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.

Na powyższym wykresie widać, że wszystkie czułości przedstawione jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli, są poniżej wartości nominalnych. Wartości średnie znajdują się od ok. 1/2 do ok. 2/3 EV poniżej. Takie zachowanie jest typowe i umożliwia manipulację danymi w jasnych partiach obrazu. Rozbieżność między poszczególnymi kolorami podstawowymi jest typowa dla matryc krzemowych, gdzie sprawność kwantowa nie rozkłada się równomiernie w całym spektrum światła widzialnego.

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. Widzimy, że przebieg pokrywa zakres wartości od ok. 3 do 5 elektronów dla ISO 100, co oznacza, 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. Tutaj mamy do czynienia z pewnymi fluktuacjami, aczkolwiek nie są one duże.

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 czułości ISO 100 na jedną jednostkę kwantyzacji przetwornika ADC przypada ponad 3 elektrony. Przy 14-bitowym przetworniku daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na umiarkowanym poziomie 52 ke–. Jak łatwo odczytać z wykresu, punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla czułości 410 (czyli ok. 1/3 EV poniżej nastawy aparatu ISO 800). Wartość ta jest dość niska. 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. 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.

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.

W EOS-ie R50 liczba tonów dla ISO 100 sięga 326, co daje 8.4-bitowy zapis danych. Taką wartość można uznać za niezły wynik, który gwarantuje gładkie przejścia tonalne, bez widocznej posteryzacji. Identyczny wynik zarejestrowaliśmy w teście X-T30 II, a w przypadku Olumpusa E-M10 Mark IV zaledwie o 0.1 bita niższy. Lepiej wypadł natomiast bezlusterkowce Nikona (9 bitów)

Zwiększanie czułości w R50 powoduje oczywiście degradację zakresu tonalnego, do wartości 6.8 bita dla nastawy ISO 1600, aż do 4.4 bita dla najwyższej czułości. Daje to nam zaledwie 20 przejść tonalnych.

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

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 8.8 EV. To dość dobry wynik, choć X-T30 II uzyskał 9.2 EV (dla ISO 160), a Nikon Zfc – 9.9 EV. W przypadku E-M10 Mark IV zanotowaliśmy 8.1 EV (dla ISO 200), aczkolwiek ze względu na 12-bitowe przetwarzanie sygnału porównanie go z R50 nie jest do końca miarodajne.

Dla kryterium SNR=1 maksymalny wynik to 13.4 EV. Biorąc pod uwagę obecność 14-bitowych RAW-ów, rezultat mógłby być trochę wyższy.

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 wartość ok. 8 EV.

Przy omawianiu zakresu tonalnego pokazujemy tradycyjnie, jak zachowują się zdjęcia przy obróbce komputerowej, kiedy rozjaśniamy je lub przyciemniamy. Zdjęcia testowanym aparatem wykonaliśmy dla czułości ISO 100 i 1600, a czas naświetlania wyniósł odpowiednio 30 i 2 sekundy. Zdjęcia zostały wywołane jako 48-bitowe TIFF-y dcrawem i w Lightroomie rozjaśnione o +4 EV oraz przyciemnione o −4 EV, po czym zapisane jako pliki 24-bitowe.

	0 EV	+4 EV
100 ISO
R50
200 ISO
X-T2
1600 ISO
R50
X-T2

Dla niskich nastaw ISO, szum towarzyszący rozjaśnionym obrazom wygląda w gruncie rzeczy podobnie w obu aparatach. Tyle tylko, że w X-T2 ekspozycja jest nieco wyższa. Przy ISO 1600 lepiej wypada bezlusterkowiec Fujifilm, choć w obu przypadkach poziom szumu jest wysoki.

Przyciemnianie jasnych partii obrazu daje podobny efekt w obu aparatach, Widać, że zbyt wielu szczegółów (np. faktury materiału) nie udało się odzyskać, a ewentualne różnice mogą wynikać z niewielkich rozbieżności w jasności pomiędzy zdjęciami oraz realnymi czułościami.

	0 EV	−4 EV
100 ISO
R50
200 ISO
X-T2
1600 ISO
R50
X-T2