Bedoeling en opzet
(naar de testresultaten)Ondanks de geavanceerde instelmogelijkheden en hoge beeldkwaliteit van hedendaagse digitale camera’s, vertegenwoordigt beeldruis, als gevolg van oa. hoge lichtgevoeligheid van de sensor en lange sluitertijden, een gebied waarop camera’s duidelijk van mekaar kunnen verschillen en waarin, misschien meer dan op andere gebieden, nog behoorlijk wat ruimte tot technische vooruitgang zit.
Deze test werd ontworpen om een beeld te kunnen schetsen van basisprestaties van verschillende types digitale sensoren.
SNR, Signal to Noise Ratio: de signaal-ruisverhouding (zie hieronder) wordt daarbij beschouwt als maatstaf om de resulterende beeldkwaliteit bij specifieke instellingen te kwalificeren: hoe hoger de signaal-ruisverhouding, hoe kwalitatiever de foto.
Geteste camera’s
(naar de testresultaten)Van de 74 volgende cameratypes vind je de testresultaten in het overzicht:
—-• Canon:
———• M3,
———• 1100D, 1300D,
———• 100D,
———• 400D, 450D, 500D, 550D, 600D, 700D, 750D, 760D,
———• 40D, 50D, 60D, 70D, 77D, 80D,
———• 7D, 7D Mark II,
———• 6D, 5D Mark II, 5D Mark III, 5DS R, 5D Mark IV.
—-• Fujifilm:
———• X100T,
———• X-A3, X-M1,
———• X-T2,
———• X-Pro1.
—-• Lumix:
———• G7,
—-• Nikon:
———• 1 J5,
———• D3000, D3100, D3200, D3300,
———• D40X, D60, D5000, D5100, D5200, D5300, D5500, D5600,
———• D70, D80, D90, D7000, D7100, D7200, D7500,
———• D100, D300, D500,
———• D700, D750, D800,
———• Df,
———• D4.
—-• Pentax:
———• K-01,
———• K-r,
———• K-S1,
———• K-30,
———• K20D, K-7, K-3.
—-• Sony:
———• NEX-5T,
———• A57, A58,
———• A290, A700,
———• A7 II, A7R, A7R II.
Hoe lees je de resultaten?
(naar de testresultaten)
Het resultatenblad per camera bevat de volgende informatie:
• Blok 1: Gegevens over de camera en de camerasensor:
—-• Cameramerk en type aanduiding (titelbalk bovenaan).
—-• Soort camera:
———• P&S: Point & Shoot of ook wel compacte camera genoemd,
———• MIL: Mirrorless Interchangeable Lens of ook wel systeemcamera genoemd,
———• SLT: Single Lens Translucent, een principe waarbij een vaste, lichtdoorlaatbare spiegel wordt gebruikt, zoals Sony bij verschillende van z’n modellen gebruikt,
———• SLR: Single Lens Reflex.
—-• Lanceringsdatum.
—-• Type sensor:
———• CCD: Charge-Coupled Device,
———• CMOS: Complementary Metal-Oxide Semiconductor,
———• BSI: Back Side Illuminated.
—-• Aantal pixels, MP staat voor Mega Pixels.
—-• De grootte van de sensor: breedte x hoogte, in px en mm.
—-• De vergrotingsfactor (ten opzichte van het full frame formaat), CF staat voor Crop Factor.
—-• De pixeldensiteit in onderlinge pixelafstand, PP staat voor Pixel Pitch.
• Blokken 2, 3 & 4: Camera-instellingen:
—-• Blok 2: De tijdens de test gebruikte sluitertijden: er worden vijf verschillende sluitertijden gebruikt, telkens met intervallen van 5 belichtingsstops (EV): 1/1000 sec, 1/30 sec, 1 sec, 30 sec en 300 sec.
—-• De laatste stap, tussen 30 en 300 sec, vertegenwoordigt om praktische redenen geen 5 EV. Tenzij in specifieke deelgebieden, komen sluitertijden van meer van 5 minuten daarenboven erg weinig voor.
—-• EV staat voor Exposure Value.
—-• Blok 3: Gebruikte sensorgevoeligheidsinstellingen:
—-• Er worden twee verschillende ISO-waarden gebruikt, ook hier met een interval van 5 EV: 100 ISO en 3200 ISO.
—-• Bij hogere ISO-waarden wordt er een hoger voltage door de sensor gejaagd, waardoor het functioneren ervan onder ‘extremere’ omstandigheden duidelijk wordt.
—-• Blok 4: Andere, algemene instellingen:
———• De ruisonderdrukking bij lange sluitertijden wordt uitgeschakeld. Long Exp NR staat voor Long Exposure Noise Reduction.
———• Ruisonderdrukking bij lange sluitertijd blijkt vooral (clusters van) hot pixels aan te pakken (Fixed Pattern Noise, zie hieronder).
———• De ruisonderdrukking bij hoge sensorgevoeligheidsinstellingen wordt uitgeschakeld. High ISO NR staat voor High ISO Noise Reduction.
———• Hoge ISO-ruisonderdrukking werkt specifieker in op de ‘zachtere’ Random Noise (zie hieronder).
———• Hoge ISO-ruisonderdrukking heeft normaal gesproken geen impact op RAW-beelden. Het wordt hier echter volledigheids- en veiligheidshalve wel vermeld.
———• Voorts (niet vermeld op het overzicht) worden per definitie RAW-beelden gebruikt, wordt de kleurruimte systematisch ingesteld op Adobe-RGB en
———• wordt de witbalans voor alle beelden, bij wijze van standaard, gelijkgesteld op een kleurtemperatuur van 4000 K. Dit gebeurt in Photoshop. K staat voor Kelvin.
—-• Opmerking:
———• indien bepaalde waarden of instellingen niet mogelijk zijn op een concreet cameramodel, wordt de aangepaste, meest benaderende waarde in het rood aangegeven,
———• indien bepaalde instellingen niet beschikbaar zijn, lees je de vermelding NA, eveneens in het rood. NA staat voor Not Applicable.
• Blok 5: De data:
—-• De bovenste rij is de wiskundige uitdrukking van het histogram in drie kerncijfers, van links naar rechts:
———• De gemiddelde waarde is de som van alle waarnemingsgetallen gedeeld door het aantal waarnemingen:
———• dit getal geeft het signaal weer (lees: de kwalitatieve inhoud van de foto).
———• Standaarddeviatie is een maat voor de spreiding van de waarnemingsgetallen rond het gemiddelde.
———• 68,2% van alle waarnemingsgetallen bevinden zich tussen het gemiddelde min de standaardafwijking en het gemiddelde plus de standaardafwijking:
———• de standaarddeviatie vertegenwoordigt de factor ruis (lees: de elementen die de kwaliteit van de foto verlagen).
———• De mediaan is het middelste waarnemingsgetal van een aantal gesorteerde waarnemingsgetallen.
—-• In de middelste rij worden signaal en ruis, procentueel ten opzichte van hun ideale waarden, weergegeven:
————-• het signaal ten opzichte van 100%, want je wenst dat de kwaliteit van een foto perfect is,
————-• ruis ten opzichte van 0%, want je wenst geen afbreuk van deze kwaliteit.
—-• Onderste rij:
———• SNR: de onderste waarde is de verhouding tussen signaal en ruis, uitgedrukt in dB.
———• Hiervoor worden de berekende gegevens uit de middelste rij gebruikt.
———• SNR staat voor Signal to Noise Ratio, dB staat voor decibel.
• Blok 6
—-• Correctiefactor:
———• Om de test tussen cameratypes vergelijkbaar te maken, worden de onderlinge resultaten omgerekend naar een uniforme pixel.
———• Bij wijze van standaard wordt hiervoor een PP van 5 µm gekozen.
———• Via de correctiefactor wordt de vergelijking van de kwaliteit op pixelniveau mogelijk gemaakt.
———• Anders gezegd kan je zo de kwaliteit van verschillende sensoren vergelijken op een computerscherm.
—-• Afdrukgrootte:
———• Omdat verschillende sensoren een verschillend aantal pixels bevatten zal de berekende kwaliteit gerealiseerd kunnen worden op een verschillende grootte bij het afdrukken.
———• Bij wijze van standaard wordt hiervoor een resolutie van 300 ppi gekozen.
———• ppi staat voor pixels per inch.
———• Op deze manier evalueer je de kwaliteit van een afdruk van een beeld.
————-• Voorbeeld 1: in het bovenstaande voorbeeld van de Fujifilm X-Pro1 is, bij ISO 100 en een sluitertijd van 1/30 sec, op een afdruk van 41,5×27,6 cm een resultaat van 60,6 dB mogelijk.
————-• Voorbeeld 2: halen 2 verschillende sensoren bij gelijke instellingen een identiek SNR-resultaat van 30 dB, maar herbergt sensor 1 meer pixels dan sensor 2,
————-• dan zal de gemeten kwaliteit voor afdrukken van beelden van beide sensoren identiek zijn (per oppervlakte-eenheid). Echter zal deze kwaliteit bij sensor 1 gerealiseerd worden op een grotere afdruk.
• Blok 7: De grafiek:
—-• De grafiek geeft de SNR-resultaten uit de onderste rij van blok 5, inclusief de correctiefactor van blok 6, grafisch weer.
———• Dit is dus de vergelijkingsbasis tussen sensortypes onderling.
—-• De bovenste, groene curve toont de resultaten bij 100 ISO.
—-• De onderste, rode curve toont de resultaten bij 3200 ISO.
Bijkomende achtergrondinformatie
Factoren die de resultaten beïnvloeden
(naar de testresultaten)Gedurende de test worden camera-instellingen, instellingen in Photoshop en omgevingsfactoren zo identiek mogelijk gehouden.
De ruime variatie in resultaten vindt zijn oorsprong in:
• verschillen in lanceringsdatum van de cameramodellen,
• verschillen tussen instap- en high-end modellen,
• verschillen in de grootte van de sensor, het aantal pixels en bijgevolg de pixeldichtheid: hoe verder pixels uit mekaar worden geplaatst, hoe beter de kwaliteit van het beeld,
• productieverschillen van exemplaar tot exemplaar: van elk model werd één exemplaar, eenmalig getest,
• verschillen in nauwkeurigheid van de gebruikte sluitertijden en ISO-waarden,
• supplementaire ‘in camera’ instellingen door de fabrikant waarop je, als gebruiker, geen vat hebt.
Soorten ruis
(naar de testresultaten)
1. Random Noise
Ook wel Photon Shot Noise genoemd.
—-• Zowel de intensiteit als de kleur van de pixels zijn onderhevig aan schommelingen ten opzichte van de intensiteit en de kleur van het actuele beeld.
—-• Hoe hoger de ISO-waarde, hoe meer dit ruistype optreedt.
—-• CCD-sensor zijn hier extra gevoelig voor.
—-• Omdat het patroon van Random Noise steeds verandert, is het moeilijk te corrigeren.
2. Fixed Pattern Noise
—-• Wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van Hot Pixels: pixels waarvan de intensiteit ver boven de intensiteit van de omliggende pixels ligt.
—-• Hoe langer de sluitertijd en hoe hoger de temperatuur, hoe meer dit ruistype optreedt.
—-• Vooral CMOS-sensoren zijn hier gevoelig voor.
—-• Het patroon van Fixed Pattern Noise is in grote mate stabiel, wat betekent dat dit ruistype vrij gemakkelijk te corrigeren is.
3. Banding Noise
Ook wel Read Noise genoemd.
—-• Het sensorbeeld vertoont horizontale of verticale lijnen die niet voorkomen in het actuele beeld.
—-• Dit ruistype is afhankelijk van het cameratype en ontstaat op het moment dat data van de sensor worden gelezen: het heeft dus niets met de opname te maken.
—-• Vooral zichtbaar bij hoge ISO-waarden, in schaduwpartijen en bij overbelichting.
—-• Vooral CMOS-sensoren zijn hier gevoelig voor.
4. Dark Current Noise
—-• Het sensorbeeld vertoont delen met een duidelijk verhoogde intensiteit.
—-• Dark Current betreft een lading die door de sensor gegenereerd wordt, zonder dat er straling via de geopende sluiter (dus tijdens een opname) binnenkomt.
—-• Hoe langer de sluitertijd en hoe hoger de temperatuur, hoe meer dit ruistype optreedt.
Effecten van ruisonderdrukking
(naar de testresultaten)
Lange sluitertijd ruisonderdrukking blijkt vooral (clusters van) hot pixels aan te pakken (Fixed Pattern Noise).
Hoge ISO-ruisonderdrukking werkt specifieker in op de ‘zachtere’ Random Noise .