Vi förklarar bildkvalitet

Sensorerna i dagens kameror har utvecklats och förbättrats så mycket att den bildkvalitet vi upplevde i konsumentkameror under det tidiga 2000-talet inte längre håller måttet. I dag ser vi digitala systemkameror med inte bara allt högre upplösning, utan även en högre ljuskänslighet och bättre utvecklad teknik. Men hur skiljer man på bra och dålig bildkvalitet? Det finns flera metoder att mäta bildkvalitet, och det finns inget rätt eller fel. Uttrycket är svårt att både definiera och förklara, eftersom sanningen ligger i betraktarens ögon.

Just för att dagens kameror levererar en sådan fantastisk bildkvalitet så gäller det att hitta de skillnader som är synbara, och därmed också mätbara. Det vi på Kamera Bild gör för att kunna analysera skillnaderna i bildkvalitet är därför att undersöka sensorns dynamiska omfång, det brus den levererar i sina bilder, hur den hanterar svagt ljus samt hur kontrastrikt den kan avbilda ett objekt – alltså detaljåtergivning.

Upplösning och storlek

För att kunna se skillnaderna måste vi titta på bildfilerna i samma fysiska storlek (som utskrifter i samma storlek) för att göra ett test jämförbart. Detta måste vi för att få en överblick över hur skärpa och brus skiljer sig åt när vi jämför sensorer med olika upplösning. Vi väljer därför att eliminera upplösningen från ekvationen genom att skala ned bilderna från de olika sensorerna till samma fysiska bildstorlek, vilket i sin tur innebär att vi också skalar ner problem som exempelvis brus.

På så vis kan vi säga att det är ett sorts slutresultat i en viss storlek som blir det väsentliga att undersöka, snarare än hur stor slutstorlek man kan åstadkomma. Är man ute efter riktigt stora förstoringar kan därför upplösningen – antalet megapixlar – vara det som i stället avgör kvaliteten på bilderna innan pixlarna blir synliga. Men en högre upplösning blir inte per automatik lösningen för att nå en bättre bildkvalitet.

Höga ISO-värden

Vid vanlig fotografering på låga iso-värden är det främst optiken (objektivet) som bestämmer bildkvaliteten, vilket innebär att vi då enbart kan se små skillnader i bildkvalitet hos bilderna. Det gäller därför att hitta vägar för att kunna särskilja bildkvaliteten hos sensorerna på andra vägar, än att jämföra bilder på lågt iso-värde.

Väljer vi i stället att jämföra bildkvalitet på högre ISO-värden kommer de problem och felaktigheter som finns från början att förstärkas, i form av brus. Detta gör att sensorns behandling av det infångade ljuset, omvandlingen av detta till elektriska signaler samt transporten av denna, bestämmer hur bra bilden blir, tillsammans med eventuell behandling av bilden i kameran.

Fördelen med att använda sig av denna metod är att brus är en av de mest påvisbara faktorerna som påverkar hela bildens karaktär, både när det gäller skärpa, detalj- och färgåtergivning samt dynamiskt omfång.

Dynamiskt omfång

En vanlig kamerasensor – liksom ögat – kan i dag inte samtidigt fånga ett strålande solsken och exempelvis en mörk skugga inomhus. Anledningen är att det dynamiska omfånget är för litet. Därför använder vi oss av olika exponeringstider, för att välja hur mycket ljus vi släpper in till sensorn. Resultatet blir att vi helt enkelt måste välja vilket område vi vill exponera rätt – det ljusa eller det mörka. Det område som blir antingen helt svart eller helt vitt ligger därför utanför sensorns dynamiska omfång. Det som ligger däremellan beskriver därför hur stort omfång sensorn klarar av att registrera, från mörkaste svärtan till det ljusaste vita.

Genom att lyfta bilder i skuggor kan vi se hur mycket information vi kan få fram i dessa, och hur högt upp bildinformationen fångas i en bilds ljusa partier innan den blir utfrätt. Vi ser också att en sensors dynamiska omfång minskar med ökad användning av iso-känslighet, eftersom det då blir allt svårare att urskilja kontrast i bildens mörka delar på grund av ökat brus.

Brus och skärpa

Det brus som fångas hos en sensor beror på många faktorer. Några av de viktigaste är hur ren och stark signalen från sensorn är fram till bildprocessorn som behandlar själva signalen och gör om denna till en bild. En svag signal kanske drunknar i de elektriska störningar som uppkommer i själva elektroniken, och man brukar därför tala om signal-till-brusförhållande. Ett högt sådant värde innebär att bilden innehåller mer av de äkta signaler som faktiskt fångades vid fotograferingstillfället.

När vi därför tittar på brus i bilder går det att se vilken karaktär detta har. Vissa gånger kan man se ställen i bilden som innehåller speciella framträdande former av brus, så kallat utläsningsbrus, vilket tyder på att den slutliga bilden faktiskt påverkats på vägen. Bra komponenter i en kamera ger alltså ett mindre utläsningsbrus. Mönsterbrus är en systematiskt upprepad skillnad i bilden som bildar ett eget mönster. Beroende på hur sensorn registrerar ljuset får vi också en skillnad i färger hos pixlarna, som kallas för färgbrus.

Allt detta brus blir synligt för blotta ögat om man analyserar bilderna, framför allt på ett ökat iso-värde. Då ser vi också att detaljåtergivningen påverkas, eftersom brusets karaktär slår ut de minsta detaljerna.

Jpeg och råfiler

När det gäller bilder som kommer ut ur kamerans sensor så går det också att kolla på detta i flera nivåer. Bland annat har vi råfiler, som är så nära orörd sensordata som vi kan komma. Vi vet egentligen inte vad som händer på vägen innan filen sparas ned till en råfil på minneskortet – behandling av data kan ske på något sätt innan den sparas.

En bild i råformat innehåller intressant information om vad sen-sorn presterar, eftersom den har mer information att tillgå än exempelvis en jpeg-fil. Här kan vi se hur brusets karaktär ser ut, och hur det dynamiska omfånget är hos sensorn. Bilderna man kan få ut ur råkonverteraren kan också skilja sig markant från de bilder man faktiskt har tagit – exempelvis finns det många möjligheter att reducera brus.

Jpeg-filen å andra sidan, är redan en färdigkomprimerad version av bilden, skapad direkt i kameran. Genom denna kan vi bland annat se hur kameran behandlar bilder för att stävja brus och hur den behandlar bilden med exempelvis en kontrastkurva. Just när det gäller brus har tillverkarna olika metoder för att reducera bort detta, då främst synligt för bilder tagna med hög känslighet, alltså på höga iso-värden. Många gånger kan man med detta se en sorts utsmetning av färgerna på jämna ytor, vilket gör att detaljer och upplevd skärpa försämras.

Summering

Man kan säga att bildkvalitet inte är lätt. En av anledningarna är att det finns så olika definitioner på vad bildkvalitet egentligen innebär. Vissa eftersträvar hög upplösning för att kunna göra förstoringar, och bryr sig inte alls om exempelvis brus. För andra är fotografering på hög iso det absolut viktigaste, och de vill därför ha ett stävjat brus i stället för hög upplösning. Andra tycker att dynamiskt omfång är viktigast.

Därför är vår metod att mäta bildkvalitet bara en av flera möjliga. För oss innebär detta en blandning av vad våra testresultat säger rent tekniskt, och hur bilden upplevs rent visuellt. Genom vårt arkiv med sparade bilder från alla kameror vi testat kan vi därför göra direkta jämförelser som berättar om en relation mellan kameror när det gäller just fotografering på hög iso, dynamiskt omfång, brus och skärpa.

Men i slutändan handlar bildkvalitet egentligen om hur du fotograferar, vad du fotograferar samt vad du ska använda dina bilder till.