Сравнение шумов фотокамер и астрокамеры

В сегодняшнем тесте на шумы мы сравним три популярные камеры (цены указаны на 01/07/2020):

• CANON EOS 5D Mark-II (~500$-800$)
• CANON EOS 650Da (~200$-300$) с прошивкой Magic Lantern для расширенных значений ISO
• ZWO ASI2600MC Pro (color) (1999$)

Мы будем производить измерение шумов матриц камер без учёта тепловых шумов. Для этого мы снимаем BIASы — чёрные кадры с закрытой крышкой и заклеенным окошком видоискателя на самых коротких выдержках, какие только сможет сделать камера! Для каждой камеры эти параметры разные:

• CANON EOS 5D Mark-II = 125 мкс (1/8000 сек)
• CANON EOS 650D = 250 мкс (1/4000 сек)
• ZWO ASI2600MC PRO (Color) = 32мкс (1/31250 сек)

В идеале, в файле изображения должны быть нули! Соответственно, всё что там будет отличным от нулей — всё шумы!

Как показали предыдущие эксперименты: при достаточном охлаждении тепловой шум уходит и общий шум падает до уровня шума BIASов, поэтому нет смысла трать время на длинные выдержки

Измерения будем производить при следующих условиях:

• летней ночью при температуре +29°С (при комнатной температуре)
• зимней ночью при температуре -15°С (в морозилке холодильника, с предварительно пролежавшей там пару часов камере).

Качественную оценку уровня шума будем производить с помощью программного обеспечения RawDigger (достаточно trial версии) по следующей методике:

численные значения шума буду получать как среднее арифметическое среднеквадратичного отклонения в каналах:

RGBdev=(Rdev+Gdev+Bdev+G1dev)/4

И вот какие результаты мы получили:

У камеры CANON EOS 650Da уровень шума на морозе на ISO=160…1600 снизился в двое! 

А вот у камеры CANON EOS 5D Mark-II уровень шума абсолютно не зависит от температуры! Я даже на ночь оставлял её в морозилке! Может всё дело в том, что я в ней тоже сделал теплоотвод графеновой плёнкой на кронштейн штатива?

Из своего практического опыта фотографа, хочу отметить, что приемлемый уровень шума на фотографии для CANON EOS 5D Mark-II приходится до ISO=3200, а для CANON EOS 650D до ISO=400. Что соответствует уровня шума (исходя из графиков) ~21

Сравнение уровня шумов камеры CANON EOS 5D Mark-II и CANON EOS 650Da при температуре +29°С.
Последнее «рабочее» ISO для CANON EOS 5D Mark-II =3200, а для CANON EOS 650Da=640

(т.к. значение ISO=125, 250, 500, 1000 и 2000 у CANON EOS 650Da нет, их значения были интерполированы)

Сравнение уровня шумов камеры CANON EOS 5D Mark-II и CANON EOS 650Da при температуре -15°С.
Последнее «рабочее» ISO для CANON EOS 5D Mark-II =3200, а для CANON EOS 650Da=1250

(т.к. значение ISO=125, 250, 500, 1000 и 2000 у CANON EOS 650Da нет, их значения были интерполированы)

Как то грустно осознавать, что по уровню шума CANON EOS 650Da по сравнению с CANON EOS 5D Mark-II теряет 2 1/3EV летом и 1 1/3EV зимой… Однако, стоп! Этот тест не является корректным! Ведь у CANON EOS 650Da были удалены оба светофильтра и вместо их установлен SVBONY UV/IR Cut, а следовательно, светопропускание у его будет выше!

Чтобы это измерять, я сделаю 2 фотографии на одном и том-же объективе CANON EF 70-200 f/2.8 IS II USM с одного и того же места и одной и той-же экспопаре: ISO=400 t=0.4s f/11.0 (Диафрагма зажата до 11,0 чтобы избежать виньетирования)

Очевидно, что фотография с CANON EOS 5D Mark-II значительно темнее!

Проанализируем гистограммы! И что мы видим? Красный канал ярче на целую ступень +1EV (да здравствует Hа) а остальные каналы на +2/3EV!

Возьму худший случай и буду считать что камера CANON EOS 650Da ярче на +2/3EV и соотнесу ISO c эталонной: CANON EOS 5D Mark-II /CANON EOS 650Da

Сравнение уровня шумов камеры CANON EOS 5D Mark-II и CANON EOS 650Da при температуре -15°С.
Последнее «рабочее» ISO для CANON EOS 5D Mark-II =3200, а для CANON EOS 650Da последнее эквивалентное ISO=1000 (640)

Сравнение уровня шумов камеры CANON EOS 5D Mark-II и CANON EOS 650Da при температуре -15°С.
Последнее «рабочее» ISO для CANON EOS 5D Mark-II =3200, а для CANON EOS 650Da последнее эквивалентное ISO=2000 (1250)

А для того, чтобы по-честному в соревнованиях участвовала астрокамера в тестах мы произвели подбор GAIN. Для этого на штатив был установлен фотообъектив Canon EF 70-200mm f/2.8L IS II USM. Сначала была к объективу подсоединена камера CANON EOS 5D Mark-II.  При постоянной диафрагме f/2.8 были получены выдержки для всех значений ISO! После чего, подключив астрокамеру ZWO ASI2600MC PRO (Color) мы, установив полученные выдержки, подбирали значение GAIN, чтобы получить ту-же яркость.

И вот какие соотношения чувствительности камер относительно эталонной CANON EOS 5D Mark-II мы получили!

Оказалось, что светочувствительность GAIN<120 не доступна ни одной фотокамере! А максимальный GAIN=460 астрокамеры эквивалентен примерно ISO=3000

На этих эквивалентных GAIN мы и произведём измерения с выключенным и включенным охлаждением сенсора (нам удалось его охладить до -13°С)

На камере ZWO 2600MC Pro (Color) с выключенным охлаждением максимально рабочее эквивалентное ISO=1000 (GAIN=365), а с охлаждением — любой GAIN! 

Сравнение шумов камер при +29°С:

Сравнение шумов камер при -15°С:

Сравнение шумов камер при +29°С и с включенным охлаждением сенсора в астрокамере:

Некоторые Выводы:

1. Охлаждаемой астрокамере конкурентов нет!
2. Приемлемый уровень шума по данным RawDigger для фотокамеры=21
3. Удаление стоковых светофильтров делает фотокамеру ярче на +2/3EV и на +1EV по водороду!
4. По уровню шума CANON EOS 650Da по сравнению с CANON EOS 5D Mark-II теряет 1 2/3EV летом и  2/3EV зимой…
5. Модифицированный для астросьёмки б/у фотоаппарат зимой является отличным бюджетным решением по цене дешевой астрокамеры, но значительно превосходящим её по параметрам!
6. Зимой все фотокамеры превращаются в астрокамеры практически премиум уровня! 😉
7. Надо обновить свою «гражданскую» камеру, а мой CANON EOS 5D Mark-II переделать в астрокамеру и снимать с гидированием на ISO=640 или ISO=1250!

Спасибо за внимание!

Сохранить в PDF