Zdjęcia tablicy Kodak Q-14 używane przez nas do wyznaczenia poziomu szumów zapisywane były jednocześnie w formacie ORF (RAW) oraz w najlepszej jakości JPEGach z minimalnym wyostrzaniem. Analizy dokonywaliśmy za pomocą programu Imatest.

Na początek przedstawiamy wykres pokazujący poziom szumu na zdjęciach zapisanych w formacie JPEG. Wartości poziomu szumów zmierzone na zdjęciach wykonanych przy wyłączonej redukcji szumów (poziom OFF) oznaczyliśmy za pomocą wypełnionych prostokątów. Wartości zmierzone na zdjęciach wykonanych przy ich maksymalnej redukcji (poziom HIGH) oznaczyliśmy za pomocą niewypełnionych prostokątów.

Szum na JPEGach z Olympusa E-410 przy niskich czułościach jest większy niż z lustrzanek innych producentów. Na najwyższych czułościach szumi podobnie do słabszej pod tym względem grupy konkurentów i wyraźnie więcej od najlepszych w tej konkurencji.

E-410 oferuje użytkownikom softwarową redukcję szumów. Włączanie redukcji szumów formalnie zmniejsza ich poziom, ale jednocześnie powoduje rozmywanie szczegółów na uzyskiwanych zdjęciach. Odszumione zdjęcia niekoniecznie więc będą wyglądać lepiej od zdjęć bez odszumiania.

Wpływ redukcji szumów na jakość zdjęć ilustruje poniższa tabela z wycinkami w skali 1:1 ze zdjęć scenki oraz zdjęć skali szarości wykonanych z czułością ISO 1600 i zapisanych w formacie JPEG przy różnych stopniach redukcji szumów.

Poziom odszumiania	Olympus E-410 ISO 1600
0
1
2
3

Analiza poziomu szumów na zdjęciach zapisanych w formacie ORF (RAW) pokazała, że nie zależy on od stopnia redukcji szumów na JPEG-ach.
Poniżej przedstawiamy wykres zależności poziomu szumów od czułości ISO dla plików przekonwertowanych do formatu TIFF za pomocą programu dcraw z głębokością 24 bitów/piksel.

W tym przypadku Olympus E-410 szumi praktycznie tak samo jak E-510 i podobnie do Nikona D50. Nikon D40x szumi trochę mniej.

Powyższy wykres pokazuje, że poziom szumów przy niskich czułościach jest znacznie niższy niż na zdjęciach zapisanych jako JPEG. Porównanie wykresów dla JPEG-ów i dla zdjęć surowych prowadzi do wniosku, że w przypadku JPEG-ów nawet przy wyłączonej redukcji szumów działa ona dla czułości ISO 800 oraz ISO 1600. Okazuje się też, że algorytmy przetwarzające obraz do formatu JPEG używane w tym aparacie sprowadzają poziom szumu w składowych RGB do takiego samego poziomu. Niestety jest to poziom najsłabszego składnika.

Dla porównania poniżej przedstawiamy również wykres poziomu szumów dla plików przekonwertowanych do formatu TIFF za pomocą programu dcraw, ale z głębokością 48 bitów/piksel.

Tym razem poziom szumów jest jeszcze niższy. Dopiero przy czułości ISO 1600 dla światła białego przekracza on poziom 1% i przy tej czułości jedynie składowa czerwona przekracza poziom 2%.

W tym miejscu wypada wyjaśnić dlaczego publikujemy dwa wykresy dla surowych zdjęć i skąd bierze się różnica wyników uzyskanych dla różnych głębi kolorów.

Wykres zależności szumów dla zdjęć zapisanych z 24-bitową głębią pozwala na proste porównanie wszystkich aparatów przez nas testowanych, gdyż jest to najlepsza głębia dostępna dla wszystkich z nich. Możemy więc uzyskać tak samo reprezentowane odwzorowanie obrazu zarejestrowanego przez matrycę. Obecnie na rynku dostępne są jednak lustrzanki z procesorami zapisującymi obraz z 12-bitową głębią kolorów - tak jak prezentowany tutaj Olympus, 14-bitową - Canon EOS 1D MkIII, a nawet 16-bitową - Haselblad H3D. W dotychczasowych testach poziom szumów mierzyliśmy jedynie na zdjęciach konwertowanych z 24-bitową głębokością. Odpowiada to 8-bitowej głębi kolorów. W tym przypadku mamy do dyspozycji 256 "schodków". Przy głębokości 12-bitowej schodków jest już 4096, przy 14-bitach mamy 16384 schodki, a przy 16-bitach aż 65536 schodków. Prawdziwe możliwości aparatów widać dopiero przy wykorzystaniu całej głębi jaką oferują. Możliwości te mogą wykorzystać jedynie osoby, dla których JPEG to za mało. Osobnym problemem pozostają parametry ekranu, na którym te obrazy możemy oglądać, ale to zapewne tylko kwestia czasu.

Dla wyjaśnienia przyczyn różnic w wynikach pomiarów posłużymy się prostą analogią. Wyobraźmy sobie odcinek prostej, który przedstawiamy z pewnym przybliżeniem w postaci krzywej "schodkowej". Wtedy, gdy schodków jest mało muszą one być duże i odstępstwa od zadanej prostej też są spore. Jeżeli schodków przybywa, to ich rozmiary, a przez to też odstępstwa maleją. Sytuacja ta pokazana została na poniższym rysunku.

Uważni czytelnicy zorientowali się zapewne, że na naszym rysunku, to co zostało nazwane wcześniej odcinkiem prostej przedstawione zostało za pomocą krzywej "schodkowej" (kolor czarny). Schodki te mają jednak rozmiar pikseli na ekranie i na ogół nie rzucają się w oczy. Dowodzi to właśnie jak doniosłą wagę w przypadku odwzorowania cyfrowego ma rozmiar jednostki w stosunku do mierzonej wielkości.

Wyobraźmy sobie teraz, że powyższy rysunek przedstawia wykres ilości światła docierającego do detektora w czasie ekspozycji. Światło możemy traktować tu jako strumień fotonów. Kolejne cząstki docierają do detektora w pewnych odstępach czasu. Ich liczbę może przedstawiać czarna linia. W detektorze fotony te zamieniane są na elektrony będące sygnałem wychodzącym z detektora. Procesor obrazu zlicza te elektrony "w paczkach". Liczbę takich paczek może ilustrować linia niebieska. Dalej sygnał skalowany jest przez oprogramowanie po to, żeby zapisać go z zadaną głębią (liczbą stopni). Wynik tego skalowania pokazuje linia czerwona. Ostatni krok, czyli skalowanie pomijamy w przypadku zdjęć zapisanych z 48-bitową głębokością.

Powyższe wywody zdają się sugerować, że jedynym źródłem szumu na zdjęciach jest proces ich digitalizacji. Tak niestety nie jest. Kwantowa natura materii przejawia się m.in. w tym, że pomiar ilości światła docierającego do detektora obarczony jest pewną niedokładnością. Do tego swoje dokłada prąd ciemny, o którym nieco dalej. Na koniec dopiero dochodzą opisywane wyżej efekty.

Proponujemy teraz wzrokowe porównanie jakości obrazów RAW w zależności od czułości ISO, pochodzących testowanego z Olympusa E-410 oraz jego brata E-510. Podobne porównanie ze zdjęciami pochodzącymi z E-510 oraz wybranymi lustrzankami innych producentów można zobaczyć w artykule opisującym wyniki testu tamtego modelu.

ISO 100
E-410
E-510
ISO 200
E-410
E-510
ISO 400
E-410
E-510
ISO 800
E-410
E-510
ISO 1600
E-410
E-510

Wspomnimy jeszcze o wpływie długotrwałego używania trybu live-view na ilość szumów. Podczas pracy w tym trybie matryca cały czas pracuje i przez to nagrzewa się. Ma to wpływ na wzrost prądu ciemnego, a przez to na poziom szumów na rejestrowanych zdjęciach. Dlatego nie polecamy trybu live-view w przypadku wykonywania długich ekspozycji z dużymi czułościami. Przy niskich czułościach i krótkich ekspozycjach zmiany poziomu szumów nie powinny być bardzo widoczne.

Podsumowując wyniki uzyskane w tej kategorii przez E-410 stwierdzamy, że konstruktorzy elektroniki Olympusa całkiem dobrze poradzili sobie z szumami matrycy o stosunkowo małej powierzchni, a przez to z małymi pikselami.

Prąd ciemny

Dla sprawdzenia poziomu szumów generowanych przez elektronikę aparatu wykonaliśmy serię zdjęć bez dopływu światła, dla różnych czułości ISO. Kolejne zdjęcia wykonywaliśmy z czasem integracji 180 sekund, w odstępach co pół godziny. Podczas przerw wyłączony aparat znajdował się w pomieszczeniu o temperaturze 10 stopni Celsiusza. W ten sposób staraliśmy się zapewnić taką samą, dość niską temperaturę matrycy podczas wszystkich ekspozycji.

Poniższa tabela pokazuje średni poziom zliczeń wraz z odchyleniem standardowym dla uzyskanych obrazów prądu ciemnego. Dla ułatwienia jej interpretacji dodajmy, że 12-bitowy procesor obrazu w Olympusie E-410 daje maksymalny poziom sygnału równy 4095, a odchylenie standardowe daje informację o rozrzucie wartości zmierzonych w różnych pikselach.

Mieliśmy możliwość bezpośrednio porównać wynik uzyskany dla testowanego Olympusa z wynikiem Canona 350D. Okazało się, że średni poziom był niemalże taki sam. Canon miał jednak znacznie mniej tak zwanych gorących pikseli, w których poziom sygnału jest wielokrotnie wyższy niż średni.

W tabeli poniżej umieściliśmy uzyskane w teście zdjęcia prądu ciemnego. Dla każdej czułości w pierwszym wierszu umieściliśmy dane ze zdjęć zapisanych w formacie ORF (RAW), a w drugim dane ze zdjęć zapisanych przez aparat w fromacie JPEG. Zdjęcia w formacie RAW przedstawione zostały w taki sposób, że widać zakres sygnału od 0 do 255. Wszystkie piksele z sygnałem powyżej górnej granicy są więc białe. Takie skalowanie pozwala ocenić jednorodność rozkładu sygnału pochodzącego od prądu ciemnego na powierzchni detektora. W drugiej kolumnie pokazaliśmy wycinki z centrum uzyskanych zdjęć. Obrazują one gęstość występowania tzw. gorących pikseli, czyli punktów z wyraźnie wyższym poziomem sygnału od poziomu średniego. W trzeciej kolumnie pokazany jest histogram sygnału w skali liniowej dla zakresu od 0 do 255. Histogramy zdjęć zapisanych w formacie JPEG sporządzone zostały w skali logarytmicznej dla zakresu od 0 do 255.

ISO	Obraz ciemny	Centrum (1:1)	Histogram
100 (RAW)
100 (JPEG)
200 (RAW)
200 (JPEG)
400 (RAW)
400 (JPEG)
800 (RAW)
800 (JPEG)
1600 (RAW)
1600 (JPEG)

Na górnej krawędzi obrazów prądu ciemnego wyraźnie widać ciemniejszy pasek z niższym poziomem sygnału. Poza tym powierzchnia detektora wydaje się dość gładka z ledwo dostrzegalnymi wielkoskalowymi zmianami poziomu sygnału. Liczba gorących pikseli jest dość znaczna. Na szczęście ich położenie nie zmienia się, więc do ich usuwania można używać funkcji mapowania pikseli dostępnej w menu w zakładce ustawień aparatu 2. Należy spodziewać się, że wadliwych pikseli będzie powoli przybywać i mapowanie warto co jakiś czas powtarzać.