Szumy

Porównywanie poziomu szumów pomiędzy aparatami przeprowadzone na plikach JPEG trudno uznać za wiarygodne, jako że nie znamy sposobu tworzenia tychże plików przez poszczególne modele. Dlatego by porównać charakterystykę szumów Stylusa 1 dla różnych czułości ze sprzętem innych producentów, musimy przyjrzeć się wynikom uzyskanym z analizy plików RAW.

Pomiar szumów matrycy wykonujemy na zdjęciach tablicy Kodak Q-14, korzystając z programu Imatest. Poniżej prezentujemy uzyskane przez nas wyniki.

Aż do ISO 800 w przedstawionych wykresach nie widzimy nic niepokojącego. Wartość szumu narasta równomiernie. Jak zauważyliśmy już na wykresie dla formatu JPEG, składowa niebieska ma przy ISO 800 najwyższy udział (7%). Powyżej ISO 3200 widzimy kolejne załamanie krzywej – dwie najwyższe czułości są wytwarzane na drodze programowej.

Aby ukazać, jak wartości wyznaczonego szumu przekładają się na obraz, prócz wykresów prezentujemy tabelkę z fragmentami zdjęć (w skali 1:1) pól nr 3 oraz nr 11 tablicy Kodak Q-14. W pierwszej tabelce znajdują się fotografie w formacie JPEG, w drugiej natomiast – w formacie RAW.

By porównać uzyskane próbki z innymi aparatami, należy wybrać z rozwijanych list odpowiednie modele oraz zaznaczyć czułość, dla której mają być podane wyniki. W efekcie poniższa tabelka zostanie zaktualizowana nowymi wycinkami scenki testowej.

W przeciwieństwie do plików JPEG tutaj dobry obraz mamy tylko do czułości ISO 800, ewentualnie ISO 1600. Kolejne stopnie czułości powodują wyraźny wzrost szumu w kanale chrominancji, co przekłada się na konieczność odszumiania zdjęć przez użytkownika biegłego w obsłudze programów graficznych. Gdy zestawimy wycinki zdjęć testowych wykonanych Stylusem 1 ze zrobionymi modelem XZ-2, okaże się, że nowy aparat produkuje większy szum na obrazie. Co ciekawe, gdy dobrze przyjrzymy się wycinkom, okaże się także, że widoczna jest aberracja chromatyczna.

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.

Dla najniższej czułości aparat zapisuje przejścia tonalne z rozdzielczością 7.8 bita, czyli niecałe 230 kroków. Zwiększanie czułości równomiernie degraduje obraz w sposób, który dla najwyższego ISO ogranicza liczbę przejść do wartości 17, czyli zapisu niewiele ponad 4-bitowego.

Dynamika tonalna

Dynamikę tonalną wyznaczyliśmy w oparciu o serię zdjęć tablicy Kodak Q-13. Pomiarów 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.

Dynamika spada łagodnie wraz ze wzrostem czułości. Najwyższy uzyskany wynik dla najwyższej jakości wynosi 7.5 EV, co jest bardzo dobrym osiągiem wśród aparatów tej klasy. Dla jakości SNR=1 natomiast najlepszy rezultat to niecałe 12 EV, co umożliwia skorzystanie z pełnego zapisu danych użytkownikom parającym się zaawansowaną obróbką plików RAW. Jak taki wynik wygląda w praktyce, możemy zobaczyć poniżej, oceniając efekty tzw. wyciągania z cieni.

Poniżej przedstawiamy pełne wykresy SNR wygenerowanie na podstawie wykonanych pomiarów dla wszystkich czułości aparatu:

0 na osi OX oznacza maksymalną wartość, którą aparat może zapisać w pliku RAW. Na prawej osi OY oznaczyliśmy miejsca dla kryteriów SNR= 10, 4, 2 i 1. Przy pomocy tego wykresu każdy może oszacować dostępną dynamikę dla wybranej przez siebie minimalnej użytecznej jakości. 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 dla ISO 1600, widzimy, że dynamika sięga wartości 6 EV.

Aby zobrazować praktyczny aspekt dynamiki tonalnej, jaką oferuje aparat, wykonaliśmy zdjęcia scenki testowej z czasem 30 s i 2 s przy czułości odpowiednio ISO 100 i ISO 1600. Fotografie zostały zrobione w formacie RAW i skorygowane o +4 EV i −4 EV w programie Adobe Lightroom 5 na domyślnych ustawieniach (wyłączone wszystkie panele modułu Develop za wyjątkiem „Camera Calibration”).

	0 EV	+4 EV
ISO 100
ISO 1600

	0 EV	−4 EV
ISO 100
ISO 1600

Musimy przyznać, że powyższe przykłady wykorzystania zakresu dynamiki pokazują wysoką klasę opisywanego aparatu.

Prąd ciemny i szum termiczny (darki)

Standardowo zdjęcia w tym teście wykonujemy w formacie RAW. Wywołujemy je programem dcraw do postaci czarno-białej bez interpolacji. Uzyskane w ten sposób pliki TIFF konwertujemy do formatu GIF, dobierając zakres w taki sposób, aby najlepiej zobrazować generujący się na matrycy szum. Przy tworzeniu histogramów oś pozioma pokazuje zakres wartości od 0 do 500. Maksymalna wartość na osi pionowej wynosi 100 tysięcy zliczeń.

RAW
ISO	Dark Frame	Crop	Histogram
100
200
400
800
1600
3200
6400
12800

Spójrzmy na analizę statystyczną przedstawionych powyżej darków.

Darki nie wykazują cech bandingu, a szum jest jednorodny. Dla wyższych czułości widoczne jest rejestrowanie artefaktów nagrzewania matrycy przez inne komponenty elektroniki. Producent w konstrukcji zastosował dodatkowy stały sygnał dodawany w celu lepszego odseparowania szumu od użytecznego sygnału. To ukłon w kierunku zaawansowanych programów odszumiających, pracujących na plikach RAW. Uwagę zwraca też pojawianie się bardzo jasnych punktów już od bazowej czułości. Pod tym względem notujemy zachowanie identyczne z tym, jakie zaobserwowaliśmy w teście aparatu XZ-2.

Szum termiczny w plikach JPEG

Na koniec tego rozdziału, dla porządku prezentujemy jeszcze darki dla formatu JPG zapisanego przez aparat razem z plikami RAW użytymi w wyżej zaprezentowanej analizie.

RAW
ISO	Dark Frame	Crop
100
200
400
800
1600
3200
6400
12800

Spójrzmy na analizę statystyczną przedstawionych powyżej darków.