Czułość matrycy

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 dla nastaw poza ISO 50 (programowym, w praktyce tożsamym z ISO 100), czułości jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli są od niespełna 1 do 1 i 1/3 EV poniżej nominalnych. Takie zachowanie jest typowe i umożliwia manipulację danymi w jasnych partiach obrazu.

Szum przetwarzania

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. Dla ISO 50–200 mamy szum na poziomie 8–9 elektronów, a dla pozostałego zakresu 3–2. Widać zatem wyraźnie, że mamy do czynienia dwoma poziomami wzmocnień, czyli z architekturą dual-gain, dzięki której można uzyskać lepsze wyniki dynamiki tonalnej dla wyższych nastaw ISO. W obrębie każdego poziomu, wykresy są zbliżone do linii prostej. Można powiedzieć, że jakość zaprojektowanej elektroniki stoi na bardzo dobrym poziomie.

Współczynnik konwersji i wzmocnienie jednostkowe

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 natywnej czułości, na jedną jednostkę kwantyzacji przetwornika ADC przypada ok. 12 elektronów. Przy 14-bitowym przetworniku daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na poziomie przekraczającym 197 ke^–. Taki wynik można uznać za bardzo wysoki. Punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla czułości 609, czyli nieco poniżej nastawy ISO 1600. 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. Pojemność studni potencjałów stoi na dość zbliżonym poziomie jak w EOS-ie R i Z6 II.

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.

Na powyższym wykresie możemy zauważyć, że dla najniższej natywnej czułości liczba tonów sięga około 549, czyli otrzymujemy 9.1-bitowy zapis danych. Taki wynik gwarantuje oczywiście wizualnie gładkie przejścia tonalne, bez widocznej posteryzacji. Konkurencja wypada w gruncie rzeczy całkiem podobnie: EOS R zanotował 8.9 bita, Lumix S1 – 9 bitów, a Z6 II – 9.2 bita.

Wraz ze zwiększaniem czułości zakres tonalny oczywiście maleje. Przy ISO 1600 otrzymujemy wartości 7.3 bita, co daje około 160 przejść tonalnych. Przy maksymalnym dostępnym ISO przejść tonalnych mamy już tylko 14, co daje 3.9 bita.

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
100
200
400
800
1600
3200
6400
12800
25600
51200
102400
204800

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.

Dla najlepszej jakości obrazu przy ISO 100 testowany aparat osiąga wartość dynamiki tonalnej na poziomie 10.1 EV, co jest niewątpliwie bardzo dobrym wynikiem. Testowana Alpha wypadła odrobinę lepiej od modeli konkurencji, czyli EOS-a R, Z6 II i S1, które uzyskały dla analogicznych warunków odpowiednio: 9.6, 10 i 9.7 EV.

Dla kryterium SNR=1 dynamika osiąga 13.9 EV dla bazowego ISO, co oznacza, że wykorzystywany jest niemal cały zakres pracy przetwornika ADC. Przy tej jakości, od ISO 400 włącznie, widać zysk wynikający z architektury dual-gain, przekładający się na lepsze osiągi dynamiki.

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

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 nieco 9 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.

100 ISO
	0 EV	+4 EV
A7 IV
A7R III
1600 ISO
A7 IV
A7R III

Dla obu aparatów, efekt rozjaśniania obrazu stoi na naprawdę zbliżonym poziomie. Dotyczy to zarówno ISO 100, jak i ISO 1600. Przy czym dla pierwszej wartości, zwiększenie ekspozycji daje całkiem sensowne rezultaty, bowiem detale scenki są dość dobrze widoczne.

Po przyciemnieniu jasnych partii obrazu nie widać większych różnic pomiędzy dwoma aparatami. Trudno mówić o odzyskaniu jakichkolwiek szczegółów z przepalonych obszarów.

100 ISO
	0 EV	−4 EV
A7 IV
A7R III
1600 ISO
A7 IV
A7R III