Przetwarzanie danych osobowych

Nasza witryna korzysta z plików cookies

Wykorzystujemy pliki cookie do spersonalizowania treści i reklam, aby oferować funkcje społecznościowe i analizować ruch w naszej witrynie, a także do prawidłowego działania i wygodniejszej obsługi. Informacje o tym, jak korzystasz z naszej witryny, udostępniamy partnerom społecznościowym, reklamowym i analitycznym. Partnerzy mogą połączyć te informacje z innymi danymi otrzymanymi od Ciebie lub uzyskanymi podczas korzystania z ich usług i innych witryn.

Masz możliwość zmiany preferencji dotyczących ciasteczek w swojej przeglądarce internetowej. Jeśli więc nie wyrażasz zgody na zapisywanie przez nas plików cookies w twoim urządzeniu zmień ustawienia swojej przeglądarki, lub opuść naszą witrynę.

Jeżeli nie zmienisz tych ustawień i będziesz nadal korzystał z naszej witryny, będziemy przetwarzać Twoje dane zgodnie z naszą Polityką Prywatności. W dokumencie tym znajdziesz też więcej informacji na temat ustawień przeglądarki i sposobu przetwarzania twoich danych przez naszych partnerów społecznościowych, reklamowych i analitycznych.

Zgodę na wykorzystywanie przez nas plików cookies możesz cofnąć w dowolnym momencie.

Optyczne.pl

Test aparatu

Olympus E-PL9 - test aparatu

26 marca 2018
Marcin Czajkowski Komentarze: 48

8. Zakres i dynamika tonalna

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.


----- R E K L A M A -----

Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna

Z powyższego wykresu możemy odczytać, że z wyjątkiem programowego ISO 100, wszystkie czułości, wyrażone jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli, są ok. 1.5 EV poniżej nominalnych. Taka sytuacja miała też miejsce w wypadku Olympusa E-PL8. Jest to typowe zachowanie i umożliwia manipulację danymi w jasnych partiach obrazu. Rozbieżność między poszczególnymi kolorami podstawowymi jest typowa dla matryc krzemowych, gdzie sprawność kwantowa nie rozkłada się równomiernie w całym spektrum światła widzialnego.

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 realnym czułościom matrycy, a wyniki odwzorowują średnią wartość z wszystkich grup senseli.

Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna

Wyrażenie wyniku w elektronach pozwala śledzić jakość przetwarzania toru analogowo-cyfrowego. Widzimy, że przebieg pokrywa zakres wartości od 2 do 11 elektronów, co oznacza, że jakość zaprojektowanej elektroniki stoi na całkiem dobrym 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.

Współczynnik konwersji i wzmocnienie jednostkowe

Poniżej przedstawiamy współczynnik konwersji (ang. conversion gain) matrycy wyznaczony dla różnych nastaw 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 realnym czułościom matrycy, a wyniki odwzorowują średnią wartość z wszystkich grup senseli.

Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna

Dla najniższej natywnej czułości na jedną jednostkę kwantyzacji przetwornika ADC przypada 19.18 elektronów. Przy 12-bitowym przetworniku daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na poziomie 77.8 ke. Wynik ten jest dość wysoki. Widać też, że punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla czułości 1223 (czyli praktycznie dla nastawy aparatu ISO 3200). Przekroczenie tego progu powoduje, że za jakość obrazu odpowiadają już tylko i wyłącznie algorytmy cyfrowej obróbki sygnału, a nie tor analogowy matrycy. W związku z czym nie ma żadnego zysku ze stosowania takiej obróbki w aparacie i dokładnie te same efekty uzyskamy niedoświetlając zdjęcie, a następnie korygując ekspozycję w komputerze.

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.

Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna

Najwyższą jakość obrazu otrzymamy, spodziewanie, dla trzech najniższych czułości, dla których aparat zarejestruje ponad 250 przejść tonalnych. Dla ISO 200 liczba tonów wynosi 360, co daje 8.5-bitowy zapis danych. Wartość ta zapewni bardzo dobre przejścia tonalne, bez widocznej posteryzacji. Fujifilm X-A3 uzyskał dla analogicznych warunków 8.1-bita, natomiast Panasonic GX800 8 bitów.

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 0.3 EV.

ISO Granica czerni i bieli
100
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna
200
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna
400
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna
800
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna
1600
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna
3200
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna
6400
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna
12800
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna
25600
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna

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.

Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna

Dla najlepszej jakości obrazu przy ISO 200 testowany aparat osiągnął 8.2 EV. To nieco więcej niż uzyskaliśmy w Fujifilm X-A3 (8 EV) i wyraźnie więcej niż w Panasoniku GX800 (7.6 EV).

Biorąc pod uwagę kryterium niskiej jakości obrazu, dla bazowej natywnej czułości mamy do dyspozycji dynamikę na poziomie niemal 12 EV, co oznacza, że wykorzystywany jest praktycznie cały zakres pracy przetwornika ADC. X-A3 wypadł tu nieco lepiej (13.2 EV), stosuje on jednak 14-bitowe przetwarzanie danych. GX800 natomiast wypada tutaj zauważalnie gorzej – osiągnął bowiem 11 EV. Panasonic, podobnie jak Olympus, stosuje 12-bitowe przetwarzanie danych.

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

Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna

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 wynosi prawie 8.5 EV.

Przy omawianiu zakresu tonalnego pokazujemy tradycyjnie, jak zachowują się zdjęcia przy obróbce komputerowej, kiedy rozjaśniamy je lub przyciemniamy. Zdjęcia wykonaliśmy przy czułości ISO 200 i 1600, i odpowiednio przysłonie f/16 i f/11 i czasach 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.

Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna

0 EV
+4 EV
200 ISO
E-PL9
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna
E-M5 Mark II
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna
1600 ISO
E-PL9
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna
E-M5 Mark II
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna

Efekt rozjaśniania zdjęć jest podobny dla obu aparatów oraz czułości. Przy ISO 200 można jeszcze dopatrzeć się jakiś szczegółów, dla ISO 1600 jest to jedynie szum.

Przyciemnianie przepalonych partii w przypadku obu aparatów dało podobny, mizerny, efekt. Uwidoczniło natomiast niewielką różnicę w ekspozycji obu zdjęć dla ISO 200, przez co na fotografii z E-PL9 możemy dostrzec nieco więcej szczegółów. Dla ISO 1600 różnic właściwie nie ma – miejsca przepalone takimi pozostały i nie udało się odzyskać żadnych szczegółów.

0 EV
−4 EV
200 ISO
E-PL9
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna
E-M5 Mark II
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna
1600 ISO
E-PL9
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna
E-M5 Mark II
Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna Olympus E-PL9 - Zakres i dynamika tonalna