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

Fujifilm X-E4 - test aparatu

30 sierpnia 2021
Maciej Latałło Komentarze: 66

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.

Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna

Dla nastaw natywnych (160–12800), czułości jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli są o ok. 1/2 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.

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

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.

Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna

Wyrażenie wyniku w elektronach pozwala śledzić jakość przetwarzania toru analogowo-cyfrowego. Widzimy, że przebieg pokrywa zakres wartości od 5 do 2 elektronów, co oznacza, że jakość zaprojektowanej elektroniki stoi na całkiem wysokim 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.

Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna

Dla najniższej natywnej czułości przypada nieco ponad 4 elektrony. Przy 14-bitowym przetworniku daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na poziomie 89 ke. Wynik ten można uznać za wysoki. Widać też, że punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla czułości 283 (czyli tuż powyżej nastawy ISO 400). 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. Punkt wzmocnienia w testowanym aparacie jest ustawiony nisko.

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.

Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna

Najwyższą jakość obrazu otrzymamy dla trzech najniższych natywnych czułości, dla których aparat zarejestruje ponad 200 przejść tonalnych. Dla ISO 160 liczba tonów wynosi 379, co daje 8.6-bitowy zapis danych. Tyle samo uzyskaliśmy w teście Sony A6400 (dla ISO 100). Nieco lepiej wypadł natomiast Nikon Z50 – 9 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 1/3 EV.

iso0 Granica czerni i bieli
80
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
100
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
160
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
200
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
400
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
800
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
1600
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
3200
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
6400
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
12800
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
25600
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
51200
Fujifilm X-E4 - 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.

Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna

Dla najlepszej jakości obrazu przy ISO 160 (najniższej natywnej czułości) testowany aparat osiągnął bardzo dobry wynik 9 EV. Zauważalnie lepiej poradził sobie Nikon Z50 (dla ISO 100), uzyskując 9.9 EV. W teście Sony A6400 zanotowaliśmy 8.3 EV, aczkolwiek z uwagi na 12-bitowy zapis danych wynik ten nie stanowi zaskoczenia.

Biorąc pod uwagę kryterium niskiej jakości obrazu, dla bazowej czułości mamy do dyspozycji dynamikę na poziomie 13.5 EV, co oznacza, że niewiele brakuje, by wykorzystywany był praktycznie cały zakres pracy przetwornika ADC.

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

Fujifilm X-E4 - 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 przekracza 8 EV.

Przy omawianiu zakresu tonalnego pokazujemy tradycyjnie, jak zachowują się zdjęcia przy obróbce komputerowej, kiedy rozjaśniamy je lub przyciemniamy. Zdjęcia wykonaliśmy przy następujących parametrach ekspozycji: ISO 200, f/16 i 30 s oraz ISO 1600, f/11 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.

Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna

0 EV
+4 EV
160 ISO
X-E4
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
200 ISO
X-T2
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
1600 ISO
X-E4
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
X-T2
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna

Efekt rozjaśnienia obrazu na bazowym ISO w obu bezlusterkowcach jest w zasadzie podobny. Lekkiej przewagi X-T2 można się dopatrzeć dla ISO 1600, niemniej poziom szumu i na jednym, i drugim wycinku jest wysoki.

Przyciemnianie jasnych partii obrazu daje podobne efekty w obu aparatach. Żadnych danych z obszarów przepalonych nie udało się odzyskać.

0 EV
−4 EV
160 ISO
X-E4
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
200 ISO
X-T2
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
1600 ISO
X-E4
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna
X-T2
Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna Fujifilm X-E4 - Zakres i dynamika tonalna