Artykuły

Jak testujemy lustrzanki cyfrowe?

8. Zakres tonalny

Zakres tonalny mówi o reakcji matrycy aparatu na różny stopień oświetlenia. Im większy zakres tonalny detektora, tym bardziej jest on czuły na zmianę cieni i przejść tonalnych na zdjęciu. Jego wartość podawana jest w wartościach przysłony (EV). Wyznaczamy go fotografując tablicę szarości Stouffer T4110 (jej zdjęcie znajduje się poniżej). Stouffer T4110, to 41 obszarów o różnym zaczernieniu. Stosunek jasności skrajnych pól wynosi 10000:1, co daje zakres tonalny 13.6 EV. Zatem sąsiednie pola różnią się między sobą o 1/3 EV.

W trakcie testów tablica podświetlana jest lampą o stałym świetle 5000 K. Zdjęcia wykonywane są w formacie RAW dla każdej wartości czułości matrycy ISO. Ich wywołanie odbywa się zawsze programem dcraw. Konwertowane są bezstratnie do 48-bitowego formatu TIFF zachowując standardowy kontrast gamma=1.0. Następnie na plikach TIFF mierzony jest zakres tonalny programem Imatest przy użyciu procedury Stepchart.

Zakres tonalny bywa różnie definiowany i często może być to powodem źle wyciągniętych wniosków o jakości aparatu. Wyjaśnijmy zatem co w naszym przypadku oznacza zakres tonalny. Ponieważ nasze testy oparte są głównie o pomiary wykonane programem Imatest, to siłą rzeczy korzystamy z definicji podawanych przez autora programu. Procedura Stepchart wylicza zakres tonalny na dwa sposoby. Pierwszy, nazywany całkowitym zakresem tonalnym i drugi, który uzależnia zakres tonalny od szumu na zdjęciu, czyli opisuje jakość zdjęcia. Wyjaśnijmy jednak po kolei.

Przez całkowity zakres tonalny będziemy rozumieć w gruncie rzeczy ilość rozróżnionych obszarów szarości na zdjęciu. A więc to, ile aparat potrafi dostrzec pól daje, po odpowiednim przeliczeniu, wartość całkowitego zakresu tonalnego wyrażonego w EV.

Niestety, całkowity zakres tonalny nie mówi nam wszystkiego o jakości zdjęcia. Zdjęcie zaszumione z jednego aparatu, może dać w rezultacie całkowity zakres tonalny o takiej samej wartości, jak zdjęcie z małą ilością szumu z innego aparatu. Poprzez wyostrzenie można wyciągnąć z tła niewidoczne obszary, a tym samym zwiększyć całkowity zakres tonalny. Wszystkie takie operacje odbywają się jednak kosztem generowanego szumu (z tego samego powodu, rezygnujemy z liczenia zakresu tonalnego na JPEG-ach, jeśli wspominamy o nich, to tylko po to, aby możliwości lustrzanki porównać do najlepszych kompaktów, które często pracują tylko na JPEG-ach i nie mają możliwości zapisu RAW-a.). Aby więc ocenić zakres tonalny bezwzględnie, zostaje on obliczony dla różnych stosunków sygnału do szumu (SNR). Zakres tonalny wyznaczony przez RMS, czyli wartość szumu mierzoną w wartościach przesłony (RMS jest odwrotnością wielkości SNR - stosunku sygnału do szumu), charakteryzuje się pewnym maksimum. Im mniejsza wartość RMS (wyższy SNR) tym lepsza jakość obrazu ale mniejszy zakres tonalny. W tym momencie zakres jest bowiem liczony od pewnego poziomu, który jest równoznaczny z wartością szumu jaką przyjmujemy. Możemy mieć więc lepszy zakres tonalny ale z większym zaszumieniem, albo wycinając szum, zmniejszyć tym samym zakres tonalny. Warto dodać, że szum pojawia się z reguły w ciemniejszych obszarach.

Imatest oblicza całkowity zakres tonalny oraz zakres tonalny dla kilku maksymalnych wartości RMS: wysoką jakość (0.1 wartości przysłony, SNR=10), dobra jakość (0.25 wartości przysłony, SNR=4), średnia jakość (0.5 wartości przysłony, SNR=2) i niska jakość (1 wartość przysłony, SNR=1). Ostatecznym wynikiem jest skwantowany wykres zakresu tonalnego dla każdej czułości ISO. Na wykresie pokazujemy wartości zakresu tonalnego dla wysokiej i dobrej jakości obrazu.

Ze szczegółami związanymi z pracą procedury Stepchart można się zapoznać na stronie programu Imatest.