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), większość czułości jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli są ok. 1 EV poniżej nominalnych. Różnica ta trochę się zmniejsza dla nastaw ISO 102400 i 204800. 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 zakresu ISO 50-400 szum (czyli pierwszego poziomu wzmocnień) waha się w granicach 6-10, natomiast od nastawy ISO 800 – między 3 a 2 elektrony. W idealnie pracującej matrycy wykres powinien być linią prostą, ze wszystkimi wartościami dla różnych czułości ISO na tym samym poziomie. To, co widzimy na wykresie to efekt zastosowania technologii Dual Native ISO, a zatem dwóch obwodów analogowych przetwarzania sygnału.  W obrębie każdego poziomu, wykresy są z grubsza 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 ponad 6 elektronów. Przy 14-bitowym przetworniku daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na poziomie 95 ke^–. Taki wynik można uznać za całkiem wysoki, choć jest ponad dwukrotnie niższy niż u poprzednika. Punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla czułości 749, czyli odrobinę poniżej nastawy ISO 1600. Przekroczenie tego progu powoduje, że za jakość obrazu wynikającą ze wpływu szumu śrutowego odpowiadają już tylko i wyłącznie algorytmy cyfrowej obróbki sygnału, a nie tor analogowy matrycy. Punkt wzmocnienia w testowanym aparacie ustawiony jest niezbyt wysoko.

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 409, czyli otrzymujemy 8.7-bitowy zapis danych. Dla tych samych kryteriów, S5 II wypadł trochę słabiej niż konkurencja. EOS R6 Mark II uzyskał bowiem 8.9 bita, Nikon Z6 II 9.2 bita, a Sony A7 IV 9.1 bita. Przy ISO 1600, w Lumiksie otrzymujemy wartości 7.4 bita, co daje około 172 przejść tonalnych. Przy maksymalnym dostępnym ISO przejść tonalnych mamy już tylko 17, co daje 4.1 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 9.5 EV, co jest bardzo dobrym wynikiem, aczkolwiek niższym od poprzednika (10 EV). Poza tym, konkurencja znów zanotowała nieco lepsze rezultaty: Canon EOS R6 Mark II uzyskał 9.9 EV, Nikon Z6 II 10 EV, a Sony A7 IV 10.1 EV.

Dla kryterium SNR=1 dynamika w Lumiksie osiąga 13.8 EV dla bazowego ISO, co oznacza, że niewiele brakuje by wykorzystać całkowicie 14-bitowy zapis danych. Przy tej jakości dość wyraźnie widać zysk wynikający z architektury Dual Native ISO, przekładający się na lepsze osiągi dynamiki po przejściu z nastawy ISO 400 na 800.

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 osiąga blisko 9.5 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. W przypadku wybranych aparatów – Panasonika S5 II i Nikona Z7 występowała różnica w naświetleniu zdjęć, toteż zdecydowaliśmy się przymknąć przysłonę o 2/3 EV mocniej w Z7. Zdjęcia następnie wywołujemy 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
S5 II
Z7
1600 ISO
S5 II
Z7

Po rozjaśnieniu obrazu, zdjęcia z Panasonika prezentują się naprawdę nieźle. Przy ISO 100 rezultat w S5 II i Z7 jest w zasadzie porównywalny, natomiast dla nastawy ISO 1600 naszym zdaniem Lumix wypadł zauważalnie lepiej.

Przyciemnianie jasnych partii obrazu daje podobny efekt w obu aparatach, a widoczne różnice są raczej spowodowane różną jasnością oryginalnych zdjęć. Miejsca przepalone takowymi pozostaną.

100 ISO
	0 EV	−4 EV
S5 II
Z7
1600 ISO
S5 II
Z7