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 podstawie wykresu możemy odczytać, że dla najniższej natywnej czułości (ISO 160) liczba tonów sięga 215, co daje nam 7.8-bitowy zapis danych. Taki sam wynik zanotowaliśmy w teście V3. Nie jest on co prawda zbyt wysoki, ale można go uznać za zadowalający. Przy takiej wartości wciąż otrzymujemy wizualnie gładkie przejścia tonalne, bez widocznej posteryzacji. W miarę wzrostu czułości zakres tonalny dość szybko opada. Przy ISO 1600 aparat osiąga już tylko 77 tonów, co daje 6.3-bitowy zapis. Przy maksymalnym dostępnym ISO przejść tonalnych mamy już tylko 21, co odpowiada około 4.4 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 0.3 EV.

ISO	Granica czerni i bieli
160
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 160 testowany aparat notuje wartość dynamiki na poziomie 6.9 EV. Nie jest to niestety zachwycający wynik. Canon G7 X, Sony RX100 III i Samsung NX Mini mające matryce o tej samej wielkości, uzyskały lepsze rezultaty, mianowicie odpowiednio 7.9, 7.6 i 7.2 EV.

Rozpatrując kryterium niskiej jakości zdjęć (SNR=1) widzimy, że testowany Nikon radzi sobie wyraźnie słabiej niż konkurencja. Nawet przy bazowej czułości nie możemy dysponować całym zakresem pracy przetwornika ADC. Wraz ze wzrostem ISO, dynamika w J4 opada szybciej niż w pozostałych przytaczanych tu aparatach.

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 sięga 7 EV.

Przy omawianiu zakresu tonalnego pokazujemy tradycyjnie, jak zachowują się zdjęcia przy obróbce komputerowej, kiedy rozjaśniamy je lub przyciemniamy. Standardowo 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. Najniższa natywna czułość w Olympusie OM-D E-M10 (którego użyliśmy w tym samym czasie dla porównania) wynosi 200 i takiej wartości użyliśmy w przypadku obydwu aparatów. Musieliśmy także zmodyfikować wartości przysłon, bowiem obiektyw Nikkor 1 18.5 mm f/1.8 nie przymyka się powyżej f/16. Ostatecznie naświetlaliśmy scenkę przy f/16 i ISO 200 oraz f/11 i ISO 1600. Czasy otwarcia migawki pozostały zachowane i wynosiły 30 i 2 sekundy odpowiednio dla niskich i wysokich czułości.

200 ISO
	0 EV	−4 EV
J4
E-M10
1600 ISO
J4
E-M10

Rozjaśnianie zdjęć z Nikona dało mizerny efekt dla obydwu wartości czułości. Poziom szumu jest na tyle wysoki, że trudno dostrzec jakiekolwiek detale scenki. W Olympusie sytuacja przedstawia się nieco lepiej – przynajmniej dla ISO 200 widzimy zarys fotografowanych szczegółów.

Przy okazji przyciemniania jasnych partii obrazu uwidoczniła się spora różnica w jasności oryginalnych zdjęć. Mimo zastosowania takich samych parametrów ekspozycji, obszar przepalony na obrazie z E-M10 jest znacznie większy. Tak czy inaczej, w obu przypadkach nie udało się odzyskać zbyt wielu szczegółów.

200 ISO
	0 EV	−4 EV
J4
E-M10
1600 ISO
J4
E-M10