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Lumix GH4: setting e livelli - parte I

di Ermanno di Nicola , pubblicato il 20 Febbraio 2015 nel canale AVPRO

“La "nostra" guida in due parti sulle impostazioni della DMC-GH4, la piccola camera di Panasonic in grado di registrare video 4K su scheda SD, probabilmente l'unico approfondimento con analisi oggettive e misure sulle curve di luminanza dei vari profili a disposizione ”

Sensore: sensibilità, dinamica e rumore

Il sensore d'immagine della GH4, cuore pulsante in formato micro 4:3 (MFT - Micro Four Thirds), è composto da circa 16 milioni di fotodiodi, più o meno quanti sono i pixel di risoluzione della camera. Con più precisione, i pixel nativi del sensore della GH4 sono 16.049.880 (4.620 x 3.474) mentre quelli effettivi sono 15.925.248 (4608 x 3456). Questo accade in tutti i sensori, di tutte le camere, poichè alcuni fotodiodi non vengono utilizzati per l'immagine ma per varie necessità del sistema, come la misura del livello del nero. Ogni fotodiodo che partecipa all'acquisizione dell'immagine, è in grado di convertire la luce in segnale elettrico, il tutto secondo una proporzione diretta con il numero di fotoni ricevuti per ogni fotodiodo: più fotoni raggiungono il fotodiodo nell'unità di tempo, più grande sarà il segnale elettrico generato. Il segnale elettrico viene a sua volta convertito in segnale digitale da un convertitore A/D, per essere poi elaborato dal DSP della camera. A questo punto c'è già un primo compromesso. Se arrivano pochi fotoni su ogni fotodiodo, il segnale elettrico generato sarà molto piccolo, con buona pace del rapporto S/N del segnale campionato dai convertitori A/D all'interno del sensore. Viene da sé che, a parità di condizioni di illuminazione, di obiettivo, di esposizione e tempi di otturazione, fotodiodi molto piccoli riceveranno sicuramente meno fotoni rispetto a fotodiodi molto più grandi.


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Nell'immagine qui in alto c'è una comparazione tra il sensore della GH4 e quello della prestigiosa Sony Alpha 7s. Il sensore della 7s (full-frame da 12,2 megapixel) è circa quattro volte più grande rispetto a quelllo della GH4. Se però teniamo conto dell'area attiva per la registrazione video in formato Ultra HD 4K (3840x2160), l'area utile in 16:9 del sensore della Sony 7s è pari a 6 volte quella della GH4. Quelle che a noi interessano sono le dimensioni di ogni singolo fotodiodo, che seguono più o meno la proporzione di 1:5. Con questa premessa, a parità di condizioni, ogni singolo fotodiodo della Sony Alpha 7s potrà raccogliere un numero di fotoni circa cinque volte superiore rispetto a quelli dei fotodiodi della GH4. In linea generale più sono grandi i fotodiodi, più saranno sensibili alla poca luce, quindi i rispettivi sensori nel loro complesso saranno più sensibili e con meno rumore alle basse luci.


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Purtroppo il sensore della GH4 è relativamente piccolo rispetto alle camere in formato APS-C e "full-frame". Secondo queste premesse, una delle regole più importanti per la GH4 è di non sotto-esporre, MAI!. Meglio girare a 3.200 ISO con una corretta esposizione, invece che ad 800 ISO con palese sottoesposizione. Se il mood che state cercando è quello di una immagine sottoesposta e d'atmosfera, farete sempre in tempo ad abbassare l'esposizione in post-produzione, con un ulteriore vantaggio: quello di ridurre ulteriormente il rumore. Di questo aspetto particolare, ovvero di come gestire il rumore e l'esposizione e come trarre vantaggi da un girato 4K per una post-produzione in full HD, ve ne darò prova in un prossimo articolo, sempre con corollario di misure.


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Tornando alla mia Lumix DMC-GH4, purtroppo non ho la possibilità di registrare il video in formato RAW. I singoli fotogrammi acquisiti dal sensore vengono subito “sviluppati” dal DSP, compressi e registrati sulla scheda SD in formato video H.264, con 8 bit per componente cromatica e con compressione component 4:2:0. Con più precisione, il flusso video 4K, sarà in formato component con la sola componente di luminanza alla massima risoluzione 4K e con le componenti colore ad un quarto della risoluzione. Fortunatamente, la GH4 fornisce all'uscita HDMI un segnale 4K con compressione colore minore (4:2:2), quindi al doppio della risoluzione e con 10 bit per componente cromatica. Per poter acquisire questo segnale sono necessari registratori esterni o schede di acquisizione, a partire dalla nuova Blackmagic Intensity Pro 4K di cui abbiamo già parlato in questo articolo e che presto - lo spero - sarà all'interno della mia workstation.

Il file registrato sulla scheda SD, se confrontato con formati professionali, è molto limitante per le elaborazioni in post produzione. Un file a 8 bit ha a disposizione soltanto un massimo di 256 valori per ogni componente cromatica ed ogni intervento in post-produzione ne ridurrà ulteriormente il numero, con probabile comparsa di solarizzazioni e perdite di micro-dettaglio. La risoluzione colore non ci viene poi in aiuto. Pensate ad esempio ad una impostazione del bianco totalmente errata. Uno o due canali dei tre RGB sarà con pochissime informazioni, in più molto compresse. Cercare di "riaprire" quel canale per bilanciare nuovamente l'immagine, con soli 256 livelli a disposizione, potrebbe esaltare il rumore sulle basse luci ed evidenziare numerosi artefatti colore.


L'istogramma a destra evidenzia la perdita di informazioni (e solarizzazioni) nell'espandere
una gamma dinamica di un'immagine ad 8 bit con dinamica nativa più compressa (immagine "slavata")
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La coa più importante è che, con qualche eccezione, "le informazioni non registrate non saranno più recuperabili". Insomma: la "moda" di usare profili finti flat, non ha senso se il file di partenza è un 8 bit 4.2.0. Può sembrare di essere molto professionali ma in realtà si cerca di tirare una coperta troppo corta. L'ideale per raggiungere risultati invidiabili in queste condizioni è quello di avvicinarsi il più possibile ad una soluzione ottimale in base alle condizioni di ripresa, avendo come target il risultato finale in post produzione: questo è possibile in modo particolare con la GH4 grazie alle sue innumerevoli impostazioni. Avere tutti e tre i canali ben esposti e con poco rumore significa anche poter intervenire maggiormente in post verso mood cinematografici.

A questo punto abbiamo individuato i nostri obbiettivi principali: non sottoesporre e bilanciare bene il bianco e utilizzare tutti i 256 livelli che abbiamo a disposizione, nella maniera più efficiente possibile, senza chiudere o aprire troppo il gamma: in poche parole ottenere la massima gamma dinamica possibile e sfruttare al massimo gli 8 bit che abbiamo. Visto che "la coperta la cuciamo noi", prima di tirarla cuciamola più grande possibile. Infine, per poter raggiungere i nostri obiettivi, dobbiamo conoscere con precisione come funzionano realmente i vari parametri della camera, e per poterlo fare bisogna misurarli. Ed io sono riuscito a farlo.