Методика тестирования фотокамер iXBT.com 2019 года

Разрешающая способность

Разрешающая способность камеры — понятие комплексное, складывающееся из нескольких параметров и условий. В наших статьях можно выделить три типа разрешающей способности:

  • сенсора в RAW (считается, что ее значение может занижать только разрешение оптики),
  • сенсора в JPG (ее могут занижать разрешение оптики и внутрикамерные алгоритмы шумоподавления),
  • оптики (ее может занижать разрешение сенсора, такой вот замкнутый круг).

Разрешающая способность. Расчет

Определение разрешающей способности в нашей лаборатории производится по радиальной мире, закрепленной на стенде.

Лабораторный стенд. Fujifilm X-T30. ISO 200
Лабораторный стенд. Fujifilm X-T30. ISO 200

Для расчета разрешающей способности на снимке миры определяется размер дефектной области в центре, где лучи миры уже неразличимы. Как правило, она имеет достаточно четкую границу, в противном случае выбирается среднее значение. Линейным параметром дефектной области в данном случае является ее диаметр (D) в сантиметрах. Далее высчитывается разрешение (R) по следующей формуле:

R = 120·L/(π·D·P),

где
L — длина снимка, см
D — диаметр дефектной области, см
P — число точек по длинной стороне снимка
120 — число лучей миры, линии
π — число пи, ≈3,14

В упрощенном варианте, позволяющем не учитывать разрешение печатного снимка, формула выглядит следующим образом:

R = 120·/(π·Dp),

где
Dp — диаметр дефектной области, пиксели
120 — число лучей миры, линии
π — число пи, ≈3,14

Радиальная мира и ее дефектная область
Радиальная мира и ее дефектная область

Разрешающая способность. Сенсор

При испытаниях разных камер параметры экспозиции должны быть одинаковыми, чтобы полученные данные можно было сравнивать.

Для определения зависимости разрешающей способности от светочувствительности камера устанавливается в режим приоритета диафрагмы, диафрагма фиксируется в среднем положении f/5,6—f/8 в зависимости от размера сенсора для исключения влияния ГРИП. Фокусное расстояние по возможности устанавливается в эквиваленте 50 мм, но при тестировании сенсора это не принципиально, поскольку для расчетов используется только центральная часть стенда.

Разрешающая способность определяется для двух сцен — светлой и темной. Светлая сцена имитирует обычные условия съемки с освещенностью около 3000 люкс. Она позволяет оценить поведение сенсора при съемке в помещении или на улице в пасмурный день. Темная сцена имитирует недостаточную освещенность около 100 люкс и необходима для оценки поведения сенсора при работе на длинных выдержках, поскольку в таких условиях проявляется эффект накопления шумов.

Компенсация экспозиции устанавливается:

  • для темной сцены: −1 EV
  • для светлой сцены: 0 EV

Поскольку освещенность в лаборатории не всегда можно выставить точно, да и светопропускание у разных камер разное, уровень яркости ламп регулируется по реперным точкам:

  • для темной сцены при ISO 6400 выдержка 1/40 с
  • для светлой при ISO 6400 выдержка 1/400 c

Фокус устанавливается вручную по радиальной мире. Затем делается несколько кадров при разных значениях светочувствительности — как правило, ISO 200, 400, 800, 1600, 3200 и 6400. Вручную меняется только значение светочувствительности — по возможности дистанционно во избежание «шевеленки» (по той же причине следует производить спуск дистанционно или с отложенным стартом). Выдержка подстраивается автоматически. Остальные параметры остаются без изменений.

После расчета данные приводятся на графике в виде зависимости разрешающей способности от светочувствительности.

Зависимость разрешающей способности сенсора от светочувствительности
Зависимость разрешающей способности сенсора от светочувствительности

Для камер не самого низкого класса также исследуется расширенный диапазон светочувствительности. К сожалению, пока большинство камер на повышенных ISO демонстрируют посредственные результаты, расширенный диапазон исследуется редко. Но максимальное рабочее значение ISO зависит от поставленных задач, поэтому иногда дополнительно приводятся расширенные кривые разрешающей способности.

Зависимость разрешающей способности сенсора от светочувствительности, расширенный диапазон
Зависимость разрешающей способности сенсора от светочувствительности, расширенный диапазон

Для оценки величины шумов и деградации цветов с повышением светочувствительности приводятся фрагменты серой карты.

RAW, светлая сцена
RAW, темная сцена

Разрешающая способность. Оптика

При определении зависимости разрешающей способности от диафрагменного числа камера устанавливается в режим приоритета диафрагмы. Светочувствительность устанавливается на минимум (ISO 100-200). Фокус камеры устанавливается вручную по радиальной мире при максимальном раскрытии диафрагмы. Далее производится серия снимков, диафрагма меняется вручную, по возможности дистанционно. Выдержка подстраивается автоматически. Остальные параметры остаются без изменений.

После расчета данные приводятся на графике в виде зависимости разрешающей способности от диафрагменного числа.

Зависимость разрешающей способности объектива от диафрагменного числа
Зависимость разрешающей способности объектива от диафрагменного числа

 

Камеры, не имеющие полноценного ручного режима и возможности съемки в RAW, тестируются по упрощенной методике, как и камеры смартфонов.

Стабилизатор

Для оценки эффективности стабилизатора используется так называемая «таблица офтальмолога». При съемке камера устанавливается в ручной режим. Рекомендуемое фокусное расстояние для теста — 50 мм, но допускается иное, только нужно учесть это при расчете эффективности. Диафрагма фиксируется в среднем положении f/5,6—f/8 в зависимости от размера сенсора для исключения влияния ГРИП. Выдержка изменяется вручную примерно от 1/20 до 1 с. Фотограф встает на расстоянии примерно 5 метров от таблицы и делает по десять снимков на каждом значении выдержки, держа камеру на полусогнутых руках, как при обычной съемке.

Лабораторный стенд
Лабораторный стенд «таблица офтальмолога» для тестирования автофокуса и стабилизатора. Читаемость строк: 10 из 10

Затем снимки обрабатываются фотографом по принципу «сколько строк читаемо на снимке, столько и баллов — от 0 до 10». Баллы суммируются для каждого значения выдержки, таким образом мы получаем вероятность хорошего снимка в процентах. Считается, что если камера способна выдать более 70% четких снимков при данной выдержке, это значение можно считать рабочим.

Эффективность стабилизатора определяется на основе следующего принципа: для получения резкого снимка на некоем ЭФР максимальная выдержка должна быть не длиннее 1/ЭФР. То есть на 50 мм для получения резкого снимка мы устанавливаем наибольшую выдержку 1/50 с, а при более длинных уже работает стабилизатор. В данном случае мы оперируем не 100%-ной гарантией резкости, а вероятностью получения резкого снимка в 70%, поскольку 100% резких снимков получить сложно и это было бы слишком жестким условием для проверки стабилизатора, оторванным от реальности. То есть считается, что при съемке на выдержке равной 1/ЭФР мы получаем резкий снимок в 7 случаях из 10 без стабилизатора. Стабилизатор же позволяет нам отодвинуть критическое значение выдержки на несколько ступеней экспозиции.

Правило «1/ЭФР» — условное и приблизительное, и в зависимости от условий съемки, оптики или камеры нулевая отметка может гулять. Используя это правило, мы определяем ее с точностью ±1 ступень экспозиции, поэтому наши данные могут немного не совпадать с данными, полученными по стандарту CIPA DC-X011. Точность определения эффективности стабилизатора можно повысить, если делать замеры со стабилизатором и без, а затем считать разницу. Это позволит приблизиться к стандартизированным измерениям, но результат все равно будет от них отличаться (как минимум из-за различия самих методик), а трудоемкость увеличится вдвое. Выявленное на практике неплохое совпадение измеренной эффективности большинства стабилизаторов с заявленными производителем данными говорит о том, что и в таком виде наша методика работает с неплохой точностью.

На графике ниже приведен условный пример объектива с фокусным расстоянием 50 мм и стабилизатором с эффективностью в 4 ступени экспозиции. При съемке без стабилизатора мы можем получить резкий снимок с вероятностью 70% на выдержке 1/50 секунды. Увеличивая выдержку, мы уменьшаем вероятность резкого снимка. При включении стабилизатора мы отодвигаем эту критическую точку на 4 ступени и, таким образом, можем получить резкий снимок с вероятностью 70% на выдержке 1/3 секунды.

В таблице ниже приведены примеры расчета эффективности стабилизатора в ступенях экспозиции для некоторых популярных ЭФР.

Выдержка, 1/с ЭФР, мм
  400 105 85 50 35 24
400            
320          
250          
160 1          
125 1⅓          
100 1⅔          
80 2        
60 2⅓      
50 2⅔ 1      
40 3 1⅓ 1    
30 3⅓ 1⅔ 1⅓  
25 3⅔ 2 1⅔ 1  
20 4 2⅓ 2 1⅓ 1
15 4⅓ 2⅔ 2⅓ 1⅔ 1⅓
13 4⅔ 3 2⅔ 2 1⅔ 1
10 5 3⅓ 3 2⅓ 2 1⅓
8 5⅓ 3⅔ 3⅓ 2⅔ 2⅓ 1⅔
6 5⅔ 4 3⅔ 3 2⅔ 2
5 6 4⅓ 4 3⅓ 3 2⅓
4 6⅓ 4⅔ 4⅓ 3⅔ 3⅓ 2⅔
3 6⅔ 5 4⅔ 4 3⅔ 3
2,5 7 5⅓ 5 4⅓ 4 3⅓
2 7⅓ 5⅔ 5⅓ 4⅔ 4⅓ 3⅔
1,6 7⅔ 6 5⅔ 5 4⅔ 4
1,3 8 6⅓ 6 5⅓ 5 4⅓
1 8⅓ 6⅔ 6⅓ 5⅔ 5⅓ 4⅔

К примеру, если для фикса 85 мм на выдержке 1/3 с (она же 0,3 с) мы получаем 7 из 10 хороших снимков, а на выдержке 1/2,5 с (она же 0,4 с) — уже только 6 из 10, то эффективность стабилизатора берется по выдержке 1/3 с и составляет 4⅔ EV.

После расчета данные приводятся на графике в виде зависимости вероятности получения хорошего снимка от продолжительности экспозиции.

График эффективности стабилизатора
График эффективности стабилизатора объектива

Автофокус

Для оценки скорости и точности автофокуса используется та же «таблица офтальмолога». При съемке камера переводится в режим приоритета диафрагмы. Диафрагма устанавливается в положение максимального раскрытия, чтобы избежать влияния ГРИП. Рекомендуемое фокусное расстояние для теста — 50 мм, но допускается иное. Выдержка устанавливается не ниже 1/100 с, чтобы исключить влияние «шевеленки». ISO выставляется в автомат. Фотограф встает на расстоянии примерно 10-15 метров от таблицы и делает тридцать снимков, после каждой тройки приближаясь к мишени на шаг. Каждый снимок выполняется только после того, как камера сфокусировалась и подтвердила это соответствующим сигналом. Все это озвучивается и записывается на диктофон, чтобы потом оценить время, затраченное на тридцать снимков. Тест прогоняется два раза при −1 EV и −2 EV. При расчетах результаты усредняются.

Время съемки оценивается по звуковой дорожке в любом аудиоредакторе.

Звуковая дорожка тридцати щелчков затвора при тестировании автофокуса
Звуковая дорожка тридцати щелчков затвора при тестировании автофокуса

Снимки оцениваются так же, как и в тесте стабилизатора, то есть по принципу «сколько строк читаемо на снимке, столько и баллов — от 0 до 10». Баллы суммируются и делятся на 30 — таким образом мы получаем среднюю точность автофокуса по шкале от 1 до 10 (или в процентах, если результат умножить на 10). Рейтинг средней скорости автофокуса получается делением 100 на время, затраченное на все 30 снимков — от первого подтверждения автофокуса до последнего щелчка затвора.

После расчета данные приводятся на графике в виде гистограммы для сравнения с другими камерами.

Гистограмма сравнения скорости и точности автофокусов разных камер
Гистограмма сравнения скорости и точности автофокуса разных камер

Скорость серийной съемки

Для определения скорости серийной съемки, как правило, используется карта памяти SD UHS-I 95 МБ/с, если специально для тестирования камеры не предоставляется более скоростная. В большинстве случаев хватает имеющейся. Желательно, чтобы карта памяти была свободна хотя бы наполовину.

Камера ставится на стол рядом со включенным диктофоном. Съемка продолжается 20-30 секунд или до первой сотни кадров. Порой можно уложиться и в меньшее время, если буфер забьется быстрее. Поскольку камера сохраняет кадры сначала в свой буфер и только оттуда на карту памяти, при заполнении буфера скорость съемки падает, если карта памяти не успевает принимать нужный объем. Такое практически всегда происходит при высокоскоростной съемке в RAW.

Звуковая дорожка RAW при тестировании скорости серийной съемки
Звуковая дорожка при тестировании скорости серийной съемки в RAW

Скорость съемки характеризуют две величины: первая скорость — та, с которой съемка начинается и продолжается до заполнения буфера (обычно ее указывают в технических характеристиках камеры), и вторая скорость — та, с которой съемка продолжается после заполнения буфера. Также при описании указывается длительность работы на максимальной (первой) скорости, которое позволяет рассчитать максимальное количество кадров, отснятое с этой скоростью.

После расчета данные приводятся в таблице и сравниваются с паспортными.

Режим Первая скорость Предел первой скорости Вторая скорость
JPEG Low 3,0 к/с
JPEG High 8,0 к/с 16,8 с 4,8 к/с
RAW Low 3,0 к/с
RAW High 8,1 к/с 6,9 с 1,9 к/с

В таблице приведены значения средней скорости съемки для разных режимов. Символ бесконечности означает, что при съемке ста кадров скорость не изменилась.

Для тестирования скорострельности в бесшумном режиме с использованием электронного затвора применяется более простая, но менее точная методика. Поскольку звук при такой съемке отсутствует, время оценивается по секундомеру: кнопка спуска камеры зажимается на 5-10 секунд, а затем считается количество снимков, сделанных за это время.

7 января 2020 Г.