Sony A9 III - test aparatu
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.
Z powyższego wykresu możemy odczytać, że dla nastaw poza programowym ISO 125, czułości jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli są poniżej nominalnych, a różnice oscylują wokół 1 EV. Takie zachowanie jest typowe i umożliwia manipulację danymi w jasnych partiach obrazu.
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.
Wyrażenie wyniku w elektronach pozwala śledzić jakość przetwarzania toru analogowo-cyfrowego. W idealnie pracującej matrycy wykres powinien być linią prostą, ze wszystkimi wartościami dla różnych czułości ISO na tym samym poziomie. Tutaj można zauważyć, że dla trzech najniższych nastaw szum przetwarzania jest wyższy niż dla kolejnych. Jest to najprawdopodobniej związane z architekturą dual-gain, dzięki której można uzyskać lepsze wyniki dynamiki tonalnej dla wyższych nastaw ISO. W każdym razie w pierwszym zakresie szum przyjmuje wartość 11-12 elektronów, a dla drugiego ok. 4-6. Wartości te nie są wysokie, a w obrębie danego poziomu widać tylko niewielkie fluktuacje. Można zatem uznać, że jakość zaprojektowanej elektroniki stoi na bardzo dobrym poziomie.
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 natywnej czułości (ISO 250), na jedną jednostkę kwantyzacji przetwornika ADC przypada ok. 7 elektronów. Przy 14-bitowym przetworniku daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na poziomie 105 ke–. Taki wynik można uznać za bardzo wysoki. Punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla czułości 801, czyli nieco powyżej nastawy ISO 1600. Przekroczenie tego progu powoduje, że za jakość obrazu wynikającą ze wpływu szumu śrutowego 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 niezbyt wysoko.
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 (ISO 250) liczba tonów sięga około 409, czyli otrzymujemy 8.7-bitowy zapis danych. Taki wynik gwarantuje oczywiście wizualnie gładkie przejścia tonalne, bez widocznej posteryzacji. Konkurencja notuje niewiele lepsze wyniki mimo, że uzyskane zostały dla nastaw ISO niższych co najmniej o 1 EV niż w A9 III. Canon R3 zanotował 9.2 bita dla ISO 100, a Nikon Z8 8.8 bita dla ISO 64.
Wraz ze zwiększaniem czułości w A9 III zakres tonalny oczywiście maleje. Przy ISO 1600 otrzymujemy wartość 7.4 bita (co daje około 184 przejścia tonalne), a dla ISO 6400 – 6.5 bita (89 przejść). Przy maksymalnym dostępnym ISO przejść tonalnych mamy już tylko 33, co daje 5.1 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 | |||
| 125 |
 |
|||
| 250 |
 |
|||
| 400 |
 |
|||
| 800 |
 |
|||
| 1600 |
 |
|||
| 3200 |
 |
|||
| 6400 |
 |
|||
| 12800 |
 |
|||
| 25600 |
 |
|||
| 51200 |
 |
|||
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 250 testowany aparat osiąga wartość dynamiki tonalnej na poziomie 9.2 EV, co jest naszym zdaniem bardzo dobrym wynikiem, biorąc pod uwagę najniższą natywną czułość ISO. Nikon Z8 zanotował 9.7 EV, lecz dla ISO 64. Canon R3 z kolei uzyskał 10.3 EV dla ISO 100.
Dynamika w A9 III wyglada trochę gorzej dla pozostałych kryteriów jakości. Dla SNR=1 dynamika osiąga 13.1 EV dla bazowego ISO, co oznacza, że do wykorzystania całego zakresu przetwornika ADC trochę brakuje. Widać natomiast pewien zysk wynikający z architektury dual-gain, przekładający się na poprawę osiągów dynamiki od czułości ISO 800.
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 zbliża się do wartości 9.5 EV.
Przy omawianiu zakresu tonalnego pokazujemy tradycyjnie, jak zachowują się zdjęcia przy obróbce komputerowej, kiedy to rozjaśniamy je lub przyciemniamy. Zdjęcia wykonujemy zwykle przy czułości ISO 100 i 1600 i czasach odpowiednio 30 i 2 s. Ze względu na fakt, że w najniższa natywna czułość w A9 III to ISO 250, takiej właśnie nastawy użyliśmy w obu aparatach, korygując odpowiednio stopień otwarcia przysłony. RAW-y następnie zostały wywołane jako 48-bitowe TIFF-y dcrawem i w Lightroomie rozjaśnione o +4 EV oraz przyciemnione o −4 EV, po czym zapisane jako zdjęcia 24-bitowe.
 |
| 250 ISO | |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1600 ISO | |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dla obu nastaw czułości efekt rozjaśnienia wygląda lepiej w przypadku A7R III. Szum, a głównie jego niebieska składowa, mniej się rzuca się w oczy, a widoczność detali jest trochę lepsza.
Zmniejszenie ekspozycji nie pokazało żadnych szczegółów w przepalonych obszarach. Oba aparaty wypadły tu zatem porównywalnie.
| 250 ISO | |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1600 ISO | |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Optyczne.pl jest serwisem utrzymującym się dzięki wyświetlaniu reklam. Przychody z reklam pozwalają nam na pokrycie kosztów związanych z utrzymaniem serwerów, opłaceniem osób pracujących w redakcji, a także na zakup sprzętu komputerowego i wyposażenie studio, w którym prowadzimy testy.