再談Leica M240的CMOS影像感測器雜訊

 Leica M240的使用已將盡一年了，到手之初已對其影像感測器的雜訊表現做了個測試與比較(請參看"Leica M Typ 240 (M240) CMOS Sensor Noise Review")，但最近發現其影像感測器的背景雜訊表現似乎不是很穩定，有時可以得到還不錯的效果，但有時卻發現其背噪境然會高到接近Olympus E-PL6的表現，有這樣表現就不太妙了，因為Leica M240的影像感測器面積足足有Olympus E-PL6的4倍大，大了4倍結果用起來還是差不多的話那就很糟糕了，況且兩者的機身價差十倍以上。於似乎我在網路上找尋是否有人討論這一類的問題，僅發現有極少部分的評論談到關於M240的暗部雜訊似乎未達到其應有的水準(概為現今一般全片幅CMOS影像感測器應有的水準)，還有就是某些機構採用同一種儀器(DxOMark)對M240機身進行雜訊測試的結果差異很大，這似乎說明了不同的人在不同的時間與地點對同一型號的機身的雜訊表現有著不同的看法(或是說不同的結論)。

TechRadar使用DxOMark設備的SNR測試結果

DxOMark自行使用自家設備的SNR測試結果

這個背景雜訊表現不穩定的情況尤其是在高ISO的設定下拍照時最明顯，例如剛開機時的拍攝結果與拍攝數十張後的結果在雜訊的表現上會有很大的差異，因此我開始懷疑M240機身的溫度(或是說CMOS影像感測器的溫度)會對其高ISO下的雜訊會產生一定的影響，於是我進行了不同溫度下該影像感測器的雜訊表現比較，對照機身還是Olympus的E-PL6。測試中的溫度控制是以夏日的室內溫度攝氏30度與保冷箱中的低溫控制溫度攝氏10度為兩種不同的溫度 設定，分別對不同的ISO與快門設定進行拍照，並使用Lightroom將Raw檔轉換成JPG檔後以100%區域截圖的結果進行比較，以上的拍攝均使用 開機後的第一次拍攝結果為樣本的取用。(以下之比較結果由左至右皆分別為M240攝氏10度，M240攝氏30度，E-PL6攝氏30度下的結果)

以下先來看背景雜訊的比較，在ISO　6400與快門8秒的設定下，對全黑的目標進行拍攝，因為拍攝結果的暗部過黑不易觀察故以下是以Lightroom加光1EV後的比較結果。由此可明白的看出M240在攝氏10度的結果要比在攝氏30度的結果好得多，而M240在攝氏30度的結果還略差於E-PL6在攝氏30度的結果。

下面則是在ISO 6400與快門8秒的設定下，對被攝物件進行拍照比較。情況跟上面背景噪訊不太一樣，M240在攝氏10度的結果只比在攝氏30度的結果略好而已，而M240在攝氏30度的結果又略好於E-PL6在攝氏30度的結果。

下面則是在ISO 6400與快門1秒的設定下，對被攝物件進行拍照比較。與上面的又不太一樣，M240在攝氏10度的結果與攝氏30度的結果相當，而M240在攝氏30度的結果好於E-PL6在攝氏30度的結果。

下面是模擬銀河拍攝的長時間曝光背景雜訊比較，E-PL6的設定為ISO 6400與快門30秒對全黑目標拍攝並以Lightroom直出JPG，M240則是設定為ISO 400與快門32秒對全黑目標拍攝並以Lightroom加光4EV後出JPG(因為M240於ISO 6400時的最長曝光時間被限制在8秒，故在此以ISO 400曝光30秒後再加光4EV以達到和E-PL6相同的亮度)，因為暗部過黑不易觀察故以下是以Lightroom再分別加光1EV後的比較結果。此結果與8秒的背景雜訊結果類似，M240在攝氏10度的結果要比在攝氏30度的結果好得多，而M240在攝氏30度的結果比E-PL6在攝氏30度的結果差。

下面是模擬銀河拍攝的長時間曝光對被攝物件進行拍照比較，E-PL6的設定為ISO 6400與快門30秒拍攝後以Lightroom直出JPG，M240則是設定為ISO 400與快門32秒拍攝後以Lightroom加光4EV後出JPG(因為M240於ISO 6400時的最長曝光時間被限制在8秒，故在此以ISO 400曝光30秒後再加光4EV以達到和E-PL6相同的亮度)。這一項的結果彼此間的差異最大，也就是M240在攝氏10度的結果優於在攝氏30度的結果，而M240在攝氏30度的結果又優於E-PL6在攝氏30度的結果。

經由以上的幾項測試與比較，我們可以明顯的統計出一些雜訊特性上的優劣分佈，也就是較低的環境溫度會讓M240的背景雜訊較低，而曝光時間越長的時後較低的環境溫度會讓M240有更好的雜訊表現(也就是雜訊越低)，當曝光時間小於1秒時環境溫度對於M240的雜訊表現就沒有明顯的影響，這樣的結論可以推測出M240所使用的CMOS影像感測器應該是有熱堆積的問題，也就是曝光時間越長其熱堆積的現象就越是嚴重，此時環境溫度就會強烈的影響雜訊的表現(溫度越低雜訊越低)，也難怪M240在不同的ISO都有其最長曝光時間的限制，想必是在高ISO下其熱堆積的問題會更嚴重，Leica原廠應該是早已知道這個問題並著手在下一代的M接環全片幅可交換鏡頭機身的設計上進行改良(據說是2016年中才會有新的機種出現)，這可由他們最近推出的全片幅定焦自動相機Leica Q其所使用的CMOS影像感測器已非M240所使用的該款就略知一二了。