Przetwarzanie danych osobowych

Nasza witryna korzysta z plików cookies

Wykorzystujemy pliki cookie do spersonalizowania treści i reklam, aby oferować funkcje społecznościowe i analizować ruch w naszej witrynie, a także do prawidłowego działania i wygodniejszej obsługi. Informacje o tym, jak korzystasz z naszej witryny, udostępniamy partnerom społecznościowym, reklamowym i analitycznym. Partnerzy mogą połączyć te informacje z innymi danymi otrzymanymi od Ciebie lub uzyskanymi podczas korzystania z ich usług i innych witryn.

Masz możliwość zmiany preferencji dotyczących ciasteczek w swojej przeglądarce internetowej. Jeśli więc nie wyrażasz zgody na zapisywanie przez nas plików cookies w twoim urządzeniu zmień ustawienia swojej przeglądarki, lub opuść naszą witrynę.

Jeżeli nie zmienisz tych ustawień i będziesz nadal korzystał z naszej witryny, będziemy przetwarzać Twoje dane zgodnie z naszą Polityką Prywatności. W dokumencie tym znajdziesz też więcej informacji na temat ustawień przeglądarki i sposobu przetwarzania twoich danych przez naszych partnerów społecznościowych, reklamowych i analitycznych.

Zgodę na wykorzystywanie przez nas plików cookies możesz cofnąć w dowolnym momencie.

Optyczne.pl

Test aparatu

Nikon D500 - test aparatu

14 lipca 2016
Maciej Latałło Komentarze: 88

8. Zakres i dynamika tonalna

Czułość matrycy

Badanie to ma na celu pokazanie zachowania fotodiod matrycy, a nie jej realnej czułości w stopniach ISO, której zgodność producenci aparatów utrzymują dla formatu JPEG. Przestrzegamy zatem przed pochopnymi osądami. Jakiekolwiek odchyłki odnotowane w tym teście nie są powodem do zmartwień, gdyż zwykle są one korygowane do wartości nominalnej przy wywoływaniu pliku RAW (w korpusie aparatu przy wytwarzaniu bezpośrednio pliku JPEG lub też przy obróbce surowego pliku w komputerze). Realne problemy dotykają jedynie tego oprogramowania zewnętrznego, które nie posiada profili dedykowanych dla różnych aparatów.

Czułość wyznaczyliśmy zgodnie z normą ISO 12232, wykorzystując metodę pomiaru ilości światła niezbędnej do saturacji poszczególnych grup fotodiod sensora. Do pomiarów wykorzystaliśmy światłomierz Sekonic.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - R E K L A M A - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
Z powyższego wykresu możemy odczytać, że dla zakresu nastaw ISO 100–3200, czułości jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli są niespełna 1 EV poniżej nominalnych. Takie zachowanie jest typowe i umożliwia manipulację danymi w jasnych partiach obrazu. Od ISO 6400 różnica zmniejsza się i systematycznie spada, aż do ISO 819200 (Hi4). Z kolei dla maksymalnego ISO (Hi5) znów wynosi ok. 1 EV. Ogólnie czułości rozszerzone są zdeformowane przez obróbkę programową, szczególnie dwie najwyższe.

Szum przetwarzania

Szum przetwarzania (ang. readout noise) to całościowe zakłócenia generowane przez elektroniczny tor przetwarzania danych. Ilość tego szumu nie zależy od ilości padającego światła ani czasu ekspozycji.

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.

Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna

Wyrażenie wyniku w elektronach pozwala śledzić jakość przetwarzania toru analogowo-cyfrowego. Widzimy, że przebieg pokrywa zakres wartości od 1 do 7 elektronów, co oznacza, że jakość zaprojektowanej elektroniki stoi na wysokim poziomie. W idealnie pracującej matrycy wykres powinien być linią prostą, ze wszystkimi wartościami dla różnych czułości ISO na tym samym poziomie. Tu widzimy, że oprogramowanie przetwornika ADC zmienia jego charakterystykę w zależności od użytej czułości.

Współczynnik konwersji i wzmocnienie jednostkowe

Poniżej przedstawiamy współczynnik konwersji (ang. conversion gain) matrycy wyznaczony dla różnych nastaw ISO. Parametr ten definiuje liczbę elektronów przypadających na jednostkę kwantyzacji przetwornika ADC (tzw. ADU, ang. ADC unit). Analiza tych danych pozwala określić tzw. wzmocnienie jednostkowe, czyli cechę charakterystyczną każdej matrycy definiującą czułość, dla której współczynnik konwersji jest równy 1 – to znaczy wartość z przetwornika ADC pokazuje wprost liczbę przetworzonych elektronów.

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.

Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna

Dla najniższej natywnej czułości na jedną jednostkę kwantyzacji przetwornika ADC przypada 8 elektronów. Przy 14-bitowym przetworniku daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na poziomie 106 ke-. Taki wynik można uznać za świetny. Wysoka pojemność studni pozwala na użycie niewielkich wzmocnień sygnału – dla ISO 100 to 7.76 e-/ADU. Dzięki temu, jak łatwo odczytać z wykresu, punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla czułości 431 (czyli nieco poniżej nastawy aparatu ISO 800). Przekroczenie tego progu powoduje, że za jakość obrazu odpowiadają już tylko i wyłącznie algorytmy cyfrowej obróbki sygnału, a nie tor analogowy matrycy. W związku z czym nie ma żadnego zysku ze stosowania takiej obróbki w aparacie i dokładnie te same efekty uzyskamy niedoświetlając zdjęcie, a następnie korygując ekspozycję w komputerze. W testowanym aparacie punkt wzmocnienia jednostkowego jest ustawiony dość 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. Pomiary wykonaliśmy na surowych plikach przekonwertowanych uprzednio do 48-bitowych TIFF-ów bez demozaikowania.

Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna

W Nikonie D500, dla ISO 100 liczba tonów sięga 486, a to daje 8.9-bitowy zapis danych. To dobry wynik, który daje gwarancję wizualnie gładkich przejść tonalnych, bez widocznej posteryzacji. Zwiększanie czułości powoduje oczywiście degradację zakresu tonalnego i przy ISO 12800 mamy już 5.5 bita, co odpowiada 44 przejściom tonalnym. Dla maksymalnego natywnego ISO przejść tonalnych jest już zaledwie 20 co daje 4.3 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
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
100
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
200
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
400
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
800
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
1600
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
3200
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
6400
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
12800
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
25600
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
51200
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
102400
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
204800
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
409600
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
819200
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
1638400
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna

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.

Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna

Dla najlepszej jakości obrazu przy ISO 100 testowany aparat osiąga 9.7 EV. To bardzo dobry wynik. Lustrzanki Canona i Pentaksa uzyskały po 8.5 EV, a Sony – 8.9 EV. Do ISO 1600 D500 wypada lepiej niż 7D Mark II, dla wyższych czułości tendencja się odwraca.

Także dla kryterium SNR=1 dynamika osiąga korzystne rezultaty, a wynik 13.8 EV dla ISO 100 pokazuje, że wykorzystywany jest niemal całkowicie 14-bitowy zapis danych.

Poniżej przedstawiamy pełne wykresy SNR wygenerowane na podstawie wykonanych pomiarów dla wszystkich czułości aparatu.

Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna

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 sięga ok. 8.5 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.

Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna

100 ISO
0 EV
+4 EV
D500
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
D7000
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
1600 ISO
D500
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
D7000
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna

Nikon D500 spisał się bardzo dobrze. Przy ISO 100, ilość odzyskanych szczegółów jest dość duża, a poziom szumu rozsądny. Także przy ISO 1600 wypadł on lepiej od D7000.

Poniższe wycinki pokazują pewną różnicę w poziomie jasności porównywanych zdjęć, mimo zastosowania tych samych parametrów ekspozycji. Widać jednak, że zbyt wielu szczegółów nie udało się odzyskać, a miejsca przepalone takimi pozostaną.

100 ISO
0 EV
−4 EV
D500
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
D7000
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
1600 ISO
D500
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna
D7000
Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna Nikon D500 - Zakres i dynamika tonalna