Przetwarzanie danych osobowych

Nasza witryna korzysta z plików cookies

Wykorzystujemy pliki cookie do spersonalizowania treści i reklam, aby oferować funkcje społecznościowe i analizować ruch w naszej witrynie, a także do prawidłowego działania i wygodniejszej obsługi. Informacje o tym, jak korzystasz z naszej witryny, udostępniamy partnerom społecznościowym, reklamowym i analitycznym. Partnerzy mogą połączyć te informacje z innymi danymi otrzymanymi od Ciebie lub uzyskanymi podczas korzystania z ich usług i innych witryn.

Masz możliwość zmiany preferencji dotyczących ciasteczek w swojej przeglądarce internetowej. Jeśli więc nie wyrażasz zgody na zapisywanie przez nas plików cookies w twoim urządzeniu zmień ustawienia swojej przeglądarki, lub opuść naszą witrynę.

Jeżeli nie zmienisz tych ustawień i będziesz nadal korzystał z naszej witryny, będziemy przetwarzać Twoje dane zgodnie z naszą Polityką Prywatności. W dokumencie tym znajdziesz też więcej informacji na temat ustawień przeglądarki i sposobu przetwarzania twoich danych przez naszych partnerów społecznościowych, reklamowych i analitycznych.

Zgodę na wykorzystywanie przez nas plików cookies możesz cofnąć w dowolnym momencie.

Optyczne.pl

Artykuły

Czemu testy obiektywów na Optyczne.pl są od innych inne?

8 listopada 2010

1. Skąd mogą wynikać różnice?

Przy okazji opublikowanych przez nas testów obiektywów Voigtlander Color Skopar 20 mm f/3.5 SL II Aspherical i Voigtlander Ultron 40 mm f/2 SL II Aspherical, po raz kolejny pojawiły się pytania o różnice w wynikach rozdzielczości pomiędzy Optyczne.pl a innymi portalami zajmującymi się analogicznymi testami.

Pierwszy ze wspomnianych obiektywów, ze względu na swoją nietypową konstrukcję i ciekawe rezultaty, okazał się idealnym sprzętem do ukazania różnic w procedurach testowych Optyczne.pl i innych redakcji. O ile bowiem w przypadku instrumentów typowych, różnice w procedurach nie zawsze zaowocują dużymi różnicami w wynikach, to w przypadku sprzętu nietypowego, różnice te mogą być znaczne.

Zacznijmy od przypomnienia zasad, według których testujemy obiektywy. Przed rozpoczęciem samego testu obiektyw jest uważnie oglądany i czyszczony (jeśli tego wymaga). Potem podpinamy go do lustrzanki i umieszczamy na solidnym statywie. Mniejsze i lżejsze obiektywy o ogniskowych do 200 mm testowane są przy użyciu statywu Gitzo GT2941 oraz głowicy Manfrotto 410. Cięższe instrumenty wymagają lepszego podparcia i umieszczamy je na statywie Gitzo GT5530S oraz głowicy Gitzo G1380. Stosujemy też odpowiedni wężyk spustowy lub pilot oraz, w przypadku lustrzanek, używamy wstępnego podnoszenia lustra.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - R E K L A M A - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

W redakcji mamy do dyspozycji cztery rozmiary tablicy do wyznaczania rozdzielczości. Jest to konieczne aby ustawiać obiektyw w różnej odległości od celu i lepiej przez to określać jego własności optyczne. Już sam ten fakt może powodować różnice pomiędzy wynikami Optyczne.pl a rezultatami prezentowanymi przez inne redakcje. Jeśli u nas wyniki są uśredniane z pomiarów uzyskanych często na trzech rozmiarach tablic, a u innych brane są z jednej tablicy, to różnice mogą być czasami spore. Do tego może dochodzić do zabawnych sytuacji, jak w przypadku jednego polskiego portalu, który testując obiektyw 18–200 mm, przetestował go zaczynając od ogniskowej w okolicach 30 mm, bo test krótszych ogniskowych uniemożliwił zbyt mały rozmiar tablicy testowej…

Nasza tablica to specjalna wersja, która różni się od typowej tablicy używanej przez wiele portali i gazet. Przede wszystkim jest wydrukowana na specjalnej folii, która pozwala na pomiary do rzeczywistej rozdzielczości 4000 LWPH. Duża część innych zespołów testujących wciąż stosuje starsze tablice o rozdzielczości do 2000 LWPH. Używana przez nas tablica została przy tym lekko zmodyfikowana, tak aby za jednym razem określać rozdzielczość w centrum kadru, na brzegu matrycy APS-C/DX oraz na brzegu pełnej klatki.

Czemu testy obiektywów na Optyczne.pl są od innych inne? - Skąd mogą wynikać różnice?
Nowa tablica do wyznaczania rozdzielczości używana w testach na Optyczne.pl

Warto tutaj jeszcze zaznaczyć, że pisząc centrum kadru nie mamy na myśli jego dokładnego geometrycznego środka. Pola do pomiaru rozdzielczości zostały bowiem od tego środka lekko odsunięte, aby nasze pomiary były czułe na astygmatyzm - wadę pozaosiową, która narasta wraz z odsuwaniem się od centrum kadru. Obiektywy dobrze skorygowane na tę wadę, będą miały astygmatyzm mały nawet w odległości 10-20% od środka kadru, obiektywy źle skorygowane pokażą już znaczący poziom astygmatyzmu nawet w tak niewielkiej odległości od centrum.

W przypadku testu obiektywu Voigtlander Color Skopar 20 mm f/3.5 SL II Aspherical, który tutaj zostanie omówiony szerzej, użyliśmy dwóch największych tablic. Dwie mniejsze były zbyt małe, aby użyć je do testów obiektywu o tak dużym kącie widzenia.

Po ustawieniu tablicy, aparatu z obiektywem oraz lamp światła ciągłego zaczynamy sesję zdjęciową. Na każdej przysłonie dostępnej w obiektywie wykonujemy od 5 do około 30 zdjęć. Ich liczba zależy od głębi ostrości dawanej przez testowany instrument. W przypadku obiektywów z autofokusem, są one najpierw sprawdzane pod kątem front- albo back-fokusa, kalibrowane i dopiero wtedy używane w teście. Nawet jednak wtedy, połowa zdjęć na każdej przysłonie, jest wykonywana przy manualnym ustawieniu ostrości, tak aby uciec od ewentualnych błędów autofokusa.

Zdjęcia zapisujemy zawsze w formacie RAW i JPEG. Pliki RAW są potem wywoływane bez wyostrzania programem dcraw i zapisywane jako TIFF lub PPM. Ich dalsza analiza odbywa się programem Imatest, który pozwala wyznaczać nam wartość funkcji MTF50.

Warto tutaj zaznaczyć, że choć wartość MTF50 często nazywamy rozdzielczością, nie jest ona tożsama z klasyczną definicją rozdzielczości. MTF50 określa raczej ogólną jakość obrazu, bo niesie informację zarówno o ogólnym kontraście zdjęcia jak i o jego szczegółowości. Tak naprawdę, chcąc mówić o rozdzielczości należałoby używać parametru MTF30 (lub czegoś w jego okolicach), a chcąc mówić o ogólnym kontraście wartości z okolic MTF80.

Kolejna rzecz, o której należy pamiętać to fakt, że omawiana wartość MTF50 nie jest wynikiem pracy samego obiektywu, ale układu obiektyw plus matryca. Stąd uzyskiwane w testach rozdzielczości zależą od tego na jakim detektorze został przeprowadzony test.

Kluczowa jest dla nas praca na niewyostrzonych plikach. Wyostrzanie to częściowo nieprzewidywalny proces, który niczego do testu optyki nie wnosi, a często zaciemnia rzeczywisty obraz, o czym przekonamy się za chwilę.

Czemu testy obiektywów na Optyczne.pl są od innych inne? - Skąd mogą wynikać różnice?
Obiektyw Voigtlander Color Skopar 20 mm f/3.5 SL II Aspherical

Test na pełnej klatce prowadzimy bardzo często przy użyciu Nikona D3x. Dokładnie ten aparat został użyty w teście Voigtlandera Color Skopar 20 mm f/3.5 SL II Aspherical. Aparat ów ma matrycę o rozmiarze 35.9×24.0 mm zawierającą 24.5 miliona pikseli (6048×4032). Trzeba zaznaczyć, że jest to matryca z filtrem Bayera, w której jeden piksel rejestruje światło tylko w jednym konkretnym senselu, schowanym za filtrem danego koloru. Całkowicie czuła jednocześnie na natężenie i kolor światła jest dopiero komórka RGGB o rozmiarze 2×2 piksela. Nie trzeba chyba nikomu udowadniać, że taka matryca nie jest w stanie całkowicie rozdzielić ponad 4000 linii, bo to oznaczałoby, że efektywnie i wydajnie pracuje każdy jej piksel.

Tak faktycznie nie jest. Gdy pracujemy na plikach RAW wywołanych bez żadnego wyostrzania, najwyższe wartości MTF50 jakie udaje nam się uzyskać na D3x sięgają 47 lpmm, co łatwo przelicza się na 2250 LWPH. Ta wartość jest bezpiecznie daleko od 4032 pikseli, a taka jest wysokość kadru pełnoklatkowego Nikona D3x. Dlaczego ta bezpieczna odległość jest ważna? Spójrzmy na wykres MTF uzyskany dla Voigtlandera 3.5/20 przymkniętego do f/8.0 (pionowa granica czerni i bieli).

Czemu testy obiektywów na Optyczne.pl są od innych inne? - Skąd mogą wynikać różnice?


MTF50 sięga tutaj prawie 45 lpmm, a więc okolic 2150 LWPH. Gdy spojrzymy jednak na MTF30, co jest bliższe klasycznemu pojęciu rozdzielczości, dochodzimy już do wartości prawie 3000 LPWH czyli wielkości zgodnej z intuicją dla tego typu detektora. Rozdzielenie około 3000 lini na 4032 pikselach jest bowiem możliwe przy dobrych procesach interpolujących operujących na pikselach typu RGGB.

Warto zaznaczyć, że w przypadku naszych testów zawsze dokonujemy pomiarów na pionowych i poziomych granicach czerni i bieli. Jest to naszym zdaniem konieczne, bo musimy brać pod uwagę jedną z podstawowych wad pozaosiowych, na którą korygowane są konstrukcje optyczne czyli astygmatyzm. Wada ta powoduje, że obrazy czarno-białych i prostopadłych do siebie granic mogą mieć różne profile, a przez to dawać różne rozdzielczości.

Zobaczmy więc jak to wygląda w przypadku Voigtlandera Color Skopar 20 mm f/3.5 SL II Aspherical. Poniższy wykres pokazuje uzyskane w naszym teście wartości MTF50, osobno dla granic pionowych i poziomych.

Czemu testy obiektywów na Optyczne.pl są od innych inne? - Skąd mogą wynikać różnice?


Widać, że astygmatyzm testowanego obiektywu jest spory, a jednocześnie zachowuje się książkowo, ładnie malejąc wraz z przymykaniem przysłony.

Gdy uśrednimy uzyskane wyniki, ostateczny wykres rozdzielczości w centrum kadru jaki możemy zaprezentować w naszym teście wygląda następująco.

Czemu testy obiektywów na Optyczne.pl są od innych inne? - Skąd mogą wynikać różnice?


Zacytujmy to co napisaliśmy w teście Voigtlandera pod wykresem rozdzielczości:

W okolicach maksymalnego otworu względnego, a więc dla przysłon f/3.5 i f/4.0 obiektyw notuje wyniki ciut powyżej 30 lpmm, a więc nieznacznie przekracza poziom przyzwoitości, który w przypadku testów na Nikonie D3x ustawiony jest w okolicach 30 lpmm. Trudno więc testowany obiektyw tutaj ganić, choć pamiętając o jego przeciętnym świetle, chciałoby się trochę lepszych rezultatów. Lepsze rezultaty pojawiają się dopiero po dalszym przymknięciu przysłony. Na f/5.6 wyniki są już bardzo dobre, bo zmierzone przez nas wartości MTF50 docierają do 40 lpmm, a dla f/8.0 do prawie 44 lpmm. Tutaj obiektyw zasługuje na pochwały, choć rekordów rozdzielczości nie notuje. Trzeba jednak zachować rozsądek – trudno wymagać rekordów od tak nietypowego obiektywu.

Zostawmy teraz nasz test i spróbujmy zrobić eksperyment i pobawić się w testera z innej redakcji. Rzućmy najpierw okiem jak wyglądają wyniki na Photozone uzyskiwane przy pomocy Nikona D3x. Było dla mnie sporym zaskoczeniem, gdy zobaczyłem jakie wartości MTF50 są tam notowane. Najostrzejsze obiektywy nie mają bowiem problemów z przekroczeniem poziomu 4000 LWPH. Przykładowo Nikkor AF-S 200mm f/2 G ED VR na przysłonie f/2.8 odnotował rezultat 4076 LWPH, a Nikkor AF-S 70–200mm f/2.8 G ED VR II na kombinacji ogniskowej 70 mm i przysłony f/4.0 wynik 4028 LWPH.

Jest to kuriozalne z kilku względów. Po pierwsze, jak już wspomnieliśmy MTF50 nie odpowiada klasycznej definicji rozdzielczości. Gdy zaczniemy zastanawiać się ile wynosi MTF30 (a za chwilę się o tym przekonamy) gdy MTF50 sięga 4000 LWPH, pan Harry Theodor Nyquist przypomni nam, że nasza matryca ma tylko 4032 piksele wysokości.

Po drugie, prezentowany wynik MTF50 to wynik działania układu obiektyw plus matryca. Ten wynik powstaje przez wymnożenie przez siebie MTF-u obiektywu i MTF-u matrycy. Gdyby obiektyw był idealny, jego MTF-y w szerokim zakresie częstości sięgałyby wartości 1.0. Ponieważ żaden testowany przez Photozone obiektyw nie jest idealny, jego wartości MTF są mniejsze od 1.0. A więc chcąc z wynikowego MTF-u układu obiektyw plus matryca uzyskać to co daje sama matryca, musimy ów wynikowy MTF podzielić przez coś mniejszego od jedynki (a więc pomnożyć przez coś większego od jedności). A  to powoduje, że MTF samej matrycy jest większy lub równy od MTF-u układu obiektyw plus matryca. Jeśli więc dla układu obiektyw plus matryca odnotowaliśmy wynik MTF50 wynoszący 4076 LWPH, to oznacza, że MTF50 samej matrycy jest co najmniej tak samo wysoki, a najprawdopodobniej jeszcze zauważalnie wyższy. Podobnie jest z MTF30.

Przejdźmy więc do konkretów. Na początku tego artykułu użyliśmy pliku RAW uzyskanego zestawem Nikon D3x plus Voigtlander 3.5/20 na f/8.0, wywołaliśmy go programem dcraw bez wyostrzania i uzyskaliśmy na nim MTF50 wynoszące 2156 LWPH. Teraz znów wzięliśmy ten sam plik i wywołaliśmy go programem Adobe Lightroom ustawiając wyostrzanie tak aby uzyskać podobne wyniki jakie uzyskuje Photozone. Ponieważ Voigtlander nie uzyskuje tam rekordów rozdzielczości, staraliśmy się nie przekraczać poziomu 4000 LWPH. W efekcie wykres funkcji MTF dla opisywanego zdjęcia wygląda tak jak na poniższym obrazku.

Czemu testy obiektywów na Optyczne.pl są od innych inne? - Skąd mogą wynikać różnice?


Widać, że użyte procesy wyostrzające działają sprytnie. Kontrast wystaje ponad 100% tylko minimalnie, przez to na czarno-białych krawędziach nie ma denerwujących obwódek. Wyniki wyostrzania widać jednak ewidentnie, szczególnie jeśli porówna się powyższy wykres z wykresem dla pliku niewyostrzonego. Oprócz lekkiego przekroczenia poziomu 100%, mamy tutaj do czynienia z bardzo wysoką odpowiedzią w częstości Nyquista, która wynosi aż 44.2% oraz niefizycznymi wartościami MTF50 i MTF30, które wynoszą odpowiednio 3737 i 4689 LWPH. Szczególnie ten ostatni wynik jest bolesny dla logiki, bo sugeruje że na 4032 pikselach jesteśmy w stanie rozdzielić 4689 linii.

Kontynuujmy teraz naszą zabawę w testera z innej redakcji. W taki sam sposób, z takim samym wyostrzaniem wywołajmy inne pliki z naszego testu (dla pozostałych wartości przysłony), zmierzmy wartości MTF50 tylko dla pionowych granic czerni i bieli oraz przedstawmy wyniki na wykresie, który znajduje się poniżej.

Czemu testy obiektywów na Optyczne.pl są od innych inne? - Skąd mogą wynikać różnice?


Aby łatwiej nam było wszystko ze sobą porównywać zestawmy teraz na jednym wykresie wyniki oparte o pliki wyostrzone (czerwone punkty) nie uwzględniające wpływu astygmatyzmu oraz te same pliki ale niewyostrzone i uwzględniające astygmatyzm (punkty niebieskie).

Czemu testy obiektywów na Optyczne.pl są od innych inne? - Skąd mogą wynikać różnice?


Różnice są widoczne gołym okiem. Przebieg oznaczony czerwonymi punktami zyska znacznie większe uznanie testera, niż wykres niebieski. Głównie za sprawą małej różnicy pomiędzy zachowaniem na maksymalnym otworze a osiągami na przysłonach f/5.6–f/8.0, która tutaj wynosi tylko kilkanaście procent. W przypadku pracy na plikach niewyostrzonych różnica ta sięga, aż prawie 50%, stąd ocena optyki musi być ostrzejsza i jest jednocześnie bliższa temu, co rzeczywiście reprezentuje sobą obiektyw.

Powyższy wykres pokazuje jeszcze jedną ciekawą rzecz, a mianowicie zacieranie istniejących różnic pomiędzy rezultatami na poszczególnych przysłonach, gdy pracujemy bez uwzględniania astygmatyzmu i wyostrzając pliki. Widać to doskonale na przysłonach f/5.6 i f/8.0, które na plikach wyostrzonych pokazują takie same wartości MTF50, a na plikach niewyostrzonych zauważalnie różne.

Zresztą w tym miejscu możemy się wspomóc eksperymentem, który wykonaliśmy przy okazji testu obiektywu Canon EF 85 mm f/1.2L II USM. Przed chwilą omawialiśmy, jaki wpływ na wyniki testów ma wyostrzanie i uwzględnianie astygmatyzmu, tyle że dość trudno było w przypadku Voigtlandera 3.5/20 rozdzielić wyraźnie wpływ obu czynników. Eksperyment wykonany przy okazji testu Canona 1.2/85 pozwala za to jednoznacznie ocenić wpływ wyostrzania.

Spójrzmy więc na wykres rozdzielczości zestawu Canon EOS 20D plus EF 85 mm f/1.2L USM uzyskany przy analizie niewyostrzonych plików RAW (punkty czerwone) oraz wyostrzonych plików JPEG (punkty niebieskie).

Czemu testy obiektywów na Optyczne.pl są od innych inne? - Skąd mogą wynikać różnice?


Mamy więc to, co widzieliśmy wcześniej. Wyostrzone pliki dają rezultaty na poziomie 66 lpmm, a więc 2000 LWPH – czyli kompletnie niefizyczne wartości, jeśli weźmiemy pod uwagę, że matryca 20D ma przecież tylko 2336 pikseli wysokości. Co więcej, obserwujemy prawie całkowite wypłaszczenie zachowania w najbardziej interesującym nas zakresie. Proszę zauważyć, że w granicach błędów wartości dla przysłon od f/2.0 do f/8.0 są dokładnie takie same. Na tym nie koniec. Wyostrzanie działa nieliniowo, wydajniej podbijając w górę słabe obrazy, a mniej wydajnie dobre. Przez co, wykres uzyskany na wyostrzonych plikach wskazuje na świetne zachowanie na maksymalnym otworze względnym, które jest tylko trochę ponad 10% gorsze od maksymalnych osiągów. W rzeczywistości różnica jest prawie 50-cio procentowa, co jasno wynika z testu przeprowadzonego na RAW-ach. Widać z tego wyraźnie jakim zaufaniem można darzyć testy prowadzone w oparciu o pliki wyostrzone lub/i zapisywane jako JPEG-i.

Na zakończenie chciałem się odnieść do zielonego komentarza pojawiającego się w testach obiektywów na portalu dpreview. Przypomnijmy co napisałem na ten temat w naszym dziale FAQ:

Warto zwrócić uwagę, że wiele gazet i konkurencyjnych portali nie ma przygotowania naukowego do testów optyki i często nie rozumie uzyskiwanych wyników. Stąd testy dystorsji w zależności od przysłony, które swego czasu można było podziwiać w jednej z polskich gazet, a obecnie na łamach pewnego, także polskiego, portalu internetowego. Stąd wyniki uzyskiwane przez dpreview.com w testach obiektywów, gdzie w zasadzie każdy obiektyw na wielu kombinacjach przysłon i ogniskowych notuje wartości MTF50 przekraczające częstość Nyquista. Jest to wynik niefizyczny, wynikający z nadmiernego wyostrzania analizowanych plików. Zielony komentarz dodawany przez dpreview.com pod wykresem z wynikami MTF50, mówiący, że przekraczanie częstości Nyquista jest efektem tego, że rozdzielczość obiektywu przekracza rozdzielczość użytej matrycy, świadczy o kompletnym niezrozumieniu tematu i niekompetencji testującego. Wartość MTF50, mierzona tak jak należy – czyli na niewyostrzonych plikach RAW – będąca kombinacją MTF-ów obiektywu i matrycy nie może być wyższa niż częstość Nyquista samej matrycy.

Chciałem ten temat tutaj rozwinąć, ale ze zdziwieniem zobaczyłem, że zarówno zielony komentarz jak i zaznaczenie poziomu częstości Nyquista na wykresach dpreview zniknęły. Co ciekawe, odbyło się to niebawem po przetłumaczeniu naszego działu FAQ na angielski i opublikowaniu go na LensTip.com. Wnioski pozostawiam naszym Czytelnikom.

Tak naprawdę, po przyjrzeniu się wynikom uzyskiwanym przez dpreview na różnych korpusach, chyba obecnie wiem co zwiodło ich na manowce. Teraz bardziej skłonny jestem uznać, że pracują oni na plikach niewyostrzonych, a po prostu zrobili mały, a bolesny w konsekwencjach, błąd związany z obliczeniem częstości Nyquista, która była po prostu dwa razy za mała. Jej zbyt niska wartość powodowała, że wszystkie obiektywy ją przekraczały, a to pociągnęło za sobą konsternację redaktorów i powstanie zielonego komentarza. Gdy błąd został zauważony, zniknął i komentarz i poziom Nyquista na wykresach.

Zresztą bardzo podobną wpadkę zalicza wspominane wcześniej Photozone. Przy okazji ich testu Voigtlandera 1.4/58, w czerwonej ramce, czytamy, co następuje:

Some keen users may note that the LW/PH figures exceed the resolution of the sensor and as such Nyquist – see this document (bottom) for more details about the procedure if you’d like to dive into this. Imatest can look a bit beyond the sensor resolution by taking some additional parameters into account.


Luźno tłumacząc, autorzy testu każą nie martwić się tym, że wartości LWPH przekraczają częstość Nyquista, bo program Imatest potrafi wyciągać informację nawet z wartości wyższych niż Nyquist. Jako dowód linkują stronę programu Imatest. Najśmieszniejsze jest to, że w zalinkowanym dokumencie możemy przeczytać coś zupełnie odwrotnego niż sugerują testerzy z Photozone. Zacytujmy więc autora Imatesta z podlinkowanego dokumentu:

Sensor response above the Nyquist frequency is garbage. It can cause aliasing, visible as Moire patterns of low spatial frequency.


Znów luźno tłumacząc, autor Imatestu wyraźnie stwierdza, że wszystko powyżej częstości Nyquista to śmieci. Wnioski można więc wyciągnąć samemu.

Już zupełnie na sam koniec, chcielibyśmy zaznaczyć, że brak wyostrzania, który tak surowo stosowany jest w naszych testach i zdjęciach przykładowych nie oznacza, że jako fotografowie redaktorzy Optyczne.pl preferują taki rodzaj zdjęć. W testach chodzi o odrzucenie czynników, które zakłócają pomiary i powodują błędne wyniki, natomiast nie ma nic złego w wyostrzaniu fotografii w późniejszej obróbce, co jest odrębnym zagadnieniem wykraczającym poza ramy tego artykułu.