Szczegółowość obrazu

Szczegółowość obrazu oraz obecność artefaktów takich jak mora i aliasing badamy nagrywając testowanym aparatem tablicę ISO 12233, tak by wypełniła ona kadr w pionie przy danych proporcjach obrazu. Analiza ma charakter jakościowy, jej wynikiem nie są wartości liczbowe.

W przypadku testowanego aparatu, ze względu na dużą liczbę trybów nagrywania, zdecydowaliśmy się podzielić niniejszy film na dwie części – jedną poświęconą filmowaniu w 4K, a drugą trybowi Full HD. Na początek – 4K.

Podobnie jak w przypadku zakresu dynamicznego, także i tu z ciekawości postanowiliśmy porównać różnice między zapisem z próbkowaniem koloru 4:2:2 / 10-bit oraz 4:2:0 / 8-bit. W przypadku ujęcia tablicy testowej trudno się ich dopatrzyć. Prawdopodobnie realne różnice mogłyby pojawić się na przykład na włosach przy próbie wykluczowania zielonego tła zza człowieka.

Jeśli chodzi o samą jakość obrazu, to jest całkiem dobrze. W żadnym trybie nagrywania skośne linie nie mają wyraźnego schodkowania, a obraz jest szczegółowy, choć widać wyraźnie, że w trybie pełnoklatkowym szczegółowość jest lepsza niż przy korzystaniu z wycinków, czy to APS-C czy 4:3. Nadal jednak powodów do zmartwień nie ma. Warto też dodać, że w obu „cropowych” trybach jakość obrazu jest identyczna niezależnie od tego, czy filmujemy w 25 czy 50 kl/s.

Jedynym elementem psującym odbiór obrazu 4K w testowanym aparacie są nieprzyjemne kolorowe przebarwienia widoczne zwłaszcza w trybie pełnoklatkowym dla określonej częstotliwości przestrzennej. Zastosowanie ciut mocniejszego (lub w ogóle jakiegokolwiek jeśli S5 go nie ma) filtra dolnoprzepustowego na matrycy prawdopodobnie mogłoby pomóc zlikwidować ten problem. By zweryfikować tę hipotezę, zestawiamy poniżej ten sam fragment tablicy testowej nagrany testowanym aparatem oraz wyposażonym w mocniejszy filtr AA Lumiksem S1H.

Jak widać, mocniejszy filtr faktycznie pomaga. Z drugiej strony jednak ogranicza on rozdzielczość zdjęć, co może być niepożądane. O ile zatem mamy, jak w przypadku S1H, do czynienia z kamerą w korpusie aparatu, wybór jest prosty. Jeśli natomiast urządzenie ma być fotograficzno-filmową hybrydą, trzeba znaleźć jakiś kompromis i z takim właśnie mamy do czynienia w przypadku modelu S5.

Spójrzmy teraz na jakość obrazu Full HD.

Najlepiej prezentuje się obraz Full HD nagrany z wykorzystaniem całej szerokości matrycy z prędkościami 25 i 50 kl/s. Przy przejściu w tryb slow motion, tryb APS-C lub tryb Pixel:Pixel ilość zakłóceń oraz szczegółowość (a raczej jej brak) osiągają trudny do zaakceptowania poziom. Dla porządku odnotujmy, że we wszystkich trybach nagrywania jakość obrazu jest identyczna w 25 i 50 kl/s, a w slow motion jakość obrazu jest identyczna w 100, 120 oraz 150 kl/s i spada dopiero po przejściu na 180 kl/s. Stawia to sens implementacji tego klatkażu pod znakiem zapytania, zwłaszcza, że wiąże się on z dodatkowym cropem. Pewnym zaskoczeniem jest dość podła jakość obrazu w trybie Pixel:Pixel – wydawałoby się, że skoro tworzymy obraz Full HD z wycinka matrycy o rozdzielczości Full HD, w dodatku ze środka kadru, gdzie obraz zawsze jest najlepszej jakości, to powinien on wyglądać przynajmniej przyzwoicie. Niestety nie wygląda.

Wyostrzanie

Testowany aparat oferuje wyostrzanie regulowane w 21-stopniowej skali – od −5 do +5 z krokiem co 0.5. Typową oznaką tego procesu w surowym materiale filmowym jest schodkowanie widoczne na ukośnych krawędziach.

Cały test do tej pory, podobnie jak testy fotograficzne, wykonaliśmy na minimalnym poziomie wyostrzania obrazu dostępnym w aparacie. Spójrzmy teraz, jak zwiększenie poziomu tego parametru wpływa na obraz:

Wyostrzanie zostało w testowanym aparacie zaimplementowane w rozsądny sposób. Nawet przy maksymalnej wartości tego parametru, w obrazie nie pojawia się schodkowanie ani inne zakłócenia, choć oczywiście obraz wygląda na nieco przeostrzony. Natomiast wartości z przedziału od −5 do okolic 0 spokojnie można stosować.

Szum

Szum w filmach, podobnie jak na zdjęciach, oceniamy w oparciu o scenkę testową, zarejestrowaną na różnych czułościach przy wyłączonej redukcji szumu w aparacie.

W przypadku filmu ocena, tak jak przy szczegółowości obrazu, nie ma charakteru liczbowego. Prezentowane poniżej opinie na temat maksymalnych czułości oferujących użyteczny obraz są oczywiście subiektywne – każdy użytkownik ma inną tolerancję dla szumu w obrazie filmowym.

Podobnie jak w przypadku szczegółowości obrazu, ze względu na dużą liczbę trybów nagrywania, postanowiliśmy rozdzielić materiał na 4K i Full HD. Zaczniemy od 4K.

Podobnie jak w przypadku modeli S1 i S1H, najwyższa użyteczna czułość w trybie pełnoklatkowym to okolice ISO 25600. Powyżej tej wartości szum staje się gruboziarnisty i nieprzyjemny w odbiorze. To bardzo dobry wynik, zwłaszcza, że mówimy o aparacie z 24-megapikselową matrycą, a nie kamerze, która ma megapikseli 8 czy 10. Warto także odnotować, że podobnie jak w innych sytuacjach gdy to porównywaliśmy, nie widać różnicy w poziomie szumu między 8- a 10-bitowymi plikami.

Po przejściu do trybu APS-C lub 3.3K Anamorphic granica akceptowalnej czułości przesuwa się mniej więcej proporcjonalnie do spadku wykorzystywanej powierzchni matrycy. Czyli, mówiąc prościej, najwyższą użyteczną czułością staje się ISO 12800, a mniej estetyczny, gruboziarnisty szum, pojawia się na ISO 25600. To nadal bardzo dobre wyniki, zostawiające „w polu” nie tylko większość aparatów APS-C, ale także pełnoklatkowej konkurencji.

Przejdźmy teraz do obrazu Full HD.

W trybie pełnoklatkowym w 25 i 50 kl/s, granica użyteczności wydaje się znajdować gdzieś między ISO 6400 a 12800. Z jednej strony, już ujęcia tablicy testowej pokazały, że materiał Full HD jest uzyskiwany z użyciem jakichś degradujących obraz metod jak np. przeskakiwanie linii (line skipping), więc nie należałoby mieć zbyt wysokich oczekiwań. Z drugiej strony, takie spadki najwyższej w miarę użytecznej czułości między 4K a Full HD rzadko się zdarzają w testach.

Co jeszcze bardziej zaskakujące, poziom szumu spada po przejściu do wyższych klatkaży i w zakresie 100–150 kl/s ISO 12800 spokojnie możemy uznać za najwyższą użyteczną wartość. W 180 kl/s wartość ta znów spada bliżej ISO 6400. W podobnym tonie możemy się wypowiedzieć o trybie APS-C, gdzie przekraczanie nastawy ISO 6400 również wiąże się z nieakceptowalnym zaszumieniem. Z kolei w trybie Pixel:Pixel, w którym efektywny crop wynosi 3.13x, już ISO 3200 jest mocno zaszumione i najlepiej nie przekraczać nastawy ISO 1600. To jednak zrozumiałe, biorąc pod uwagę, z jak małego wycinka matrycy aparat korzysta w tym trybie.

Odszumianie

Panasonic Lumix S5 oferuje identyczną skalę odszumiania, jak miało to miejsce w przypadku wyostrzania. Rozciąga się ona od wartości −5 do +5 z krokiem co 0.5, co daje łącznie 21 możliwych nastaw.

Standardowo w testach wszystkie ujęcia nagrywamy z wyłączoną redukcją szumu. Spójrzmy teraz, jak wygląda materiał, gdy zaczniemy zwiększać wartość tego parametru:

Odszumianie, podobnie jak wyostrzanie, zostało w testowanym aparacie zaimplementowane w rozsądny sposób. Jedynie na najwyższych jego nastawach można się przyczepić do nadmiernego pozbawiania obrazu detali. W każdym innym przypadku osiągany kompromis między redukcją szumu a „zjadaniem” szczegółów jest absolutnie akceptowalny i każdy użytkownik może dobrać coś dla siebie wedle preferencji.

Najlepiej, jak zwykle, wypada odszumianie na postprodukcji, które w przeciwieństwie do tego w aparacie nie musi działać w czasie rzeczywistym i ma dostęp do większej mocy obliczeniowej. Należy jednak pamiętać, że skuteczność redukcji szumu, zwłaszcza tej międzyklatkowej (a takiej użyliśmy do ujęcia naszej scenki) zależy od charakteru i dynamiki danego ujęcia – w sytuacjach z dużą ilością ruchu utrata szczegółów wywołana przez odszumianie w aparacie zostanie zamaskowana rozmyciem ruchu, a z kolei międzyklatkowa redukcja szumu da kiepskie efekty.

Rolling shutter

Zjawisko nazywane potocznie rolling shutter wynika z faktu, że zdecydowana większość współczesnych matryc CMOS nie jest odczytywana z całej powierzchni jednocześnie, tylko „z góry do dołu”, wierszami. Stąd też o sile i uciążliwości tego zjawiska decyduje czas odczytu matrycy w danym trybie nagrywania. Rośnie on wraz z rozdzielczością oraz zależy od innych aspektów nagrywania – przykładowo czas odczytu będzie większy, gdy materiał filmowy jest nadpróbkowany (tzw. oversampling), a mniejszy, gdy np. matryca jest odczytywana z przeskakiwaniem linii (tzw. line skipping).

Przedstawmy jeszcze skalę odniesienia. Czasy odczytu poniżej 10 ms uznajemy za świetne – przy tak szybkich matrycach trzeba naprawdę „postarać się”, by zjawisko rolling shutter było zauważalne. Czasy między 10 a 15 ms to wyniki bardzo dobre. Czasy między 15 a 20 ms uznajemy za dobre, a między 20 a 25 ms za przeciętne. Wszystko powyżej 25 ms to wyniki złe, a powyżej 30 ms – bardzo złe.

Wyniki, jakie uzyskał Panasonic Lumix S5, przedstawiają się następująco:

Znajdujący się na granicy poziomów dobrego i przeciętnego wynik w 4K z całej szerokości matrycy jest dość typowy dla 24-megapikselowych aparatów korzystających z nadpróbkowania w 4K. W ramach ciekawostki zamieszczamy je poniżej:

• Nikon Z6 – 20.3 ms,
• Panasonic Lumix S1 – 20.0 ms,
• Panasonic Lumix S1H – 20.1 ms,
• Panasonic Lumix S5 – 20.2 ms,
• Sigma fp – 18.0 ms,
• Sony A7 III – 22.6 ms.

Największą ciekawostką przedstawionego powyżej pomiaru są wyniki w trybie anamorficznym i ich porównanie z wynikami dla nagrywania w 4K w trybie APS-C. W obu przypadkach pojedyncza zapisywana klatka ma ok. 8.3 megapiksela – różnica rozdzielczości między tymi trybami to ok. 0.2%, jest więc pomijalna. Skąd zatem tak różne czasy odczytu? Trudno stwierdzić. Być może ma to związek z większą liczbą linii obrazu odczytywanych w trybie anamorficznym, ta jednak jest większa o ok. 15%, co nie usprawiedliwia czasu odczytu większego o niemal 60%. Być może aparat specjalnie zwalnia, by zostawić sobie moce przerobowe na rozciągnięcie podglądu na ekranie i/lub obsługę anamorficznej stabilizacji? Niestety nie mamy możliwości sprawdzenia częstotliwości pracy poszczególnych komponentów aparatu w różnych trybach, jesteśmy zatem w tej kwestii skazani na spekulacje.

Wyniki w trybie Full HD wszystkie nominalnie mieszczą się poniżej 10 ms, rolling shutter nie powinien być zatem dokuczliwy w tych trybach. Wolelibyśmy jednak, by oferowana przez nie jakość obrazu była nieco lepsza, nawet kosztem wolniejszego odczytu. Byłby to bardziej wyważony kompromis.