Aparat G5 X Mark II wyposażony został w 1-calową matryce BSI-CMOS typu Stacked (ze zintegrowaną pamięcią DRAM) o rozdzielczości 20.9 mln pikseli, przy czym ich efektywna liczba wynosi 20.1 mln.

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 -----

Z powyższego wykresu możemy odczytać, że wszystkie czułości, przedstawione jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli, są poniżej wartości nominalnych o około 2/3 EV. Takie zachowanie jest typowe i umożliwia manipulację danymi w jasnych partiach obrazu.

Szum przetwarzania

Kolejnym pomiarem jest tzw. szum przetwarzania (ang. readout noise), czyli 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.

Wyrażenie wyniku w elektronach pozwala śledzić jakość przetwarzania toru analogowo-cyfrowego. Widzimy, że przebieg pokrywa zakres wartości od 2 do 6 elektronów.

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.

Dla najniższej fizycznej czułości na jedną jednostkę kwantyzacji przetwornika ADC przypadają niecałe 3 elektrony. Przy 14-bitowym przetworniku i ograniczeniu poziomem saturacji daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na poziomie 49 ke^–. Taki wynik należy uznać za przeciętny.

Z wykresu odczytać możemy, że punkt wzmocnienia jednostkowego wypada bardzo nisko, bo już dla ISO 233 (czyli niewiele poniżej wartości dla nastawy aparatu ISO 400). Wyższe czułości są zatem całkowicie sztucznie wytwarzane na drodze programowej (na jedną jednostkę kwantyzacji przypada „ułamek” niepodzielnego fotonu), w związku z czym nie ma żadnego zysku ze stosowania takiej obróbki w aparacie.

Szum całkowity

Pomiar szumów matrycy wykonujemy na zdjęciach tablicy Kodak Q-14, korzystając z programu Imatest. Poniżej prezentujemy uzyskane przez nas wyniki.

Po pierwsze należy zaznaczyć, że wykresy wyglądają poprawnie – szum rośnie proporcjonalnie z kolejnymi czułościami, a wartości poszczególnych składowych są dobrze odseparowane. Oznacza to, że producent nie stosuje odszumiania surowych plików.

Jeżeli natomiast spojrzymy na wartości, to musimy producenta jedynie pochwalić – wartości luminancji są o ponad półtorej działki przysłony niższe, niż u poprzednika. Zysk z zastosowania podświetlanej od tyłu matrycy (BSI, ang. Backside Illuminated) jest zatem z łatwością zauważalny. Co ciekawe, wyniki pokazują, że testowany aparat szumi nawet odrobinę mniej niż Panasonic Lumix LX100 II oraz Sony DSC RX100 VI.

Aby ukazać, jak wartości wyznaczonego szumu przekładają się na obraz, prócz wykresów prezentujemy tabelkę z fragmentami zdjęć (w skali 1:1) pól nr 3 oraz nr 11 tablicy Kodak Q-14. W pierwszej tabelce znajdują się fotografie w formacie JPEG, w drugiej natomiast – w formacie RAW.

By porównać uzyskane próbki z innymi aparatami, należy wybrać z rozwijanych list odpowiednie modele oraz zaznaczyć czułość, dla której mają być podane wyniki. W efekcie zostanie zaktualizowana poniższa tabelka nowymi wycinkami testowej scenki.

Porównując przedstawione wycinki wydaje się, że pod względem szczegółowości wszystkie trzy aparaty prezentują podobny poziom. Jeżeli chodzi natomiast o zaszumienie, to i tu nie zauważymy specjalnych przepaści. Od ISO 6400 wydaje się, że minimalnie wygrywa aparat Panasonika, a Sony i Canon prezentują tę samą jakość obrazka. Nie możemy jednak mówić o deklasacji, a raczej o pomijalnej różnicy – mimo że LX100 II to jedyny w stawce aparat z matrycą formatu Mikro 4/3.

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.

Dla ISO 125 liczba tonów wynosi 260, czyli dostajemy prawie 8.0-bitowy zapis danych. To niezły wynik dający gwarancję wizualnie gładkich przejść tonalnych, bez mocno widocznej posteryzacji. Gdy porównamy go do osiągów Lumixa LX100 II okaże się, że to aparat z matrycą Mikro 4/3 miał lepszy rezultat (8.2 bit).

Dynamika tonalna

Dynamikę tonalną wyznaczyliśmy w oparciu o serię zdjęć tablicy Kodak Q-13. 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.

Przedstawiony wykres pokazuje, że aparat nie wykorzystuje w pełni 14-bitowego zakresu przetwornika ADC. Dla ISO 125, przy stosunku sygnału do szumu 1, aparat osiąga zaledwie 13 EV. Całkiem niezły jest natomiast wynik przy SNR = 10. Tutaj, przy bazowej czułości, G5 X Mark II osiąga 8.5 EV. Dla porównania, najbliżsi konkurencji, stosujący 12-bitowe przetworniki, osiągnęli 7.9 EV (Sony RX 100 VI) oraz 8.0 EV (Panasonic Lumix LX100 II)

Poniżej przedstawiamy pełne wykresy SNR wygenerowanie na podstawie wykonanych pomiarów dla wszystkich czułości aparatu:

0 na osi OX oznacza maksymalną wartość, którą aparat może zapisać w pliku RAW. Na prawej osi OY oznaczyliśmy miejsca dla kryteriów SNR=10, 4, 2 i 1. Przy pomocy tego wykresu każdy może oszacować dostępną dynamikę dla wybranej przez siebie minimalnej użytecznej jakości. 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 dla ISO 200, widzimy, że dynamika sięga wartości 10 EV.

Aby zobrazować praktyczny aspekt dynamiki tonalnej, jaki oferuje aparat, wykonaliśmy zdjęcia scenki testowej z czasem 25 s i 2 s przy czułości odpowiednio ISO 125 i ISO 1600. Fotografie zostały zrobione w formacie RAW i skorygowane o +4 EV i −4 EV w programie Adobe Lightroom na domyślnych ustawieniach (wyłączone wszystkie panele modułu Develop za wyjątkiem „Camera Calibration”).

	0 EV	+4 EV
ISO 125
ISO 1600

	0 EV	−4 EV
ISO 125
ISO 1600

Rozjaśnienie zdjęcia na bazowej czułości daje niezły rezultat, zwłaszcza jak na tak małą matrycę. Przy czułości ISO 1600 jest już znacznie gorzej, ale fakt ten nie powinien dziwić. Jeżeli chodzi natomiast o przyciemnienie zdjęć, to zauważyć można, że testowany aparat trzyma w zapasie całkiem sporo informacji w światłach. W ogólności, pliki RAW z aparatu Canon PowerShot G5 X Mark II dadzą potencjalnemu użytkownikowi całkiem sporą elastyczność.

Darki

Standardowo zdjęcia w tym teście wykonujemy w formacie RAW z czasem 3 min. Aparat wymusza odejmowanie ciemnej klatki oraz nie pozwala na długie ekspozycje dla czułości większych od ISO 3200 – w tym wypadku dostępny czas naświetlania wynosi jedynie 1 s.

Zdjęcia wywołujemy programem dcraw do postaci czarno-białej bez demozaikowania. Uzyskane w ten sposób pliki TIFF konwertujemy do formatu GIF, dobierając zakres w taki sposób, aby najlepiej zobrazować generujący się na matrycy szum. Przy tworzeniu histogramów oś pozioma pokazuje zakres wartości od 1023 do 3072. Maksymalna wartość na osi pionowej wynosi 500 tysięcy zliczeń.

RAW
ISO	Dark Frame	Crop	Histogram
125
160
200
400
800
1600
3200

Spójrzmy na analizę statystyczną przedstawionych powyżej darków.

ISO	średni poziom sygnału	odchylenie standardowe
125	2049	8.343
160	2048	9.455
200	2049	11.889
400	2048	22.373
800	2047	52.142
1600	2051	86.749
3200	2055	173.051

Biorąc pod uwagę fakt odejmowania ciemnej klatki, nie możemy zbyt wiele powiedzieć o darkach. Rozkład szumu jest jednak równomierny i nie zauważamy cech bandingu. W konstrukcji przetwornika ADC producent wykorzystał stały sygnał dodawany w celu lepszego odseparowania szumu przetwarzania od użytecznego sygnału o wartości 2048. Przypomnijmy, że w przypadku innych nowych aparatów producenta dwie pierwsze czułości mają zmniejszony bias – ma on wartość 512.

Szum termiczny w plikach JPEG

Na koniec tego rozdziału dla porządku prezentujemy jeszcze darki dla formatu JPG zapisanego przez aparat razem z plikami RAW użytymi w wyżej zaprezentowanej analizie.

JPEG
ISO	Dark Frame	Crop
125
160
200
400
800
1600
3200