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.

Czułości, jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli, są o ok. 1 EV poniżej nominalnych. Generalnie, takie zachowanie jest typowe i umożliwia manipulację danymi w jasnych partiach obrazu. Nastawa ISO 50 różni się trochę od pozostałych, bowiem w jej przypadku odstępstwo jest bliższe 1/2 EV. Jest to jednak wartość rozszerzona.

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. W idealnie pracującej matrycy wykres powinien być linią prostą, ze wszystkimi wartościami dla różnych czułości ISO na tym samym poziomie. Widać jednak, że oprogramowanie przetwornika ADC zmienia jego charakterystykę w zależności od użytej czułości. Poziom szumu maksymalnie dochodzi do 15 elektronów i spada wraz ze wzrostem ISO, a stabilizuje się dopiero dla nastawy ISO 3200. Przeskok pomiędzy nastawą ISO 1600 i 3200 to najprawdopodobniej efekt stosowania dwóch poziomów wzmocnień sygnału (Dual Output Gain).

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. 1.5 elektronu. Przy 14-bitowym przetworniku daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na poziomie 93 ke–. Taki wynik można uznać za dość wysoki, jak na stosunkowo mocno upakowaną matrycę. Punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla czułości 89, czyli mniej więcej 1/3 EV poniżej nastawy ISO 200. 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 testowanym aparacie próg ten został ustawiony wyjątkowo 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.

Na powyższym wykresie możemy zauważyć, że dla najniższej natywnej czułości liczba tonów sięga około 326, czyli otrzymujemy 8.4-bitowy zapis danych. Podobny rezultat zanotowaliśmy w teście R7 (8.3 bita), natomiast trochę słabiej wypadł X-T5 (8.1 bita). Najwyższy wynik zanotowaliśmy w teście A6700 – 8.7 bita. W GH7, przy ISO 1600 otrzymujemy wartości 6.9 bita, co daje około 122 przejść tonalnych. Przy maksymalnym dostępnym ISO przejść tonalnych mamy już tylko 27, co daje 4.8 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

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 9.3 EV, a zatem wyraźnie więcej niż u poprzednika (7.7 EV). W EOS-ie R7 zanotowaliśmy 9 EV, a w A6700 – 9.6 EV. Najniższy wynik w omawianej grupie zanotowaliśmy w teście X-T5 - 8.3 EV dla ISO 125.

Dla kryterium SNR=1 maksymalny wynik to 13.3 EV. Biorąc pod uwagę obecność 14-bitowych RAW-ów liczyliśmy na trochę wyższy rezultat, choć na drodze staje wysoki poziom biasu. Poza tym, dla SNR=1 nie widać zysku wynikającego z zastosowania Dual Output Gain.

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 8.5 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 GH7 i Fujifilm X-T2 występowała różnica w naświetleniu zdjęć, toteż zdecydowaliśmy się przymknąć przysłonę o 2/3 EV mocniej w GH7. 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.

	0 EV	+4 EV
100 ISO
GH7
200 ISO
X-T2
1600 ISO
GH7
X-T2

Efekt rozjaśniania obrazu w GH7 wyraźnie przypomina to, co obserwowaliśmy w teście G9 II. Mamy zatem wyraźną przewagę X-T2, dla obu nastaw ISO. Szum na zdjęciach z testowanego Lumiksa jest na tyle silny, że utrudnia rozróżnienie detali scenki. Prawdę mówiąc, nie wygląda to zachęcająco.

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

	0 EV	−4 EV
100 ISO
GH7
200 ISO
X-T2
1600 ISO
GH7
X-T2