Aparat LX100 II został wyposażony w matrycę, która ma takie same gabaryty, jak inne używane w systemie 4/3. Jednakże, ze względu na wieloaspektowość, największa powierzchnia matrycy przy formacie 4:3 stanowi 85% matrycy wielkości 4/3 cala. Choć całkowita liczba fotodiod wynosi 21.77 milionów, do dyspozycji użytkownika oddane jest 17 mln punktów.

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.

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

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 wszystkie czułości, przedstawione jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli, są poniżej wartości nominalnych. Takie zachowanie jest typowe i umożliwia manipulację danymi w jasnych partiach obrazu. Możemy zaobserwować, że czułość ISO 25600 jest wytwarzana sztucznie.

Szum przetwarzania

Kolejnym pomiarem jest tzw. szum przetwarzania (ang. readout noise), czyli 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.

Wyrażenie wyniku w elektronach pozwala śledzić jakość przetwarzania toru analogowo-cyfrowego. Widzimy, że przebieg pokrywa zakres wartości od 1 do 10 elektronów dla większości zmierzonych czułości – wyjątkiem jest jedynie czułość 100, ale wyniki dla tego punktu mogą być zakłamane przez dodatkową obróbkę sygnału, jaką wykonuje aparat.

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.

Dla najniższej fizycznej czułości na jedną jednostkę kwantyzacji przetwornika ADC przypada około 13 elektronów. Przy 12-bitowym przetworniku i ograniczeniu poziomem saturacji daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na poziomie 50 ke–. Taki wynik należy uznać za wysoki.

Taka pojemność studni potencjałów oznacza jednak, że podnosząc czułość aparatu, szybko będziemy pozbawieni realnej informacji o parametrach zarejestrowanego oświetlenia. Z wykresu odczytać możemy, że punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla ISO 1031 (czyli niewiele poniżej wartości dla nastawy aparatu ISO 3200). Wyższe czułości są zatem całkowicie sztucznie wytwarzane na drodze programowej (na jedną jednostkę kwantyzacji przypada „ułamek” niepodzielnego fotonu), w związku z czym nie ma żadnego zysku ze stosowania takiej obróbki w aparacie. Dokładnie takie same wyniki uzyskamy, fotografując na niższej czułości i w komputerze odpowiednio zwiększając ekspozycję. Innymi słowy, czułości wyższe od nastawy ISO 1600 są użyteczne jedynie dla tych użytkowników, którzy nie poddają zdjęć komputerowej obróbce.

Szum całkowity

Pomiar szumów matrycy wykonujemy na zdjęciach tablicy Kodak Q-14, korzystając z programu Imatest. Poniżej prezentujemy uzyskane przez nas wyniki.

Do powyższego wykresu nie możemy mieć żadnych zastrzeżeń – szum wraz ze zwiększaniem czułości rośnie wykładniczo, co oznacza, że nie mamy do czynienia z programowym odszumianiem RAW-ów.

Wyniki nie należą jednak do najniższych – mimo, że aparat ma tylko 17 milionów efektywnych pikseli, to szumi mocniej niż chociażby Lumix G9 z 20-megapikselową matrycą. Można tutaj również zauważyć niewielką przewagę poprzednika – LX100 – nad testowanym aparatem.

Aby pokazać, jak wartości wyznaczonego szumu przekładają się na obraz, prócz wykresów prezentujemy tabelkę z fragmentami zdjęć (w skali 1:1) pól nr 3 oraz nr 11 tablicy Kodak Q-14. W pierwszej tabelce znajdują się fotografie w formacie JPEG, w drugiej natomiast – w formacie RAW.

By porównać uzyskane próbki z innymi aparatami, należy wybrać z rozwijanych list odpowiednie modele oraz zaznaczyć czułość, dla której mają być podane wyniki. W efekcie poniższa tabelka zostanie zaktualizowana nowymi wycinkami scenki testowej.

Pod względem szczegółowości LX100 II musi ustąpić aparatowi Fujifilm X100F z 24-megapikselowym sensorem. Liczba detali na aparacie Lumixa oraz Canona wydaje się podobna, co jedynie potwierdza wyniki uzyskane w poprzednim rozdziale. Jeżeli jednak rozważymy zaszumienie obrazów, to tutaj LX100 II wypada najgorzej. Z mocnym szumem spotkamy się już dla czułości ISO 3200 i właśnie ta wartość wydaje się ostatnią użyteczną – dla następnych nastaw szum zdominuje zdjęcia. Wydaje się, że Fujifilm wygrywa z Lumiksem o około 1 działkę przysłony, a G1 X Mark III plasuje się po środku.

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.

Dla ISO 200 liczba tonów wynosi 300, czyli dostajemy prawie 8.2-bitowy zapis danych. To niezły wynik dający gwarancję wizualnie gładkich przejść tonalnych, bez mocno widocznej posteryzacji. Gdy porównamy go do osiągów Canona G1 X Mark III, okaże się, że Panasonic uzyskuje porównywalny rezultat.

Dynamika tonalna

Dynamikę tonalną wyznaczyliśmy w oparciu o serię zdjęć tablicy Kodak Q-13. 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.

Przedstawiony wykres pokazuje, że do ISO 400 przetwornik ADC pracuje w optymalnym zakresie. Dalsze zwiększanie czułości powoduje naturalny spadek dynamiki. Dla najwyższego kryterium jakości, czyli RMS = 10, aparat LX100 osiąga wartości dynamiki tonalnej 8 EV przy najniższej czułości. Jest to przeciętny wynik – porównywalny jednak do konkurentów wykorzystujących 14-bitowy sensor G1 X Mark III (8.2 EV) oraz Fujifilm X100F (8.4 EV). Gdy akceptujemy niższe progi jakości, okazuje się, że przy wykorzystaniu najniższej dostępnej czułości dysponujemy całym zakresem pracy 12-bitowego przetwornika.

Poniżej przedstawiamy pełne wykresy SNR wygenerowanie na podstawie wykonanych pomiarów dla wszystkich czułości aparatu:

0 na osi OX oznacza maksymalną wartość, którą aparat może zapisać w pliku RAW. Na prawej osi OY oznaczyliśmy miejsca dla kryteriów SNR=10, 4, 2 i 1. Przy pomocy tego wykresu każdy może oszacować dostępną dynamikę dla wybranej przez siebie minimalnej użytecznej jakości. 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 dla ISO 1600, widzimy, że dynamika sięga wartości 8 EV.

Aby zobrazować praktyczny aspekt dynamiki tonalnej, jaki oferuje aparat, wykonaliśmy zdjęcia scenki testowej z czasem 30 s i 2 s przy czułości odpowiednio ISO 200 i ISO 1600. Fotografie zostały zrobione w formacie RAW i skorygowane o +4 EV i −4 EV w programie Adobe Lightroom CC Classic na domyślnych ustawieniach (wyłączone wszystkie panele modułu Develop za wyjątkiem „Camera Calibration”).

	0 EV	+4 EV
ISO 200
ISO 1600

Test rozjaśniania niedoświetlonych partii wypada w testowanym aparacie całkiem korzystnie, przynajmniej na czułości bazowej, gdzie ilość szumu jest co prawda duża, ale wciąż można odróżnić dużą ilość szczegółów. Na ISO 1600 jest już marnie – szum totalnie zdegradował obraz.

	0 EV	−4 EV
ISO 200
ISO 1600

Darki

Poziom prądu ciemnego testujemy na podstawie zdjęć wykonanych z 3-minutową ekspozycją bez dopływu światła. Zdjęcia wykonujemy zarówno w formacie JPEG jak i 12-bitowych RAW-ów. Te pierwsze pokazujemy w postaci, w jakiej zostały zapisane przez aparat. Pliki RAW natomiast wywoływane są programem dcraw do postaci czarno-białej bez interpolacji. Uzyskane w ten sposób pliki TIFF konwertujemy do formatu GIF, dobierając zakres w taki sposób, aby najlepiej zobrazować generujący się na matrycy szum. W przypadku LX100 II zakres ten wynosi od 0 do 255. Identyczny zakres ma również pozioma oś histogramów wykonanych na podstawie surowych plików. Maksymalne wartości na osi pionowej wynoszą 500 000 zliczeń.

RAW
ISO	Dark Frame	Crop	Histogram
100
200
400
800
1600
3200
6400
12800
25600

Do czułości ISO 1600 charakter histogramów jest poprawny. Szum jest jednorodny, a histogramy przypominają rozkład Poissona. Mamy tutaj spory postęp względem LX100, w którym wyraźna była manipulacja surowymi danymi. Ingerencji w darki nie możemy także stwierdzić przy czułościach ISO 3200, 6400 oraz 12800 – dopiero przy wartości ISO 25600 zauważymy, że odchylenie standardowe jest niższe, niż przy poprzedniej czułości. Jest to jednak wartość rozszerzona, zatem nie możemy mieć do producenta pretensji.

Spójrzmy na analizę statystyczną przedstawionych powyżej darków.

ISO	średni poziom sygnału	odchylenie standardowe
100	142.439	7.559
200	142.145	10.20
400	142.168	20.128
800	142.146	33.478
1600	141.393	47.215
3200	139.657	72.575
6400	137.137	101.382
12800	130.263	159.869
25600	124.971	152.702

JPEG
ISO	Dark Frame	Crop
100
200
400
800
1600
3200
6400
12800
25600