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

Olympus OM-D E-M1 Mark II - test aparatu

20 lutego 2017
Szymon Starczewski Komentarze: 154

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

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

Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna

Na powyższym wykresie widać, że wszystkie czułości (poza programowym ISO 64) przedstawione jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli, są ok. 1.5 EV poniżej nominalnych. Takie zachowanie jest typowe i umożliwia manipulację danymi w jasnych partiach obrazu. Rozbieżność między poszczególnymi kolorami podstawowymi jest typowa dla matryc krzemowych, gdzie sprawność kwantowa nie rozkłada się równomiernie w całym spektrum światła widzialnego.

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.

Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna

Wyrażenie wyniku w elektronach pozwala śledzić jakość przetwarzania toru analogowo-cyfrowego. Widzimy, że przebieg pokrywa zakres wartości od 2 do ponad 10 elektronów, co oznacza, że jakość zaprojektowanej elektroniki stoi na całkiem dobrym poziomie. W idealnie pracującej matrycy wykres powinien być linią prostą, ze wszystkimi wartościami dla różnych czułości ISO na tym samym poziomie. Widać jednak, 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.

Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna

Dla czułości ISO 200 na jedną jednostkę kwantyzacji przetwornika ADC przypada około 19 elektronów. Przy 12-bitowym przetworniku daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na poziomie ponad 70 ke, co można uznać za dobry wynik. Jak łatwo odczytać z wykresu, punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla czułości 1417 (czyli dla nastawy aparatu pomiędzy ISO 3200 a 6400). Warto podkreślić, że jest to bardzo dobry wynik. 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.

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.

Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna
Najwyższą jakość obrazu otrzymamy dla czterech najniższych czułości, dla których aparat rejestruje ponad 200 przejść tonalnych. Dla ISO 200 liczba tonów wynosi 356, co daje 8.5-bitowy zapis danych. Wartość ta jest na tyle wysoka, że daje pewność otrzymania gładkich przejść tonalnych, bez widocznej posteryzacji. Testowany Olympus minimalnie wyprzedza w tej kategorii Fujifilm X-T2, który dla tej samej czułości uzyskał 8.3 bita (ponad 300 przejść tonalnych). Sony A6300 może się jednak pochwalić maksymalnym wynikiem 430 (8.8 bita). Zwiększanie czułości powoduje degradację zakresu tonalnego, aż do wartości 5.2 bita dla najwyższej czułości. Daje to nam zaledwie 36 przejść tonalnych.

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
64
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna
200
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna
400
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna
800
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna
1600
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna
3200
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna
6400
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna
12800
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna
25600
Olympus OM-D E-M1 Mark II - 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.

Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna

Dla najlepszej jakości obrazu przy ISO 200 testowany aparat osiąga 8.3 EV. Przy 12-bitowym zapisie danych można to uznać za dobry wynik. Widać to szczególnie przy porównaniu z Fujifilm X-T2, który przy 14-bitowych RAW dla tego kryterium zanotował 8 EV. Z drugiej strony, maksymalny rezultat Sony A6300, który również ma 14-bitowe przetwarzanie, to 9.6 EV.

Biorąc pod uwagę kryterium niskiej jakości obrazu (SNR=1), dla bazowej natywnej czułości mamy do dyspozycji dynamikę na poziomie 11.9 EV, co oznacza, że wykorzystywany jest praktycznie cały zakres pracy przetwornika ADC. Warto także zauważyć, że porównywalne rezultaty notujemy dla ISO 400 i 800. Owo „wypłaszczenie” wykresu na niższych czułościach sugeruje, że w zastosowanej matrycy tkwi potencjał, którego nie wykorzystano w całości. Niewykluczone, że zastosowanie 14-bitowego zapisu surowych plików umożliwiłoby osiągnięcie lepszych wyników w kategorii dynamiki tonalnej przynajmniej dla najniższych czułości.

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

Olympus OM-D E-M1 Mark II - 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. Gdy np. uznamy za kryterium minimalnej użytecznej jakości 12 dB, widzimy, że dla ISO 1600 dynamika osiąga wartość ponad 8 EV.

Przy omawianiu zakresu tonalnego pokazujemy tradycyjnie, jak zachowują się zdjęcia przy obróbce komputerowej, kiedy rozjaśniamy je lub przyciemniamy. Zdjęcia wykonaliśmy przy czułości ISO 200 i przysłonie f/11 oraz ISO 1600 i przysłonie f/16. Czasy ekspozycji wynosiły odpowiednio 30 i 2 s. Następnie wywołaliśmy je jako 48-bitowe TIFF-y dcrawem i w Lightroomie rozjaśniliśmy o +4 EV oraz przyciemniliśmy o −4 EV, po czym zapisaliśmy jako zdjęcia 24-bitowe.

Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna

200 ISO
0 EV
+4 EV
E-M1 Mark II
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna
E-M5 Mark II
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna
1600 ISO
E-M1 Mark II
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna
E-M5 Mark II
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna

Rozjaśnianie ciemnych partii obrazu daje w E-M1 Mark II podobne rezultaty jak w E-M5 Mark II. Dla ISO 200 pewne szczegóły obrazu dało się odzyskać, choć trzeba przyznać, że szum również dość wyraźnie się uwydatnił. Dla ISO 1600 natomiast zaszumienie jest na tyle intensywne, że dominuje nad użytecznym sygnałem i wyraźnie psuje efekt końcowy.

Przyciemnianie jasnych partii obrazu również daje podobne rezultaty. Porównanie utrudnia jednak fakt, że oryginalne obrazy całkiem wyraźnie różnią się jasnością, mimo zastosowania tych samych warunków oświetleniowych i parametrów ekspozycji.

200 ISO
0 EV
−4 EV
E-M1 Mark II
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna
E-M5 Mark II
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna
1600 ISO
E-M1 Mark II
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna
E-M5 Mark II
Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna Olympus OM-D E-M1 Mark II - Zakres i dynamika tonalna