Сравнение Nikon D5100 и Canon 6D

Не так давно у меня получилось потестировать Canon 6D. Это полнокадровый фотоаппарат профессионального уровня. Меня больше всего интересовала разница по сравнению с моим Nikon D5100 с точки зрения астрофото. Остальные критерии, вроде удобства управления меня мало интересовали — это больше вопрос привычки.

Основные параметры

С точки зрения астрофото, в первую очередь важна матрица. У Canon 6D полный кадр (24.0 x 36.0 мм) и размер пикселя 6.5 микрон. У Nikon D5100 матрица меньше (15.6 x 23.6 мм) и пиксель 4.7 микрон. Сам по себе размер матрицы большой роли не играет, поскольку астрообъекты небольшие и уместились бы на гораздо меньшем размере.

А вот размер пикселя по-идее должен играть решающую роль. Чем больше пиксель, тем больше он сможет зарегистрировать света, то есть выше светочувствительность. Это первая основная задача тестирования.

Вторая — проверить гипотезу, что в камерах Canon используется какой-то другой инфракрасный фильтр, который не так сильно режет красную часть спектра (по сравнению с Nikon). Если это так, то цвет должен быть сильнее выражен, особенно в красной области.

В процессе тестирования выяснилось и много других интересных различий.

Само тестирование проводилось по реальным снимкам. Во всех случаях использовался телескоп Ньютон 150/750 и выдержки по 30 секунд. ISO у Canon в некоторох случаях варьировалось, а Nikon использовалось ISO 320..400.

Обработка raw-файлов производилась в Fitswork'е. Стандартная дебайеризация (Bayer Pattern, V.N.G. Color Correction) с точкой белого r=1.9 b=1.4 g=1.0 без коррекций. Дальше одна гистограмма и гамма 2.30. Больше никаких коррекций не проводилось, поэтому снимки и выглядят по-разному (у Nikon пришлось немного «подрезать» яркие уровни, чтобы привести изображения к примерно одной яркости).

Масштаб

Первое, что сразу бросилось в глаза, это различный масштаб изображений.

Обе фотографии в 100% масштабе (это M13). Слева Nikon, справа - Canon. Чтобы привести изображения к одному виду, нужно уменьшить левый снимок до 72%.

Похоже, что крупный пиксель не позволяет получить хорошую детализацию. Даже на этих снимках видно, что у Canon близкие звезды почти слились там где у Nikon они отчетливо видны раздельными. Мы можем сказать, что крупный пиксель приводит к ухудшению разрешающей способности. В данном случае (на 150/750) она и так не особо высокая, но с Canon получается ещё хуже.

Вывод здесь довольно простой: чем крупнее пиксель, тем меньше требования к качеству механики (в части гидирования), но при этом ухудшается разрешающая способность. Чтобы получить такой же масштаб, нужно пропорционально увеличить светосилу телескопа (либо фокусным растоянием, либо диаметром зеркала).

Расчет показывает, что у Canon 6D разрешающая способность 1.79" на пиксел, а у Nikon D5100 — 1.29" на пиксел.

Светочувствительность

Для проверки светочувствительности, я снял M51 в Большой Медведице — галактика «Водоворот». Для начала снимок с Nikon D5100. ISO 400, выдержка 30 секунд, автогистограмма в Fitswork'е. Везде масштаб 100%.

Теперь посмотрим на снимки Canon 6D с разным ISO:

Видно, что матрица Canon имеет одну светочувствительность — везде зарегистрированы одни и те же звёзды. На справочном сайте DxOMark Derived Sensor Characteristics мы видим, что Unity ISO для Canon 6D равно 488. То есть рабочее ISO для Canon будет где-то в районе 400-800. Ниже уже будет заметна «полосность», а выше — сужение динамического диапазона.

Вопросы ISO я рассматриваю с позиции этих статей: Оптимальное ISO для астрофото и Dark-файлы и Unity ISO.

Если же сравнивать снимки с Nikon, то видно, что, помимо лучшей детализации, он смог зафиксировать и более слабые звёзды. Это особенно заметно по левому нижнему рукаву галактики.

Изучая другие снимки и сверяя их со звёздными картами («Картес»), я выяснил, что предельная звездная величина, которую смог зафиксировать Canon 6D — это примерно 15m. У Nikon D5100 — до 16.3m.

Шумы Canon 6D и динамический диапазон

По последнему снимку отлично виден уровень шума, который падает при увеличении ISO. На Nikon я такого не наблюдал: начиная с ISO 320 (Unity ISO для этого фотоаппарата 265), шумы практически не меняются, а с высоких (1600 и выше) уже идут искажения изображения, поэтому их не используют.

Здесь картина немного другая: низкое ISO 400 имеет очень высокий шум, который делает его использование бесмысленным. На ISO 800 результат уже более-менее нормальный, но на ISO 6400 как будто бы «прошёлся шумодав», хотя он был выключен в настройках фотоаппарата.

Ответ был получен на сайте Sensorgen.info в колонке Read Noise (шум считывания).

• ISO 200 шум считывания 14.5e
• ISO 400 шум считывания 7.8e
• ISO 800 шум считывания 5.0e
• ISO 1600 шум считывания 3.1e
• ISO 6400 шум считывания 2.0e
• Nikon D5100 шум считывания на ISO 200..6400 3.2-3.6e.

Таким образом самый малый уровень шума считывания будет у ISO 6400 и выше. И проблема здесь в том, что на таком ISO очень низкий динамический диапазон (колонка Saturation). При небольших выдержках или при сьёмке слабых объектов, высокое ISO будет предпочтительней для этого фотоаппарата. Но если объект более-менее яркий, то ISO придётся уменьшать, чтобы увеличить динамический диапазон. Иначе все звёзды окажутся выгоревшими.

Исследуя другие снимки, я выяснил, что у Canon 6D на ISO 400 при 30 секундах выдержки «выгорают» звёзды 7-8m.

Таким образом я первые столкнулся с проблемой, о которой многие годы спорят на астрофорумах: что лучше — большой динамический диапазон и высокий уровень шумов или малый ДД с малым уровенем шума.

На Canon 6D придётся выбирать какой использовать ISO для сьёмки. Особенно сложно это будет сделать при длинных выдержках и для ярких объектов. Очевидно, что приемлемый уровень шумов будет только с ISO 1600, но при этом получаем многократное сужение динамического диапазона.

Если сравнивать уровень шума с Nikon D5100, то тут получается так:

Это необработанные raw-файлы. Для Canon 6D я использовал ISO 1600, как основное рабочее. Для Nikon D5100 — ISO 320. По статистике Fitswork нужно смотреть Std.Deviation (среднеквадратичное отклонение) получаем, что уровень шума Canon (36) довольно сильно превышает Nikon (2). Разброс максимума и минимума скорее всего говорит большом количестве битых пикселей («горячих» и «холодных»).

На Nikon использование ISO 1600 не имеет смысла, поскольку это нерабочее ISO для астрофото. Но, даже если взять его статистику, то Std.Deviation будет равен 5 по всему изображению и 3 по участку.

Чтобы их «исключить» посмотрим статистику по небольшому участку, где ситуация немного лучше: 2 и 13.

Характер шума примерно одинаковый, взуально видна «полосность» некоторых участков на обоих фотоаппаратах. Если визуально расматривать цветовую составляющую шума, то на Canon он смещён к синему, а на Nikon к красному. Впрочем такая оценка возможна только после дебайеризации и это различие есть результат разных точек белого и черного.

Цвет

Для проверки цветопередачи, я снял Кольцо M57 в Лире. Чтобы привести изображения примерно к одному виду, пришлось установить разный масштаб (200-280%). При дебайеризации был выствлен баланс белого по одним значениям (1.9, 1.4, 1.0), после яркость по гистограмме и баланс черного по фону. Поскольку всё равно точка белого оказалась разной (Canon «зеленит»), то я выполнил баланс белого по звезде на обоих снимках. После усилил цвет до 200% (saturation).

И хотя виден немного разный цветовой баланс, очевидно, что красный цвет на Canon проявился значительно меньше. Таким образом гипотеза, что кэноны лучше регистрируют красный цвет, не подтверждается.

Вместо итогов

Сравнивать «в лоб» эти фотоаппараты не совсем корректно. Всё-таки это разные категории, как по целевой аудитории, так и по цене. К тому же астрофото — это экстремальные условия сьёмки, поэтому критерии будут отличаться от повседневной фотографии.

По ручному управлению Canon оказался чуть хуже и только по одному параметру — невнятные кнопки. Они утоплены в корпус и их тяжело нащупать в темноте. Тем более, что три основные «Просмотр», «Увеличение» и «Q» располагаются очень близко друг к другу.

К плюсам можно отнести отличный оптический видоискатель. В Nikon он немного темнит.

Еще к плюсам можно отнести 10-кратное увеличение в режиме LiveView и при просмотре снимков. А вот отстутствие кадрирующей рамки LiveView — однозначный минус. В Nikon по ней очень хорошо видно смещения звезд и вообще он выполняет роль ориентира.

Меня озадачило большое количество битых («горячих») пикселей в Canon. Причём у меня не получилось их убрать в автоматическом режиме: ни дарками при сложении DSS, ни подчисткой в Fitswork'e. Визуально они смотрятся как яркие синие и красные звёзды. Вот пример такого участка (масштаб 100%).

Большой пиксель уменьшил масштаб, но при этом не увеличил светочувствительность. Это довольно странно, поэтому я делаю вывод, что кэноновские матрицы всё-таки похуже, чем Sony, которые применяет Nikon.

Возможно для обычного фото, Canon 6D покажет лучший результат, но для астрофото, как оказалоь, он не самый лучший выбор.