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. Pomiary wykonaliśmy na surowych plikach przekonwertowanych uprzednio do 48-bitowych TIFF-ów bez demozaikowania.

Na wykresie powyżej możemy zauważyć, że dla ISO 100 liczba tonów sięga 280, a to daje 8.1-bitowy zapis danych. Jest to całkiem dobry wyniki gwarantujący wizualnie gładkie przejścia tonalne, bez widocznej posteryzacji. Wraz ze wzrostem czułości zakres tonalny maleje. Dla najwyższej natywnej czułości, czyli ISO 6400 wynosi on 5.5 bita, co daje jedynie 46 przejść tonalnych. Przy maksymalnym dostępnym ISO przejść tonalnych mamy już tylko 31, co odpowiada niecałym 5 bitom.

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
100
200
400
800
1600
3200
6400
12800

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 7.7 EV. Wynikiem tym niestety lustrzanka Canona nie zachwyca, choć można go uznać za niezły. Nikon D5300 osiągnął jednak w tej kategorii aż 9.2 EV. Porównywalnym wynikiem może pochwalić się również bezlusterkowiec Fujifilm X-T1. W tej kategorii EOS-a 1200D nieznacznie wyprzedził także Olympus E-M10 notując 8.1 EV. Na plus testowanemu Canonowi można jednak zaliczyć fakt, że dla SNR=10 dogania on D5300 przy ISO 800, a dla wyższych czułości ma nawet nad nim przewagę.

Dla pozostałych kryteriów wyniki 1200D również nie zachwycają. Dla SNR=1 osiąga maksymalną wartość jedynie 11.7 EV, co wygląda dość blado przy 13.6 EV, jakie pokazał Nikon D5300. Również wspomniany wcześniej X-T1 pokazał w tym przypadku podobny rezultat.

Powyższe wyniki skłaniają do zastanowienia, dlaczego przy teoretycznie 14-bitowym zapisie danych Canon nie osiąga bardzo dobrych wyników w tej kategorii. Przyczyny należy najprawdopodobniej upatrywać w tym, że Canon od jakiegoś czasu stosuje konsekwentnie w swoich lustrzankach bardzo wysoki bias, na poziomie aż 2048.

Warto jeszcze zwrócić uwagę na jeden element. Porównywalne wartości (w zasadzie dla wszystkich kryteriów) jakie otrzymaliśmy dla dwóch najniższych czułości dają powody sądzić, że ISO 100 generowane jest na drodze programowej.

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. Dla przykładu, jeśli uznamy za kryterium minimalnej użytecznej jakości 12 dB, widzimy, że dla ISO 1600 dynamika osiąga wartość niecałych 8 EV.

Przy omawianiu zakresu tonalnego pokazujemy tradycyjnie, jak zachowują się zdjęcia przy obróbce komputerowej, kiedy rozjaśniamy je lub przyciemniamy. Zdjęcia wykonujemy przy czułości ISO 100 i 1600, przysłonie f/16 i czasach odpowiednio 30 i 2 s. Następnie wywołujemy je 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.

100 ISO
	0 EV	+4 EV
1200D
D3300
1600 ISO
1200D
D3300

Trzeba przyznać, że dla ISO 100 efekt końcowy po rozjaśnieniu obrazu nie zachwyca. Co prawda pewne detale obrazu stały się widoczne, jednak szum termiczny mocno się uwydatnił. Co prawda w przypadku D3300 zaszumienie obrazu po rozjaśnieniu jest również bardzo wyraźne (szczególnie w niebieskim kanale), jednak wydaje się, że w jego przypadku udało się wydobyć nieco więcej szczegółów. Z drugiej jednak strony może być to efekt tego, że ogólnie zdjęcia z lustrzanki Nikona charakteryzują się większą ilością detali niż w 1200D.

Przy ISO 1600 efekt rozjaśniania jest równie mizerny w obu aparatach, a szum zdecydowanie zdominował prawdziwy sygnał.

Przyciemnianie jasnych partii obrazu daje podobne efekty w obu aparatach, przynajmniej przy ISO 1600. Warto zauważyć, że w Canonie przy ISO 100 poziom nasycenia jest niższy niż przy ISO 1600, co jest kolejną przesłanką wskazującą na programowy charakter najniższej czułości.

100 ISO
	0 EV	−4 EV
1200D
D3300
1600 ISO
1200D
D3300