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), czułości jako średnie wartości ze wszystkich grup senseli są poniżej nominalnych. W zakresie 100-12800 różnice wynoszą ok. 1 i 1/3 EV, a dla kolejnych nastaw spadają poniżej 1 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. Szum przetwarzania waha się od 2 do 4 elektronów. W idealnie pracującej matrycy wykres powinien być linią prostą, ze wszystkimi wartościami dla różnych czułości ISO na tym samym poziomie. Fluktuacje są na tyle nieduże, że trudno stwierdzić obecność architektury dual-gain, choć prawdopodobnie zastosowano ją tutaj. Tak czy inaczej, można uznać, że jakość zaprojektowanej elektroniki stoi na wysokim poziomie.

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 ok. 12 elektronów. Przy 14-bitowym przetworniku daje to pojemność studni potencjałów (ang. full well capacity) na poziomie 196 ke^–. Taki wynik można uznać za bardzo wysoki. Punkt wzmocnienia jednostkowego wypada dla czułości 564, czyli w okolicach nastawy ISO 1250. 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 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 liczba tonów sięga około 454. Otrzymujemy zatem 8.8-bitowy zapis danych, nieco niższy niż u poprzednika (9.1 bita). Taki wynik gwarantuje oczywiście wizualnie gładkie przejścia tonalne, bez widocznej posteryzacji. Dla analogicznych kryteriów prawie identyczny wynik zarejestrowaliśmy w Lumiksie S1 II (8.9 bita). Niewielka różnica występuje też względem EOS-a R6 Mark III (8.6 bita). Najlepiej w tej grupie wypadł Nikon Z6 III (9.1 bita), choć jego przewaga również pozostaje skromna.

Wraz ze zwiększaniem czułości zakres tonalny naturalnie maleje. Przy ISO 1600 otrzymujemy wartości 7.3 bita (co daje około 155 przejść tonalnych), a dla ISO 6400 – 6.3 bita (80 przejść). Przy maksymalnym dostępnym ISO przejść tonalnych mamy już tylko 14.

Zakres tonalny na plikach zapisanych w formacie JPEG możemy ocenić wizualnie na wycinkach zdjęć tablicy Stouffer T4110. Kliknięcie zdjęcia 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 na podstawie serii 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 Sony A7 V osiąga wartość dynamiki tonalnej na poziomie 10 EV, co jest świetnym wynikiem. Testowany model wypadł niemalże na równi z poprzednikiem (10.1 EV), a także Canonem R6 Mark III (10.1 EV) i Lumiksem S1 II (9.9 EV). Niewiele mniejszy rezultat zanotowaliśmy w teście Nikona Z6 III (9.7 EV).

Dla kryterium SNR=1 występuje analogiczna sytuacja jak w niedawno testowanym Lumiksie S1 II. W przedziale ISO 50-400 wartości dynamiki ocierają się o 14 EV. A konkretnie, dla ISO 50 i 100 mamy 13.9 EV, przy ISO 200 13.8 EV, a dla ISO 400 13.7 EV. To oznacza bardzo dobre wykorzystanie 14-bitowego przetwarzania danych i dobry potencjał uzyskania informacji z ciemnych partii obrazu. Tak korzystne wyniki są możliwe dzięki łączeniu sygnałów z obu obwodów analogowych (niskiego i wysokiego wzmocnienia – technologia Dual Gain Output) i w efekcie poszerzenia dynamiki tonalnej. Daje to wymierne efekty tylko we wspomnianym przedziale nastaw ISO i tylko przy wykorzystaniu migawki mechanicznej, 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 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 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 aparatem Sony A7 V i Nikonem Z8 w takich samych warunkach oświetleniowych i przy tych samych parametrach ekspozycji okazało się, że różnią się one zauważalnie jasnością. Różnica wyniosła ok. 2/3 EV, przy czym jaśniejsze były zdjęcia z Nikona. Aby zatem porównanie rezultatów rozjaśniania i przyciemniania było bardziej miarodajne, zdecydowaliśmy się użyć zdjęć z Z8 z ekspozycją o 2/3 EV mniejszą (odpowiednio przymykając przysłonę).

100 ISO
	0 EV	+4 EV
A7 V
Z8
1600 ISO
A7 V
Z8

Dla ISO 100 efekt rozjaśniania obrazu prezentuje się trochę lepiej w przypadku Sony, ze względu na niższy poziom kolorowego szumu. Przy ISO 1600 przewaga A7 V jest nieduża, ale dostrzegalna. Zasadniczo, dla wyższej nastawy poziom zakłóceń w obu przypadkach jest dość wysoki.

Przyciemnianie jasnych partii obrazu wygląda porównywalnie w obu aparatach. Trudno mówić o odzyskaniu jakichkolwiek szczegółów z przepalonych obszarów.

100 ISO
	0 EV	−4 EV
A7 V
Z8
1600 ISO
A7 V
Z8