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.

Z powyższego wykresu możemy odczytać, że dla nastaw poza ISO 50 (programowym, w praktyce tożsamym z ISO 100), czułości jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli są poniżej nominalnych. Różnice nie są wyjątkowo duże i zawierają się w przedziale od 1/3 do 2/3 EV. Takie zachowanie jest typowe i umożliwia manipulację danymi w jasnych partiach obrazu.

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. Jeśli pominiemy rozszerzoną wartość ISO 50 to, wraz ze wzrostem czułości ISO, szum spada od 5 do 1 elektronu. Fluktuacje są zatem nieduże i można powiedzieć, że jakość zaprojektowanej elektroniki stoi na bardzo dobrym poziomie. Nie widać natomiast wyraźnego podziału wynikającego z zastosowania technologii Dual Native ISO. Generalnie w idealnie pracującej matrycy wykres powinien być linią prostą, ze wszystkimi wartościami dla różnych czułości ISO na tym samym poziomie. Prawdopodobnie oprogramowanie przetwornika ADC zmienia jego charakterystykę w zależności od użytej czułości.

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 10 elektronów. Przy 14-bitowym przetworniku daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na poziomie 149 ke^–. Taki wynik można uznać za bardzo wysoki. Punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla czułości 973, czyli niewiele poniżej 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. Punkt wzmocnienia w testowanym aparacie ustawiony jest 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. Pomiarów dokonaliśmy na surowych plikach przekonwertowanych uprzednio do 48-bitowych TIFF-ów bez demozaikowania.

Na powyższym wykresie możemy zauważyć, że dla najniższej natywnej czułości (100) liczba tonów sięga około 461, czyli otrzymujemy 8.9-bitowy zapis danych. Dla tych samych kryteriów, S1 II wypadł tak samo jak EOS R6 Mark II. Nieco więcej uzyskały aparaty Nikona i Sony – oba po 9.1 bita.

Przy ISO 1600, w Lumiksie otrzymujemy wartość 7.3 bita (co daje około 160 przejść tonalnych), a dla ISO 6400 – 6.4 bita (84 przejść). Przy maksymalnym dostępnym ISO (204800) przejść tonalnych mamy już tylko 12, co daje 3.6 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
204800

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 9.9 EV, co jest świetnym wynikiem, identycznym jak u EOS-a R6 Mark II. Jeśli chodzi o pozostałych dwóch konkurentów, S1 II plasuje się pomiędzy Nikonem Z6 III (9.7 EV), a Sony A7 IV (10.1 EV) dla analogicznych kryteriów.

Ciekawa i niecodzienna sytuacja wystąpiła dla SNR=1, gdzie w przedziale ISO 50-400 wartości dynamiki ocierają się o 14 EV. A konkretnie, dla ISO 100 mamy 13.8, a dla ISO 400 13.7 EV, co oznacza również bardzo dobre wykorzystanie 14-bitowego przetwarzania danych i dobry potencjał uzyskania informacji z ciemnych partii obrazu. Tak korzystnych przebiegów jeszcze nie obserwowaliśmy, a jest to rezultat zastosowania technologii Dual Gain Output. Polega ona na łączeniu sygnałów z obu obwodów analogowych (niskiego i wysokiego wzmocnienia) i w efekcie poszerzenia dynamiki tonalnej. Daje ona wymierne efekty tylko we wspomnianym przedziale nastaw ISO, ale trzeba przyznać, że rezultaty są całkiem imponujące.

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 9 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. Zdjęcia następnie wywołujemy 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.

100 ISO
	0 EV	+4 EV
S1 II
Z7
1600 ISO
S1 II
Z7

Po rozjaśnieniu obrazu, dla obu wartości czułości, naszym zdaniem lepiej wypadł Lumix S1 II. Dobry rezultat odzyskania szczegółów z obszarów zacienionych przy ISO 100 jest najprawdopodobniej efektem zastosowania wspomnianej już technologii DGO. Przy ISO 1600 ogólny poziom zakłóceń jest wysoki na zdjęciach z obu aparatów, ale i tak Lumix prezentuje się korzystniej.

Przyciemnianie jasnych partii obrazu daje podobny efekt w obu aparatach, a widoczne różnice są raczej spowodowane różną jasnością oryginalnych zdjęć. Miejsca przepalone takowymi pozostaną.

100 ISO
	0 EV	−4 EV
S1 II
Z7
1600 ISO
S1 II
Z7