Сравнительный анализ цифровых камер Canon EOS D60, Canon EOS 10D, Canon EOS 300D

Краткая аннотация и благодарности
В данной работе предпринята попытка сравнить последние модели зеркальных цифровых камер компании Canon Inc., — EOS D60, EOS 10D и EOS 300D, схожие функционально, однако по-разному позиционируемые на рынке. Здесь мы выполним анализ заявленных производителем их основных характеристик, исследуем уровень электронного шума тестируемых фотоаппаратов и рассмотрим несколько других особенностей камер. Нам предстоит также выяснить, насколько «революционной» выглядит модель EOS 300D по отношению к прототипам, и каковы перспективы полупрофессиональной линии цифровых камер Canon.

Авторы выражают признательность за понимание и несколько ценных советов Владимиру Вискову и Сергею Самарину, а также за моральную поддержку — Андрею Кузнецову, Юрию Ваюкину, Марине Волковой и Алексею Губанову.

Введение
К началу 2002 года компания Canon Inc. определилась, по меньшей мере, с двумя линиями выпускаемых ею цифровых камер. Полупрофессиональную линию представлял аппарат Canon EOS D30 (CMOS-матрица – 15,1х22,7 мм; разрешение – 2160х1440 пикселов; коэффициент фокусного расстояния – 1,6; максимальная чувствительность – ISO 1600); профессиональную — Canon EOS 1D (CCD-матрица; разрешение – 2496х1662 пикселов; коэффициент фокусного расстояния – 1,3; максимальная чувствительность – ISO 3200; минимальная выдержка – 1/16000 сек.; скорость съёмки – 8 кадров в секунду). В дальнейшем оба этих фотоаппарата, так или иначе, получили своё развитие в других моделях компании.

Примечание. Компания Canon Inc. основана в 1933 году, в городе Роппонги рядом с Токио под названием «Лаборатория Точных Оптических Инструментов» для разработки высококачественных фотокамер. В 1935 году в Лаборатории создана первая их продукция — камера Hansa Canon, а вскоре зарегистрирована торговая марка Canon. В 1947 году компания получает название Canon Camera Inc., а вместе с ним — приоритетное право на экспорт японской фотоаппаратуры. В 1954 году Canon Camera Inc. начинает производство оптического оборудования для телекомпаний. В 1966 году продукция Canon Camera Inc. составляет почти половину от экспорта всей Японии. В 1969 году фирма регистрирует свое современное название — Canon Inc. С 1994 года под маркой Canon выходит несколько совместных с Kodak моделей зеркальных цифровых фотоаппаратов (EOS DCS-1, EOS DCS-3, EOS DCS-5, EOS D2000, EOS D3000). В 2000 году инженеры Canon Inc. уже самостоятельно, без участия кого-либо, создают зеркальную цифровую камеру Canon EOS D30, выполненную на базе плёночного фотоаппарата EOS 50E. Камера соответствует классу полупрофессиональных аппаратов. В 2001 году специально для профессионалов Canon выпускает модель EOS 1D.

В 2002 году, развивая EOS D30, инженеры Canon Inc. создали усовершенствованную модель EOS D60, а для замены EOS 1D — аппарат EOS 1Ds (CMOS-матрица; разрешение – 4064х2704 пикселов; коэффициент фокусного расстояния – 1; максимальная чувствительность – ISO 1250; минимальная выдержка – 1/8000 сек.; скорость съёмки – 3 кадра в секунду).
В 2003 году компания расширила линию полупрофессиональных цифровых фотоаппаратов моделями Canon EOS 10D и Canon EOS 300D. Причём, если EOS 10D была вполне ожидаемой камерой (улучшенные характеристики за меньшие деньги), то модель EOS 300D — вовсе нет: при вполне сопоставимых характеристиках с D60 и 10D, цена аппарата и стала соизмеримой со стоимостью некоторых любительских моделей. Впрочем, продавцы так и позиционируют EOS 300D — как первую зеркальную камеру именно для фотолюбителей.
Исходя из вышесказанного, можно было бы предположить некоторые изменения на рынке цифровых фотоаппаратов в сторону популяризации серьёзных зеркальных камер. Кроме того, остаются некоторые принципиальные вопросы, касающиеся технической стороны дела, а именно: каковы главные отличия последних моделей полупрофессиональной линии, и за счет каких решений компании Canon Inc. удалось снизить цену аппарата EOS 300D.
В данной работе, как раз, и предпринята попытка сравнить модели Canon EOS D60, EOS 10D и камеру EOS 300D, именуемую в США как Rebel Digital, а в Японии – Kiss Digital. Авторы постарались сосредоточиться на наиболее конструктивных характеристиках тестируемых камер и провести несколько простых экспериментов с целью определения их основных взаимных отличий. Мы располагаем по одному серийному экземпляру каждого фотоаппарата и намерены поработать с ними в студии, а также на природе.
В основу сравнительной оценки приведенных фотоаппаратов положен анализ их основных характеристик, заявленных Производителем, а также наблюдений авторов. Кроме того, в ходе работы выполнено две группы экспериментов, позволяющих охарактеризовать камеры с точки зрения их практического использования.
Первая часть этих экспериментов посвящена исследованию уровня электронного шума, свойственного фотоаппаратам. Здесь предпринята попытка оценить продукцию Canon Inc. более-менее формализовано. В рамках этой группы опытов для каждой камеры определена разница уровня шума снимков, выполненных при различных значениях ISO, определена динамика изменения шума по мере увеличения чувствительности матрицы, а также выполнено сравнение уровня шума снимков RAW и JPEG.
Вторая часть экспериментов демонстрирует в некотором смысле эстетические особенности камер. Например, контроль баланса белого, цветопередачу и удобство применения. Здесь приведены также несколько снимков, выполненных на природе, и ряд наблюдений технического характера, показавшихся нам весьма интересными.
Глава 1. Анализ основных характеристик камер Canon EOS D60, Canon EOS 10D, Canon EOS 300D
Для сравнительной оценки цифровых камер Canon EOS D60, Canon EOS 10D, Canon EOS 300D разработана Таблица основных характеристик, куда помещена информация об исследуемых камерах, взятая на сайте Производителя, а также из инструкций по эксплуатации аппаратов и наблюдений авторов (таблица 1).
В ходе анализа могут оказаться полезными фотографии исследуемых камер во всех плоскостях размером 800х600 пикселов каждая. Они подготовлены и упорядочены в виде матрицы пропорционально уменьшенных копий снимков с гиперссылками, что делает сравнительный просмотр фотографий достаточно удобным. Матрица видов приведена на рис. 1.

Примечание. Символы «*» в Таблице основных характеристик определяют относительный рейтинг камеры по соответствующей характеристике. Символов «*» не может быть больше трёх, что соответствует количеству тестируемых камер. Чем больше этих символов, тем выше рейтинг. Отсутствие символов «*» отражает равенство, или примерное равенство рейтинга камеры по соответствующей характеристике. Анализ основных отличий характеристик представлен ниже.
Желтым цветом выделены характеристики, полученные в результате наблюдений авторов. Ориентировочная цена камер EOS 10D EOS и 300D соответствует рыночному предложению на момент написания работы; цена EOS D60 – на период 2002-2003 гг. (в настоящее время аппарат можно купить только с рук, или в комиссионных отделах специализированных магазинов, например, «Сивма» или «Кинолюбитель», г. Москва, около 2000 US$).

Основные характеристики камер

Таблица 1
Анализ основных характеристик и внешнего устройства камер показал принципиальную их схожесть, — как функционально, так и с точки зрения эргономики, т.е. удобства применения. При общей схожести, однако, исследуемые камеры имеют некоторые отличительные особенности. Рассмотрим главные из них.

Особенности архитектуры

Тип процессора, использованный в камере EOS D60, точно не установлен, но, вероятно, представляет собой модернизированную версию процессора, реализованного в аппарате EOS D30, и базирующегося на «закрытой архитектуре». Подобные системы, как правило, являются самодостаточными — в смысле качества технических показателей, однако не обладают свойством гибкого изменения функций с минимумом затрат. Это, однако, не означает, что процессор, или в общем случае, — электроника EOS D60 ущербны. Вовсе нет, просто электроника EOS D60 реализована на других принципах, особенно, если принять во внимание логику дальнейшего развития технических решений Canon Inc. По всему видно, что, начиная с EOS 10D, инженеры компании разрабатывают некую «универсальную» идею, в основу которой положено ядро на базе т.н. Digital Imaging Core (Canon DIGIC), с возможностью его последующей постепенной модернизации. Главной целю этих исследований является минимизация затрат на развитие в будущем, что, по нашему мнению предопределит ближайшие перспективы полупрофессиональной линии цифровых камер Canon. Предполагается, что каждая следующая модель будет дешевле, а набор реализуемых функций варьироваться. Камера EOS 300D, оснащенная также как и EOS 10D процессором Canon DIGIC, наглядно демонстрирует реализацию именно такого подхода.
Все три исследуемые камеры оснащены CMOS-матрицами размером 15,1х22,7 мм, реализованными по технологии «Активных пикселов» /1/. Главный принцип этой технологии заключается в специальной схеме организации усиления напряжения, полученного после преобразования заряда в матрице. Сигнал, снятый с каждого светочувствительного элемента, подаётся на вход усилителя, — не как отдельного устройства, а как распределённого компонента, встроенного в каждый пиксел. За счёт этого снижается негативное влияние на сенсор той части т.н. «обвязки», которая отвечает за считывание сигнала. Таким образом, достигается значительное снижение электронного шума и увеличение чувствительности матрицы.

Крепление объектива

Камеры EOS D60 и EOS 10D имеют байонет Canon EF, что позволяет использовать с ними порядка 60 объективов серии EF. Фотоаппарат EOS 300D оснащён специальным байонетом Canon EF/EF-S, обеспечивающим возможность крепления как объективов EF, так и объективов EF-S. Применение оптики EF-S позволяет несколько сократить расстояние от объектива к матрице и, таким образом, улучшить управляемость глубиной резкости /2/, а также снизить массогабаритные характеристики камеры за счёт конструктивных особенностей объектива.

Видоискатель

По типу видоискателя все три исследуемые камеры относятся к категории «зеркальных камер с убирающимся зеркалом» /1/. Для проецирования изображения на экран фокусировки в камерах Canon EOS D60 и EOS 10D применяются зеркало и фиксированная пентапризма, — высокотехнологичная и дорогая. Видоискатель EOS 300D вместо пентапризмы оснащён т.н. пентазеркалом, представляющим собой специально организованную систему зеркал с той же функцией преобразования изображения, однако менее дорогостоящую. Известно, что устройство пентазеркала провоцирует некоторые потери света в видоискателе, что, в свою очередь, понижает яркость изображения.
В ходе исследований, нами был проведён статистический эксперимент, в результате которого оказалось, что уровень яркости снимков, выполненных камерой EOS 300D примерно на 4,2% ниже уровня яркости снимков, выполненных при тех же условиях аппаратами EOS D60 и EOS 10D [среднее значение параметра яркости Median «гистограммы» (Adobe Photoshop 7.0) изображений EOS D60 и EOS 10D составляет 120 единиц; EOS 300D – 115; 100%-(115*100%/120)=4,2%].

Увеличение изображений в режиме просмотра

Все тестируемые камеры позволяют отображать на встроенном ЖК-мониторе т.н. «индексный экран» на 9 изображений (текущее и 8 снимков до него) с возможностью некоторого увеличения любой из выбранных фотографий для более детального просмотра. Камера EOS D60 обеспечивает одноступенчатое увеличение изображений примерно в 2…3 раза. Аппараты EOS 10D и EOS 300D реализуют плавное увеличение от 1,5 до 10 раз, — в зависимости от целей фотографа, что даёт этим камерам достаточно полезное преимущество, особенно при съёмке сложных композиций или панорам.

Баланс белого

Способность фотоаппарата контролировать баланс белого относится к одной из наиболее важных его характеристик. И здесь не столько важным является количество автоматических установок, реализованных в камере, сколько способность наиболее адекватно передавать световую температуру пространства съёмки. В соответствии с заявленными характеристиками наиболее предпочтительным аппаратом среди исследуемых мог бы оказаться EOS 10D, поскольку предоставляет фотографу возможность самостоятельно подбирать необходимую световую температуру в градусах Кельвина и диапазоне 2800-10000 К с шагом 100 единиц.
Однако окончательное решение здесь принимает фотограф, поскольку такая проблема является, по сути, неразрешимым противостоянием субъективных представлений о цвете, и убеждением, что Вы объективны.

Брекетинг баланса белого

Любой брекетинг отражает неуверенность в чём-то, а применительно к контексту — это «неуверенность» камеры в способности контролировать баланс белого. В этом смысле совсем не обязательно, что реализация данной функции в фотоаппаратах EOS 10D и EOS 300D представляет собой конструктивный фактор по отношению к прототипу.

Режимы фокусировки

Исследуемые камеры отличаются степенью доступности функции «автофокусировка с сервоприводом» (AI Servo) в различных режимах съёмки. В камерах Canon EOS D60 и EOS 10D функция доступна в режимах «M», «Av», «Tv», «P», «Спорт». В камере EOS 300D – только в режиме «Спорт», что несколько снижает ценность заявленной в характеристиках данного аппарата возможности «захвата» стремительных объектов с помощью сервопривода.

Область автофокусировки

Преимущество одной модели перед другой достигается увеличением не столько количества точек фокусировки, сколько увеличением числа их комбинаций (3 точки: 4 варианта, 7 точек: 6 вариантов, 7 точек: 8 вариантов – для EOS D60, EOS 10D, EOS 300D соответственно). На самом деле, для успешной съёмки вполне достаточно трёх точек, и в этом смысле заявленные преимущества моделей EOS 10D и EOS 300D представляются нам весьма сомнительными.

Варианты экспозамера

В отличие от камер Canon EOS D60 и EOS 10D аппарат EOS 300D не позволяет выбрать вручную вариант экспозамера, хотя все они заявлены в перечне характеристик (оценочный, частичный по центру и центрально-взвешенный интегральный). В EOS 300D они устанавливаются автоматически в зависимости от режима съёмки, что, по понятным причинам, не характеризует камеру положительно.

Параметры обработки (контрастность, резкость, насыщенность, оттенок)

Параметры обработки – это установки, которые позволяют настроить изображение для достижения максимального сходства в смысле контрастности, резкости, насыщенности и оттенка.
В камере EOS D60 реализован один стандартный набор цветового пространства sRGB и три пользовательских, где можно присвоить каждому параметру одно из 3-х значений (меньше, равно, больше). В моделях EOS 10D и EOS 300D диапазон настроек параметров обработки расширен вторым стандартным набором sRGB и набором цветового пространства Adobe RGB. Кроме того, в этих камерах теперь можно присвоить каждому параметру одно из 5-ти значений вместо одного из 3-х.

Режимы съёмки

За исключением режима отмены вспышки, отсутствующего в EOS D60 и реализованного в моделях EOS 10D и EOS 300D, все исследуемые аппараты имеют одинаковый набор режимов съёмки, а именно: автоматический, портрет, пейзаж, макросъемка, спорт, ночной портрет, программная автоматическая установка экспозиции, автоматическая экспозиция с приоритетом выдержки, автоматическая экспозиция с приоритетом диафрагмы, ручная установка экспозиции, автоматическая экспозиция с контролем глубины резкости.

Разъёмы для подключения внешней вспышки

Все исследуемые камеры имеют возможность установки на «горячий башмак» и синхронизации через специальные его контакты вспышки Speedlite. Кроме того, в моделях EOS D60 и EOS 10D имеется дополнительный разъём внешней синхронизации, что представляет собой ощутимое преимущество этих аппаратов по отношению к EOS 300D, особенно в тех случаях, когда для съёмки необходимо использовать две вспышки одновременно.

Цветовое пространство

Цветовое пространство означает диапазон цветов, которые могут быть воспроизведены. Пространство RGB воспроизводит большую часть видимого спектра смешением красного, зеленого и синего света.
Пространство sRGB, реализованное в каждой из трёх исследуемых камер, содержит меньшую часть видимого спектра, но является более распространенным стандартом для мониторов, принтеров и цифровых камер. Расширенное цветовое пространство Adobe RGB, реализованное в дополнение к sRGB в моделях EOS 10D и EOS 300D, удобно для настройки насыщенности цветов на компьютере или при печати изображения в среде RGB.

Режим очистки сенсора

Этот режим впервые реализован в аппарате EOS D10 и продублирован в EOS 300D для нейтрализации пикселов-«паразитов». Путём подачи мощного электрического импульса на матрицу, производится сброс потенциала с «залипших» пикселов, что минимизирует различного рода искажения «электронной» природы. Этот приём также несколько уменьшает вероятность возникновения цифрового шума в ходе следующей фото-сессии.

Поддержка языков

В отличие от EOS D60, меню которого поддерживает 4 языка (английский, немецкий, французский, японский), в камерах EOS 10D и EOS 300D реализовано 12 языков (английский, немецкий, французский, голландский, датский, финский, итальянский, норвежский, шведский, испанский, китайский, японский). Не исключено, что в ближайших моделях Canon EOS будут реализованы также некоторые языки славянской группы.

Возможность прямой печати

Современная опция с коммерческим оттенком может быть весьма полезна в условиях некой культурологической дисгармонии, когда не важно – как; важно – быстро. Весьма сомнительное преимущество моделей EOS 10D и EOS 300D, стимулирующее, в том числе, рефлекторный спрос.

Материал корпуса

Использование пластикового корпуса для EOS 300D – вторая вынужденная мера для снижения стоимости камеры после замены пентапризмы видоискателя соответствующей системой зеркал. При этом использование пластика позиционируется как стремление инженеров Canon Inc. снизить вес аппарата.

Ресурс полностью заряженного аккумулятора

Самый низкий ресурс полностью заряженного аккумулятора среди исследуемых камер имеет модель EOS 300D. Притом, что аппараты используют одинаковый аккумулятор BP-511, разница выглядит несколько странной: EOS 300D делает на 50-70 кадров меньше чем EOS D60 и EOS 10D без применения вспышки; на 90-100 кадров меньше с применением вспышки. Несколько простых расчётов показывают, что при таком уровне энергопотребления, интенсивность вынужденной перезарядки элемента питания у камеры EOS 300D примерно на 4-20% выше чем у моделей EOS D60 и EOS 10D. Основной причиной повышенного расхода энергии EOS 300D может быть регулярное усиление сигнала для компенсации конструктивных особенностей видоискателя, а также значительная доля процессорной обработки автоматических режимов.

Программное обеспечение

В состав программного обеспечения (ПО) камеры EOS D60 входит 7 компонент, поставляемых на двух компакт-дисках (CD1: PhotoStitch — для объединения кадров в панораму; RemoteCapture — для управления камерой с компьютера; ZoomBrowser EX/PhotoRecord – для работы с JPEG-изображениями; RAW Image Converter – для работы с RAW – изображениями; Canon Camera TWAIN-драйвер – для расширенного управления обменом информацией с компьютером; Quick Time 5.0 – для реализации некоторых мультимедийных функций. Программы, содержащиеся на этом компакт-диске, могут быть использованы, кроме EOS D60, для камер EOS D30 и EOS 1D. CD2: Adobe Photoshop 5.0 – редактор изображений).
ПО EOS 10D и 300D поставляется также на двух компакт-дисках, содержит также 7 компонент, однако, в другом составе (CD1: PhotoStitch — для объединения кадров в панораму; RemoteCapture — для управления камерой с компьютера; ZoomBrowser EX/PhotoRecord — для работы с JPEG-изображениями; Canon Camera TWAIN-драйвер – для расширенного управления обменом информацией с компьютером; Утилита File Viewer — для загрузки, просмотра, обработки изображений, в том числе RAW; WIA-драйвер — для дополнительного управления обменом информацией с компьютером. CD2: Adobe Photoshop Elements 2.0 — редактор изображений).
Большинство поставляемых с камерами программ может быть использовано для работы на компьютерах Apple. В ходе установки ПО на РС-компьютер, оснащённый ОС Widows, для каждой из рассматриваемых камер трудностей технического характера и недостатков, касающихся эргономики, не выявлено.

Эргономика

Форма корпуса и расположение основных органов управления EOS D60 и EOS 10D практически одинаковы. Справа имеется удобный захват со вставками из синтетического материала, предохраняющими от выскальзывания из рук. На задней панели имеется удобное «колесо быстрого доступа» (под большой палец), используемое для управления диафрагмой и прокрутки вперёд – назад (влево – вправо). В отличие от EOS D60 и EOS 10D, выступ-захват камеры EOS 300D выполнен из пластика, однако это не делает его менее удобным. В результате модернизации модели EOS D60, аппарат EOS 10D получил кнопку управления чувствительностью матрицы на корпусе камеры, что позволяет более оперативно управлять значением ISO без входа в меню, как в EOS D60.
Отличаются фотокамеры также расположением и формой тумблеров включения/выключения, причём в EOS 10D тумблер вынесен в нижнюю часть корпуса, а его рычаг увеличен, что позволяет одним большим пальцем включать/выключать фотокамеру. В EOS 300D вместо «колеса быстрого доступа» на задней панели используется 4 кнопки перемещения, использование которых несколько замедляет навигацию по меню. В отличие от EOS D60 и EOS D10, ЖК-дисплей EOS 300D находится на задней панели корпуса над ЖК — монитором, что облегчает просмотр и управление параметрами съёмки.
В отличие от EOS D60 (8) и EOS D10 (9), EOS 300D выполняет только 4 кадра при серийной съёмке. Заметим, однако, что, как правило, этого вполне достаточно для съёмки динамичных сцен или серии из 3 кадров с автобрекетингом чуть больше чем за 1 секунду. По мере записи из буфера на внешний носитель, камера готова к фотографированию 1-2-3 кадров; при этом следующая серия из 4 кадров возможна только после полной записи всех снимков предыдущей серии на флэш-память (индикатор CF перестаёт мигать). Например, на IBM Microdrive 1 GB запись 4-х файлов в формате RAW общим объёмом 24 Мб длится около 28 сек.; запись 4-х файлов в формате JPEG общим объёмом 9 Мб занимает около 10 сек.
Камеры несколько отличаются оперативностью срабатывания затвора после «засыпания» камеры. Произведённые нами замеры показали, что в сравнении с EOS D60 и EOS D10 (2,0-2,2 сек.), EOS 300D срабатывает почти на секунду позже (2,8-3.0 сек.).

EOS D60EOS 10DEOS 300D


Рис.1. Матрица Видов
Относительный рейтинг камер согласно приведенной таблице основных характеристик составил: Canon EOS D60 – 23 балла; Canon EOS 10D – 36; Canon EOS 300D – 29. К этому авторы добавили некую субъективную оценку (по шкале 1…10), сформированную в результате анализа основных отличительных черт исследуемых камер на предмет конструктивности вариаций: 10; 6; 1. Таким образом, камеры получили первичную расстановку без учёта их ориентировочной стоимости: Canon EOS 10D – 42; Canon EOS D60 – 33; Canon EOS 300D – 30.


В следующих разделах относительный рейтинг тестируемых аппаратов возможно изменится. Хотя, вряд ли изменится интрига, поскольку камеры, во-первых, действительно по многим характеристикам схожи, а, во-вторых, их отличия в значительной степени компенсируются разницей в цене.
Глава 2. Некоторые практические характеристики камер

2.1. Исследование уровня электронного шума
Известно, что «шумят» все фотоаппараты, а причиной возникновения электронного (цифрового) шума являются некие электрофизические свойства матрицы, плюс особенности обработки изображения камерой. При этом, следует рассматривать практически весь путь изображения: от преобразования заряда светочувствительных элементов в напряжение, до записи готового файла на флэш-память.
Возрастание шума при увеличении ISO вызвано увеличением электрического сигнала, проходящего через светочувствительные элементы. В результате появляется больше информации, общей для разных сенсоров. Точки изображения, таким образом, становятся крупнее, а некоторые из них в определённой степени теряют свою эстетику /1,2/.
Чем меньший уровень электронного шума обеспечивает цифровой фотоаппарат, тем он лучше. Поскольку фотограф стремится по возможности избежать искажений на этапе съёмки, он, безусловно, нуждается в менее «шумной» камере, обеспечивающей минимум «зерна» на снимках, даже при высоких значениях ISO. Приведенные здесь эксперименты как раз и позволяют определиться — какая из исследуемых камер шумит сильнее и насколько.
В основу экспериментов положено допущение о том, что разность двух снимков, выполненных при прочих равных условиях один за другим, может быть интерпретирована как электронный шум. Такое допущение кажется вполне логичным, и, кроме того, имеет несложную реализацию, предложенную Робертом Ганном, сотрудником компании Hewlett-Packard в работе /3/.

Суть подхода заключается в следующем:

  • Два идентичных снимка загружаются в графический редактор Adobe Photoshop 7.0. Из гистограммы яркости одного из снимков определяется точка, суммарное количество пикселов левее и правее которой на горизонтальной шкале одинаково. Этой точке соответствует значение параметра Median («Среднее»), которое фактически следует интерпретировать как уровень сигнала.
  • Вычисляется разность загруженных снимков: Image – Calculations (Source 1: Layer — Background, Chanel – Gray; Source 2: Layer — Background, Chanel – Gray; Blending – Subtract; Offset – 128; Result – New Document; Ok). Результирующее изображение представляет собой нечто, отличающее один снимок от другого.
  • Из гистограммы яркости результирующего изображения определяется степень разброса значений яркостей пикселов. Степени разброса соответствует значение Std Dev («Разброс»), которое фактически следует интерпретировать как уровень шума.
  • Используя полученные значения Median и Std Dev, вычисляется коэффициент «Сигнал – Шум» (SNR); SNR = Median / Std Dev.

    Чем выше значение коэффициента SNR, тем менее «шумным» является изображение. Из нескольких цифровых камер предпочтительной следует считать ту, которая характеризуются более высоким коэффициентом «Сигнал – Шум».

    2.1.1. Определение разницы уровня шума снимков, выполненных при различных ISO

    В соответствии с подходом, описанным в разделе 2.1, проведем эксперимент следующего характера. Для каждой из исследуемых цифровых камер Canon EOS D60, Canon EOS 10D, Canon EOS 300D определим разницу уровня шума двух идентичных снимков, выполненных при фиксированном значении ISO, постепенно увеличивая чувствительность – от минимального значения до максимального.
    Фотографируется тестовое изображение, выполненное в виде окрашенного в серый цвет фрагмента оргалита прямоугольной формы размером 21х32 см. Лицевая сторона теста имеет шероховатую структуру, напоминающую холст.

    Разница уровня шума снимков, выполненных при различных ISO

    Таблица 2
    Выполнено по два снимка каждой камерой для каждого значения ISO, поддерживаемого аппаратом, при прочих равных для всех камер условиях:
    место – студия в подвальном помещении;
    освещение – тестовое изображение освещено мягким отражённым светом общей мощностью 1900 Вт в объёме примерно 27 м3;
    объектив – Canon EF 50 mm (f/1.4 USM);
    расстояние до мишени – 35 см от передней линзы объектива;
    крепление камеры – на штативе;
    режим – с приоритетом диафрагмы (Av);
    диафрагменное число – 8;
    баланс белого – «пользовательская настройка»;
    экспокоррекция – «0»;
    формат – JPEG с максимальным качеством;
    температура помещения (камер) на момент включения – 21 градус Цельсия;
    продолжительность прогрева камер от момента включения до момента съёмки – 2 минуты.
    Получено и обработано 32 снимка (16 пар). Промежуточные и окончательные результаты эксперимента приведены в таблице 2. Графическая интерпретация результатов эксперимента представлена на диаграмме 1. Точность эксперимента не велика из-за малой статистической выборки (по 2 снимка на значение ISO), однако достаточна для представления основных зависимостей в общем виде.

    Анализ результатов эксперимента позволяет сделать, по меньшей мере, два следующих вывода:

  • Практически на всех значениях ISO наилучший коэффициент «Сигнал – Шум» показала камера Canon EOS 10D. На интервале от 100 до 800 ISO из двух оставшихся камер менее «шумной» оказалась Canon EOS D60. На ISO 1000 (1600) камеры Canon EOS D60 и Canon EOS 300D имеют практически одинаковые показатели.
  • По мере увеличения ISO все камеры показывают устойчивую тенденцию к снижению количества шума, отличающего два идентичных снимка. Другими словами, чем с большей чувствительностью ISO производится попытка сфотографировать предмет, тем незначительнее разница шума изображений со смежными ISO.


    Диаграмма 1
    В результате, оценки распределились следующим образом: 8, 10, 6, — для камер Canon EOS D60, Canon EOS 10D, Canon EOS 300D соответственно. Tекущая расстановка камер: Canon EOS 10D – 52; Canon EOS D60 – 41; Canon EOS 300D – 36.


    Для более правильного восприятия электронного шума – как такового, по результатам проведенного теста подготовлены две композиции. На первой из них даны увеличенные изображения «разности» идентичных снимков (JPEG, максимальное качество), выполненных при ISO 100; на второй – при ISO 800. Композиции представлены на рис. 2.



    Рис. 2. Графика электронного шума

    2.1.2. Сравнение уровня шума снимков, выполненных в форматах RAW и JPEG

    В соответствии с подходом, описанным в разделе 2.1, проведем эксперимент следующего характера. Для каждой из исследуемых цифровых камер Canon EOS D60, Canon EOS 10D, Canon EOS D60 определим разницу уровня шума двух идентичных снимков, выполненных в форматах RAW и JPEG.
    Фотографируется тестовое изображение, выполненное в виде окрашенного в серый цвет фрагмента оргалита прямоугольной формы размером 21х32 см. Лицевая сторона теста имеет шероховатую структуру, напоминающую холст.

    Выполнено по шесть снимков RAW и JPEG каждой камерой при прочих равных для всех фотоаппаратов условиях:
    место – студия в подвальном помещении;
    освещение – тестовое изображение освещено мягким отражённым светом общей мощностью 1900 Вт в объёме примерно 27 м3;
    объектив – Canon EF 50 mm (f/1.4 USM);
    расстояние до мишени – 35 см от передней линзы объектива;
    крепление камеры – на штативе;
    режим – с приоритетом диафрагмы (Av);
    диафрагменное число – 8;
    баланс белого – «пользовательская настройка»;
    экспокоррекция – «0»;
    ISO – 100;
    температура помещения (камер) на момент включения – 21 градус Цельсия;
    продолжительность прогрева камер от момента включения до момента съёмки – 2 минуты.
    Разница уровня шума снимков, выполненных в форматах RAW и JPEG


    Таблица 3
    Примечание. Ri-Ri+1 соответствует разности i-го и (i+1)-го снимков в формате RAW;
    Ji-Ji+1 соответствует разности i-го и (i+1)-го снимков в формате JPEG.

    Получено и обработано 36 снимков (18 пар: по 9 на формат). Промежуточные и окончательные результаты эксперимента приведены в таблице 3. Графическая интерпретация результатов эксперимента представлена на диаграмме 2.
    Точность эксперимента не велика из-за малой статистической выборки (по 6 снимков на формат для каждой камеры), однако достаточна для представления основных зависимостей в общем виде.

  • Снимки RAW, выполненные камерами Canon EOS 10D и 300D оказались менее «шумными» чем их аналоги в формате JPEG. Разница показателей «сигнал – шум» для камеры 10D составляет 29% [(195-151)*100%/151=29%]; для 300D – 36% [(166-122)*100%/122=36%].
  • Снимки RAW, выполненные камерой Canon EOS D60 оказались более «шумными», чем JPEG. Разница показателей «сигнал – шум» для камеры D60 составляет 17% [(133-113)*100%/113=17%].
  • Наименее «шумными» из полученных снимков оказались снимки RAW-формата, выполненные камерой Canon EOS 10D.
  • Наиболее «шумными» из полученных снимков оказались снимки RAW-формата, выполненные камерой Canon EOS D60.


    Диаграмма 2
    Результаты эксперимента оказались несколько неожиданными для авторов. Вывод о высоком шуме RAW-снимков камеры EOS D60 противоречит общепринятому представлению о RAW-формате как «слепке матрицы», о чём декларируется в большинстве учебников и пособий по цифровой фотографии. Чтобы принять окончательное решение, пришлось увеличивать степень доверия к эксперименту статистически. Для этого мы повторили несколько раз эксперимент, увеличили выборку, сменили Adobe Photoshop с версии 7.0 на 8.0 и, наконец, протестировали другой экземпляр камеры. Зависимость осталась прежней, что в дальнейшем позволило сэкономить на курсах начальной фотографии, а также более-менее осмысленно сформулировать несколько простых положений следующего характера.

  • Снимок, выполненный в формате RAW, не всегда является «слепком матрицы», и в некоторых камерах прежде чем быть записанным на флэш-память, может быть обработан на предмет минимизации электронного шума;
  • Возможно, в тех аппаратах, где предусмотрена возможность включения – выключения системы шумопонижения, пункт 1 справедлив только для случая, когда такая система включена;
  • Процедуры минимизации шума для различных форматов изображений могут отличаться друг от друга. Не следует, таким образом, ожидать пропорционального снижения шума в RAW и JPEG.
  • Эксперимент наглядно демонстрирует особенности организации исследуемых камер и, в частности, принципы обработки изображений, где определяющими являются архитектура процессора и требования к прикладному уровню, мотивированные рынком спроса.

    Для формализованной оценки результатов эксперимента использовался «интегральный» подход, при котором показатель «сигнал-шум» RAW и JPEG для каждой камеры суммировался [EOS D60: 113+133=246; EOS 10D: 195+151=346; EOS 300D: 166+122=288].
    По результатам эксперимента наши оценки таковы: 6, 10, 8, — для камер Canon EOS D60, Canon EOS 10D, Canon EOS 300D соответственно. Tекущая расстановка камер: Canon EOS 10D – 62; Canon EOS D60 – 47; Canon EOS 300D – 44.

    2.2. Исследование других особенности камер

    2.2.1. Демонстрация способности камер контролировать баланс белого

    В основу эксперимента положена съёмка каждой из исследуемых камер тестового изображения (мишени) Q-60 Color Input Target компании Kodak с целью последующего анализа полученных фотографий. Выполнено по одному снимку каждой камерой с каждой из четырёх настроек баланса белого, при прочих равных для всех фотоаппаратов условиях:
    объектив – Canon EF 50 mm (f/1.4 USM);
    расстояние до мишени – 50 см от передней линзы объектива;
    крепление камеры – на штативе;
    режим – с приоритетом диафрагмы (Av);
    диафрагменное число – 8;
    экспокоррекция – «0»;
    формат – JPEG с максимальным качеством;
    температура помещения (камер) на момент включения – 21 градус Цельсия;
    продолжительность прогрева камер от момента включения до момента съёмки – 2 минуты.
    Съёмка производилась в специально оборудованной студии. Сначала мишень освещалась набором галогенных прожекторов (температура соответствует настройке «лампа накаливания»), затем — лампой дневного света (соответствует настройке «люминесцентная лампа»). В условиях галогенного освещения проведена съёмка с настройками «автомат», «лампа накаливания» и «пользовательская». В условиях дневного освещения – с настройкой «люминесцентная лампа».
    В результате эксперимента получено 12 фотографий тестового изображения размером 3072х2048 пикселов, по 4 снимка для каждой камеры. Снимки упорядочены в виде матрицы пропорционально уменьшенных их копий с гиперссылками. Матрица тестовых изображений представлена на рис. 3.


    EOS D60 «Автомат», 1.76 МбEOS 10D «Автомат», 1.59 МбEOS 300D «Автомат», 1.89 Мб


    EOS D60 «Лампа накаливания»,EOS 10D «Лампа накаливания»,EOS 300D «Лампа накаливания»,
    1.76 Мб1.73 Мб1.85 Мб


    EOS D60 «ЛюминесцентнаяEOS 10D «ЛюминесцентнаяEOS 300D «Люминесцентная
    лампа», 0.69 Мблампа», 0.62 Мблампа», 0.64 Мб


    EOS D60 «НастройкаEOS 10D «НастройкаEOS 300D «Настройка
    пользователя», 1.63 Мбпользователя», 1.60 Мбпользователя», 1.62 Мб

    Рис.3. Матрица тестовых изображений
    Анализ полученных фотографий тестовых изображений показал достаточно высокую степень отличия камер в их способности контролировать баланс белого. Однако следует полагать, что данный вопрос касается отчасти индивидуальных особенностей восприятия цвета человеком.
    Тем не менее, наши субъективные оценки выглядят так: 10, 6, 8 — для камер Canon EOS D60, Canon EOS 10D, Canon EOS 300D соответственно. Tекущая расстановка камер: Canon EOS 10D – 68; Canon EOS D60 – 57; Canon EOS 300D – 52.

    2.2.2. Фотографии, выполненные на природе и в студии

    Здесь представлено несколько работ, выполненных исследуемыми камерами в студии и на природе, которые, с одной стороны, — достаточно показательны с технической точки зрения, а с другой, — достаточно нейтральны эстетически, чтобы не раздражать читателя. Снимки сохранены в формате JPEG максимального качества и имеют размер 3072х2048 пикселов каждый. Объём фотографий составляет примерно от 1,5 до 4 Мб.


    EOS D60, Canon EF 28-135 mmEOS D60, Canon EF 28-135 mmEOS D60, Canon EF 28-200 mm
    (f/3.5-5.6 IS USM), -120C, 135мм,(f/3.5-5.6 IS USM), -120C, 28мм,(f/3.5-5.6 IS USM), студия, 64мм,
    f/8, 1/2000с, ISO 100, 2.02 Мбf/5.6, 1/350c, ISO 100, 2.50 Мбf/22, 2c, ISO 100, 1.50 Мб


    EOS 10D, Canon EF 50 mmEOS 10D, Canon EF 50 mm
    (f/1.4 USM), f/22, 10c, ISO 100,(f/1.4 USM), f/8, 1.5c, ISO 100,
    1.71 Мб2.10 Мб


    EOS 300D, Canon EF 28-200 mmEOS 300D, Canon EFS 18-55mmEOS 300D, Canon EFS 18-55mm
    (f/3.5-5.6 IS USM), -20C, 200 мм,(f/3.5-5.6), -150C, 18 мм,(f/3.5-5.6), -150C, 18 мм,
    f/5.6, 1/125c, ISO 100, 1.63 Мбf/8, 1/160c, ISO 100, 1.52 Мбf/8, 1/250c, ISO 100, 1.87 Мб

    2.2.3. Несколько наблюдений

    В ходе работы с камерами обнаружились некоторые вещи, приведшие исследователей в лёгкое замешательство. Понятны причины такого трепета, и, похоже, они заключены в избытке наивности писателей, пришедших из «аналоговой» фотографии. Им до сих пор кажется, что снимок шумит тем сильней, чем выше диаметр крупинок серебра в слое эмульсии. Тем не менее, несколько замечаний могут оказаться весьма полезными читателю.

  • Снимки, сделанные в формате RAW камерами Canon 10D и 300D, легко считываются с камеры Canon D60 на компьютер с установленным ПО камеры D60, однако не открываются программой Adobe Photoshop 7. Это касается только снимков в формате RAW. С файлами JPEG ничего подобного не происходит, Photoshop их «понимает» и вполне корректно обрабатывает.
  • Микродрайв ёмкостью 1Гб, отформатированный камерой Canon EOS D60, можно без проблем использовать в аппаратах EOS 10D и EOS 300D. Этот же микродрайв, отформатированный камерой Canon 10D, не удалось использовать в D60. При этом Canon D60 делал вид, что фотографирует и записывает снимки на флэш-память. В итоге, часть информации, ранее записанная на микродрайв, была «затёрта» новыми снимками.
  • Все исследованные камеры снимают без флэш-памяти, не сохраняя изображений. При этом они выдают соответствующее предупреждение пользователю («No CF Card»), показывают снимок на ЖК-мониторе столько времени, сколько определено в установках меню Auto Power Off (автоматическое отключение питания через…) и Review Taim (время просмотра на ЖК-мониторе).
  • Не смотря на то, что производитель исследуемых камер регламентирует диапазон рабочих температур для каждого аппарата от 00C до 400С, снимки, сделанные, по крайней мере, двумя из трёх тестируемых моделей (Canon EOS D60, EOS 300D) в морозных условиях, оказались вполне приемлемого качества. При этом фотоаппараты функционировали достаточно стабильно в течение примерно 2-х часов; каких-либо недостатков не выявлено. Некоторые из снимков, выполненных при температуре ниже нуля, приведены в разделе 2.2.2.
    Выводы
    Выполнив сравнительную оценку цифровых камер Canon EOS D60, Canon EOS 10D и Canon EOS 300D, позволим себе сформулировать несколько выводов.
  • Анализ основных характеристик исследуемых камер, заявленных Производителем, а также составленных из наблюдений авторов, показал принципиальную их схожесть, — как функционально, так и с точки зрения эргономики, т.е. удобства применения. При общей схожести, однако, исследуемые камеры имеют ряд отличительных особенностей, но, прежде всего, это касается аппарата EOS 300D. Многие его заявленные функции оказываются в некоторой степени урезанными по отношению к EOS D60 и EOS 10D.
  • По уровню шума снимков, выполненных каждой камерой при различных значениях ISO, лучшей следует признать модель EOS 10D, затем EOS D60 и EOS 300D.
    По мере увеличения ISO все камеры показывают устойчивую тенденцию к снижению количества шума, отличающего два идентичных снимка, т.е. чем с большей чувствительностью ISO производится попытка сфотографировать предмет, тем незначительнее разница шума изображений со смежными ISO.
  • По уровню шума снимков, выполненных каждой камерой в форматах RAW и JPEG при ISO 100, лучшей оказалась EOS 10D, затем EOS 300D и EOS D60. Для формализованной оценки результатов этого эксперимента использовался «интегральный» подход, при котором показатель шума разных форматов для каждой камеры суммировался.
  • Анализ полученных фотографий тестовых изображений показал достаточно высокую степень отличия камер в их способности контролировать баланс белого. Лучшей по нашему мнению здесь является камера EOS D60, затем EOS 300D и EOS 10D.
  • Окончательная расстановка камер, выполненная на основании анализа Таблицы основных характеристик и результатов экспериментирования, приведена в таблице 4.

    Для более полной демонстрации итогов теста, в ходе окончательной расстановки моделей учитывался не только рейтинг, полученный ими в ходе исследования, но также показатель «цена/рейтинг», который отражает стоимость единицы рейтинга. Чем ниже стоимость единицы рейтинга, тем выше занимаемое место аппарата.

    Окончательная расстановка камер


    Таблица 4
    Первое место среди исследованных камер без учёта стоимости заняла модель EOS 10D с рейтингом 68. Первое место с учётом стоимости получила модель EOS 300D с ценой за единицу рейтинга 17. Камера EOS D60 набрала неплохой рейтинг (57, 2-е место без учёта цены), но из-за высокой стоимости оказалась последней в категории «цена/рейтинг».
    6. Новая зеркальная цифровая камера со сменным объективом EOS 300D выглядит неплохим аппаратом, особенно в смысле формального сопоставления характеристик с более дорогими аналогами. Главным преимуществом камеры перед схожими по цене моделями других производителей следует считать возможность применения сменной оптики.
    Однако EOS 300D способен весьма сильно и как-то непринуждённо ограничить фотографа, поскольку многие его заявленные функции оказываются реализованными только отчасти, что требует от покупателя более тщательного, чем обычно анализа возможностей камеры. В то же время, всё указывает на то, что по критерию «цена/качество» фотоаппарат Canon EOS 300D (Rebel/Kiss Digital) некоторое время будет лучшим в своём классе.
    Заключение
    Целью настоящей работы была сравнительная оценка цифровых камер Canon EOS D60, Canon EOS 10D и Canon EOS 300D. Оценка выполнена; её результаты приводятся в ходе изложения и сведены в таблицу 4 «Окончательная расстановка камер». В ходе расчётных экспериментов демонстрировались, как правило, не показатели, а динамика их изменения в ту или иную сторону.
    Полученные в ходе тестирования данные могут быть использованы для знакомства с возможностями и отличиями цифровых камер Canon EOS D60, EOS 10D и EOS 300D, а также для более правильного соотношения их технических характеристик и стоимости.
    Использованные источники

  • Марин Милчев. Цифровые фотоаппараты. СПб.: «Питер», 2003. — 204с.
  • Кен Милберн, Рон Рокуэлл, Марк Чемберс. Цифровая фотография. Библия пользователя, 2-е издание. М.: «Диалектика», 2003. – 729с.
  • Gann, Robert, Ph.D. Desktop Scanners: Image Quality Evaluation. Hewlett-Packard Company. Published by Prentice Hall PTR, New Jersey, 1999. – 301p.

    Источник