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 nastawy natywne (czyli poza programowymi ISO 50 oraz 25600) przedstawione jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli, leżą poniżej nominalnych. Wartości średnie znajdują się od ok. 2/3 do niespełna 1 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 2 do 14 elektronów, co oznacza, że jakość zaprojektowanej elektroniki stoi na całkiem dobrym poziomie. W idealnie pracującej matrycy wykres powinien być linią prostą, ze wszystkimi wartościami dla różnych czułości ISO na tym samym poziomie. Dla zakresu nastaw ISO 50-1600 ma on wyższy poziom niż dla pozostałych. Najprawdopodobniej zatem mamy do czynienia z dwoma poziomami 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 96 ke^–. Taki wynik można uznać za dość wysoki, jak na stosunkowo mocno upakowaną matrycę. Punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla czułości 96, 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. Tyle samo zanotowaliśmy w teście OM-1, i odrobinę niżej w R7 (8.3 bita). Natomiast trochę lepiej wypadł A6700 – 8.7 bita. W G9 II, przy ISO 1600 otrzymujemy wartości 6.9 bita, co daje około 117 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 GH6. W R7 zanotowaliśmy 9 EV, a w A6700 – 9.6 EV. Niższy wynik OM-1 (8.1 EV dla ISO 200) wynika przede wszystkim ze stosowania 12-bitowego zapisu danych w tym modelu, dlatego trudno go zestawiać bezpośrednio z G9 II.

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 ok. 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 G9 II i Fujifilm X-T2 występowała różnica w naświetleniu zdjęć, toteż zdecydowaliśmy się przymknąć przysłonę o 1/3 EV mocniej w X-T2. 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
G9 II
200 ISO
X-T2
1600 ISO
G9 II
X-T2

Naszym zdaniem, zarówno przy niskich nastawach ISO, jak i przy ISO 1600, lepiej wypada aparat Fujifilm. Wprawdzie przy ISO 200 w X-T2 rzuca się w oczy wysoki poziom niebieskiej składowej szumu, to nie widać takich brzydkich placków degradujących detale, jak w G9 II.

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
G9 II
200 ISO
X-T2
1600 ISO
G9 II
X-T2