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 wszystkich nastaw, czułości jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli są poniżej nominalnych. Różnice nie są duże i wahają się od ok. 1/3 do 2/3 EV. Takie zachowanie 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 dwóch najniższych nastaw ISO szum wynosi ok. 6–9 elektronów, po czym od 400 spada do ok. 2–3 elektronów. Widać zatem, że mamy dwa poziomy wzmocnień. Niemniej, wygląda na to, że jakość zaprojektowanej elektroniki stoi na dobrym poziomie. W idealnie pracującej matrycy wykres powinien być linią prostą, ze wszystkimi wartościami dla różnych czułości ISO na tym samym 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 13 elektronów. Przy 14-bitowym przetworniku daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na poziomie 208 ke^–. To bez wątpienia wysoki wynik. Punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla czułości 1104 (realnej), czyli praktycznie dla nastawy nastawy aparatu 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 512, czyli otrzymujemy równo 9-bitowy zapis danych. Dla analogicznych kryteriów, R8 wypadł nieco lepiej od Lumiksa S5 II (8.7 bita) natomiast odrobinę słabiej niż Nikon Z6 II (9.2 bita) i Sony A7 IV (9.1 bita).

Zwiększanie czułości powoduje oczywiście degradację zakresu tonalnego i przy ISO 1600 w EOS-ie otrzymujemy wartości 7.5 bita, co daje około 175 przejść tonalnych. Przy maksymalnym dostępnym ISO przejść tonalnych mamy już tylko 18, co daje 4.2 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
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. To świetny wynik, zresztą na poziomie konkurencji w postaci Z6 II i A7 IV (odpowiednio 10 i 10.1 EV). Trochę mniej zanotował Lumix S5 II – 9.5 EV.

Przy SNR=1, EOS R8 dla ISO 100 osiąga 13.9 EV, zatem 14-bitowy zapisu jest wykorzystywany niemal całkowicie.

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 lekko przekracza 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. Ze względu na różnicę w naświetleniu zdjęć zdecydowaliśmy się przymknąć przysłonę o 1/3 EV mocniej w Z7. 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
EOS R8
Z7
1600 ISO
EOS R8
Z7

Jeśli chodzi o widoczność samego szumu po rozjaśnieniu, EOS R8 wypada tutaj nieco korzystniej od Z7 dla obu nastaw ISO. W Nikonie natomiast obraz ma nieco wyższy kontrast, przez co detale są trochę lepiej widoczne.

Przyciemnianie jasnych partii obrazu nie pozwoliło w tym wypadku zniwelować przepaleń. Drobne różnice pomiędzy wycinkami mogą wynikać z różnej jasności oryginalnych zdjęć.

100 ISO
	0 EV	−4 EV
EOS R8
Z7
1600 ISO
EOS R8
Z7