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

Partnerzy








Oferta Cyfrowe.pl

Test aparatu

Sony A1 - test aparatu

17 czerwca 2021
Maciej Latałło Komentarze: 189

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.

Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna


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

Z powyższego wykresu możemy odczytać, że dla nastaw poza ISO 50 (programowym), czułości jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli są poniżej nominalnych, a różnice oscylują wokół 1 EV. 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 realnym czułościom matrycy, a wyniki odwzorowują średnią wartość z wszystkich grup senseli.

Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna

Wyrażenie wyniku w elektronach pozwala śledzić jakość przetwarzania toru analogowo-cyfrowego. W idealnie pracującej matrycy wykres powinien być linią prostą, ze wszystkimi wartościami dla różnych czułości ISO na tym samym poziomie. Tutaj można zauważyć, że dla czterech najniższych nastaw szum przetwarzania jest wyższy niż dla kolejnych. Jest to najprawdopodobniej związane z architekturą dual-gain, dzięki której można uzyskać lepsze wyniki dynamiki tonalnej dla wyższych nastaw ISO. W każdym razie w pierwszej szum przyjmuje wartość 7–8 elektronów, a dla drugiej ok. 2. Jego wartość nie jest wysoka, ponadto widać tylko niewielkie fluktuacje w obrębie danego poziomu. Innymi słowy, jakość zaprojektowanej elektroniki stoi na bardzo dobrym poziomie.

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.

Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna

Dla najniższej natywnej czułości, na jedną jednostkę kwantyzacji przetwornika ADC przypada ok. 7 elektronów. Przy 14-bitowym przetworniku daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na poziomie 118 ke. Taki wynik można uznać za bardzo wysoki. Punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla czułości 376, czyli nieco poniżej nastawy ISO 800. 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. Warto odnotować lekki wzrost pojemności studni potencjałów względem modelu A7R IV.

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.

Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna

Na powyższym wykresie możemy zauważyć, że dla najniższej natywnej czułości liczba tonów sięga około 461, czyli otrzymujemy 8.9-bitowy zapis danych. Taki wynik gwarantuje oczywiście wizualnie gładkie przejścia tonalne, bez widocznej posteryzacji. Dla analogicznych kryteriów prawie tak samo wypadł Nikon Z7 II (9 bitów dla ISO 64). W Canonie R5 zanotowaliśmy 8.4 bita, natomiast najwyższym wynikiem w tej grupie może się pochwalić Panasonic S1R – 9.5 bita.

Wraz ze zwiększaniem czułości zakres tonalny oczywiście maleje. Przy ISO 1600 otrzymujemy wartości 7 bita (co daje około 130 przejść tonalnych), a dla ISO 6400 – 6 bitów (63 przejścia). Przy maksymalnym dostępnym ISO przejść tonalnych mamy już tylko 14, co daje 4 bity.

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
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
100
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
200
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
400
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
800
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
1600
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
3200
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
6400
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
12800
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
25600
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
51200
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
102400
Sony A1 - 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.

Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna

Dla najlepszej jakości obrazu przy ISO 100 testowany aparat osiąga wartość dynamiki tonalnej na poziomie 9.7 EV, co jest niewątpliwie bardzo dobrym wynikiem. Testowany model wypadł bardzo podobnie do Nikona Z7 II (9.8 EV dla ISO 64) i ciut lepiej niż Lumix S1R (9.5 EV). Nieco mniej natomiast uzyskał EOS R5 – 9 EV.

Dla kryterium SNR=1 dynamika osiąga 13.9 EV dla bazowego ISO, co oznacza, że bardzo niewiele brakuje, by wykorzystywany był cały zakres pracy przetwornika ADC. Przy tej jakości widać zysk wynikający z architektury dual-gain, przekładający się na lepsze osiągi dynamiki dla czułości ISO 800 i wyższych.

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

Sony A1 - 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 zbliża się do wartości 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.

Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna

Przy zdjęciach wykonanych aparatem Sony A1 i Nikonem Z7 w takich samych warunkach oświetleniowych i przy tych samych parametrach ekspozycji okazało się, że różnią się one zauważalnie jasnością. Różnica wyniosła ok. 1 EV, przy czym jaśniejsze były zdjęcia z Nikona. Aby zatem porównanie rezultatów rozjaśniania i przyciemniania było bardziej miarodajne, zdecydowaliśmy się użyć zdjęć z A1 z ekspozycją o 1 EV większą (odpowiednio otwierając przysłonę).

100 ISO
0 EV
+4 EV
A1
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
Z7
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
1600 ISO
A1
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
Z7
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna

Dla ISO 100, po rozjaśnieniu obrazów, poziom szumu na wycinkach z obu aparatach jest dość podobny. Dopiero dla wyższej nastawy widać lekką przewagę A1. Niemniej, w obu przypadkach poziom zakłóceń jest wysoki, choć sporo detali można jeszcze dostrzec.

Zmniejszenie ekspozycji nie pokazało żadnych szczegółów w przepalonych obszarach. Oba aparaty wypadły tu zatem porównywalnie.

100 ISO
0 EV
−4 EV
A1
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
Z7
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
1600 ISO
A1
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna
Z7
Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna Sony A1 - Zakres i dynamika tonalna