Czułość matrycy

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

Czułości jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli są od 1 do 1 i 1/3 EV poniżej nominalnych. Takie zachowanie jest typowe i umożliwia manipulację danymi w jasnych partiach obrazu. Poza tym widać, że nastawa ISO 50 i 100 to de facto ta sama wartość czułości.

Szum przetwarzania

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.

Wyrażenie wyniku w elektronach pozwala śledzić jakość przetwarzania toru analogowo-cyfrowego. Przebieg pokrywa zakres wartości od 4 do 36 elektronów (dla nastawy ISO 100), co oznacza, że dla niskich nastaw ISO – w których mamy niższy bias – elektronika generuje spory szum przetwarzania. W idealnie pracującej matrycy wykres powinien być linią prostą, ze wszystkimi wartościami dla różnych czułości ISO na tym samym poziomie. Być może jest to efekt zastosowania nietypowych przetworników ADC.

Współczynnik konwersji i wzmocnienie jednostkowe

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.

Dla najniższej natywnej czułości, na jedną jednostkę kwantyzacji przetwornika ADC przypada prawie 9 elektronów. Przy 14-bitowym przetworniku daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na poziomie przekraczającym aż 140 ke^–. Taki wynik można uznać za bardzo wysoki. Punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla czułości 672, czyli prawie dla nastawy ISO 1600. 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. Pomiarów dokonaliśmy na surowych plikach przekonwertowanych uprzednio do 48-bitowych TIFF-ów bez demozaikowania.

Na powyższym wykresie możemy zauważyć, że dla najniższej natywnej czułości liczba tonów sięga około 423, czyli otrzymujemy 8.7-bitowy zapis danych. To dość dobry rezultat, ustępujący jednak konkurencji. Przykładowo, Nikon Z6 uzyskał 9.1 bita, a A7 III – 9.3 EV. Dopiero porównanie ze starszą generacją Alphy A7 pokazuje przewagę EOS-a RP. Warto jednak przypomnieć, że RAW-y w A7 II (w momencie przeprowadzania testu) były 12-bitowe.

W EOS-ie przy ISO 1600 otrzymujemy wartości 7.3 bita, co daje około 160 przejść tonalnych. Przy maksymalnym dostępnym ISO przejść tonalnych mamy już tylko 24, co daje 4.6 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
100
200
400
800
1600
3200
6400
12800
25600
51200
102400

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 wartość dynamiki tonalnej na poziomie 8.4 EV, a zatem znów mniej niż aktualna konkurencja. Bezlusterkowce Nikona i Sony (A7 III) uzyskały odpowiednio 9.9 i 10.2 EV. Wynik EOS-a RP nie robi zatem pozytywnego wrażenia, zwłaszcza gdy weźmiemy pod uwagę dostępność 14-bitowych RAW-ów. Znów A7 II wypada podobnie jak EOS, choć zapis RAW (w momencie przeprowadzania testu) był 12-bitowy.

Maksymalne osiągi dla innych kryteriów można określić co najwyżej jako niezłe. Przy SNR=1, EOS RP ISO 100 osiąga 11.9 EV, zatem do wykorzystania 14-bitowego zapisu dużo brakuje.

W EOS-ie RP mamy zasadniczo identyczną sytuację jak w lustrzance 6D Mark II. Dla niskich czułości (do ISO 200) zastosowano obniżony bias, o wartości 512 (zamiast 2048 jak dla pozostałych). Zrobiono to w celu osiągnięcia lepszych wyników dynamiki tonalnej. Mamy tu jednak do czynienia z wysokim szumem przetwarzania, który skutecznie ogranicza osiągi w tej kategorii. Nie ma jednak dowodów na to, że modyfikowane są dane w RAW, być może jest to kwestia zastosowania nietypowych przetworników ADC.

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 przekracza wartość 8.5 EV.

Przy omawianiu zakresu tonalnego pokazujemy tradycyjnie, jak zachowują się zdjęcia przy obróbce komputerowej, kiedy to 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.

Przy zdjęciach wykonanych obydwoma aparatami Sony w takich samych warunkach oświetleniowych i przy tych samych parametrach ekspozycji okazało się, że różnią się one zauważalnie jasnością. Różnica wyniosła mniej więcej 2/3 EV, przy czym jaśniejsze były zdjęcia z EOS RP. Aby zatem porównanie rezultatów rozjaśniania i przyciemniania było bardziej miarodajne, zdecydowaliśmy się użyć zdjęć z A7R II z ekspozycją o 2/3 EV większą.

100 ISO
	0 EV	+4 EV
EOS RP
A7R II
1600 ISO
EOS RP
A7R II

Dla obu czułości, na zdjęciach z Canona poziom szumu jest wyższy niż w Sony. Wprawdzie różnica na korzyść Alphy jest mniej wyraźna przy ISO 1600, to nadal łatwo dostrzegalna.

Przyciemnianie jasnych partii obrazu nie pozwala oczywiście zniwelować przepaleń. Bardziej rzuca się w oczy różnica jasności wycinków pomiędzy czułościami 100 i 1600 w przypadku EOS-a, choć zastosowaliśmy równoważną ekspozycję.

100 ISO
	0 EV	−4 EV
EOS RP
A7R II
1600 ISO
EOS RP
A7R II