X-Pro2 z wynikiem 320 tonów (8.3 bita) pozostają wyraźnie w tyle. Wraz ze wzrostem czułości zakres tonalny oczywiście maleje i dla czułości ISO 51200 wynosi zaledwie 4.5 bita, co przekłada się na 23 przejścia tonalne.

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	Skala szarości
100
200
400
800
1600
3200
6400
12800
25600
51200

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.

Przy czułości ustawionej na ISO 100 dynamika tonalna dla najlepszej jakości obrazu (kryterium SNR=10) wynosi 8.3 EV, czyli wynik podobny do uzyskanego przez α6000 i jednocześnie dużo niższy niż uzyskany przez bezpośredniego poprzednika α6300 (9.6 EV). Canon M5 w tej kategorii uzyskał lepszy wynik 8.7 EV, a Fujifilm X-Pro2 uzyskał 8.4 EV, ale dla ISO 200.

Dla najsłabszego kryterium SNR=1 dynamika tonalna osiąga poziom 12 EV. Wykres dynamiki tonalnej pokazuje wyraźne ograniczenie przy 12 EV. Mamy tu do czynienia z trudnym do zrozumienia postępowaniem konstruktorów. Sony α6000 zapisywał surowe zdjęcia w postaci 12-bitowej. α6300 oferował RAW-y 14-bitowe, co poprawiało jego wyniki w tej kategorii. RAW-y z α6500 bywają 14-bitowe, a czasem 12-bitowe, ale informacja o obrazie i tak zapisana jest w 12-bitach.

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. Dla przykładu, jeśli uznamy za kryterium minimalnej użytecznej jakości 12 dB, widzimy, że dla ISO 1600 dynamika osiąga wartość około 8.5 EV.

Przy omawianiu zakresu tonalnego pokazujemy tradycyjnie, jak zachowują się zdjęcia przy obróbce komputerowej, kiedy 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. Do porównania użyliśmy redakcyjnego aparatu Olympus OM-D E-M5 Mark II. W jego przypadku ze względu na brak natywnego ISO 100, zdjęcie wykonaliśmy przy ISO 200, zachowując czas ekspozycji 30 s i odpowiednio zmieniając przysłonę.

	ISO 100
	0 EV	+4 EV
α6500
	ISO 200
OM-D E-M5 Mk II
	ISO 1600
α6500
OM-D E-M5 Mk II

Obrazy uzyskane w efekcie rozjaśniania zdjęć wyglądają nieco lepiej w przypadku Sony α6500 niż te z Olympusa OM-D E-M5 Mark II, a to dlatego, że szum uwidocznił się w nieco mniejszym stopniu.

	ISO 100
	0 EV	−4 EV
α6500
	ISO 200
OM-D E-M5 Mk II
	ISO 1600
α6500
OM-D E-M5 Mk II

Odwrotnie niż w przypadku rozjaśniania, przyciemnianie daje lepsze efekty w Olympusie OM-D E-M5 Mark II niż w Sony α6500. W testowanym aparacie pojawiły się przepalenia, których nie udało się usunąć.