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Lumix GH4: setting e livelli - parte I
Lumix GH4: setting e livelli - parte I
Ermanno di Nicola - 20 Febbraio 2015
“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 ”
Pagina 1 - Introduzione: la mia DMC-GH4


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La GH4 di Panasonic, la piccola camera in formato MFT che può registrare video fino a risoluzione 4K (4096x2160) e che ormai non ha più bisogno di presentazioni, è disponibile già prima dell'estate 2014 e in questi ultimi giorni ha raggiunto un prezzo ancora più interessante, pari a meno di 1.400 Euro IVA inclusa (fonte Amazon.it). La camera è diventata brevemente - ma non immediatamente - il mio riferimento, non solo per lo straordinario rapporto qualità/prezzo. In ogni modo, dopo più di 8 mesi di utilizzo quasi ininterrotto e dopo aver usato la stessa camera per mettere a punto le misure sulle videocamere - che vedrete molto presto su queste stesse pagine - mi sento in dovere di sfatare alcune informazioni errate che viaggiano nel web. Ho deciso di farlo pubblicando una guida sul "setting", ovvero le impostazioni dei vari parametri per i migliori risultati in videoripresa: la prima - io credo - con misure oggettive sui risultati.


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Prima ho scritto che la GH4 non è diventata il mio riferimento immediatamente. Ho avuto tra le mani la Panasonic DMC-GH4U (in versione "U") con l'unità di interfaccia XLR ed SDI denominata DMW-YHAG, grazie alla preziosa collaborazione di Panasonic Italia. La camera è arrivata con due lenti: il classico zoom Lumix H-FS14140 (14-140mm/F3.5 - 5.6) e il piccolo ma ottimo zoom Lumix H-FS12032E (12-32mm/F3.5-5.6), entrambi stabilizzati. Il primo impatto con la GH4 non è stato dei migliori. Eppure, per farvi capire com'e andata a finire, dopo aver riconsegnato la macchina a Panasonic Italia, me ne sono comprata una per uso personale ed ora è diventata la mia camera principale, dopo aver lavorato anni con macchine come Sony EX3, Canon 5D Mark II, Canon 5D Mark III, Panasonic GH3 e con esperienze anche con Blackmagic, Red e Arri.


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Come ho detto, il primo impatto con la GH4 non è stato entusiasmante poiché credo di aver commesso uno degli errori più comuni, spinto soprattutto dalle prime recensioni apparse online: mosso dalla costante paranoia del rumore video e dalla moda di slavare il file (della serie “...tanto poi lo aggiusto in post”), ho usato il profilo Cinelike D, ho alzato gli ISO e il il master pedestal al massimo, ho "aperto" completamente le curve e infine - come ciliegina sulla torta - ho attivato anche la funzione “idynamic”, convinto che in questo modo avrei raggiunto la massima gamma dinamica a disposizione. Subito dopo ho ripreso una scena sottoesposta. Il risultato è stato disastroso. E non ci è voluto molto per capire che con quelle impostazioni anche a 200 ISO (il minimo per questa macchina in riprese video) la perdita di dettaglio ed il rumore siano eccessivi.

Fin dalla messa in commercio della GH4 non riuscivo a capire come fosse possibile che in rete ci fossero video con un dettaglio ed una qualità eccellente (anche in condizioni di basse luci) ed altri completamente inutilizzabili anche a 800 ISO. La risposta è arrivata dopo le mie prime prove più approfondite. Il vero problema è che la GH4 non è una macchina semplice. Ha numerose impostazioni, alcune ridondanti, tipiche di macchine professionali. Questo è un enorme vantaggio ma solo se si è predisposti a comprendere realmente il funzionamento di tutte le varie impostazioni, con il rischio di rimanere costantemente frustrati da risultati mediocri. Bene ragazzi, mettetevi l'anima in pace: l'impostazione ideale non esiste e con la GH4, se vorrete ottenere risultati sorprendenti, dovrete essere pronti a cambiarli continuamente, in base alle condizioni di ripresa.

Prima di addentrarci nel menu è il caso di fare una piccola digressione su come funziona in generale un sensore CMOS ed in particolare come risponde quello della GH4.

Pagina 2 - Sensore: sensibilitÓ, 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.

Pagina 3 - Il sistema di misura

Prima di addentrarci in grafici molto tecnici, che ai più potrebbero sembrare poco utili ed eccessivamente complessi, non bisogna dimenticare che la semplicità dell'uso del digitale ha portato ad una ignoranza generale sul funzionamento del nostro mezzo di lavoro. Con la ripresa cosiddetta "analogica", direttori della fotografia e tecnici della pellicola conoscevano tutto del loro mondo e facevano prove e test scientifici per ottenere i migliori risultati. Evitare questo tipo di argomenti nella tecnica di ripresa digitale, sarebbe come pretendere di fare il pilota di formula uno senza conoscere il funzionamento di un motore a scoppio. Per tutti i lettori che non hanno conoscenze su argomenti come gamma o fotometria, consigliamo la lettura di alcuni degli articoli pubblicati nelle nostre guide, in particolare proprio quelli sulla fotometria generale e sul gamma. I grafici che vedrete nelle prossime pagine sono stati realizzati nel laboratorio di AV Magazine con la stessa metodica che ci permetterà di analizzare gamma dinamica e curve del gamma per fotocamere e videocamere.


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La base del sistema è molto semplice e prevede in sistema di retroilluminazione a LED estremamente potenti e con bilanciamento del bianco variabile, il tutto con un sistema di integrazione di luce per avere una uniformità elevatissima, il tutto calibrato e verificato costantemente con fotometri Minolta (LS100 e CS100). Al di sopra della superficie del sistema di retroilluminazione, sono poste alcune pellicole test prodotte da Stouffer Industries Inc. con gradienti a 1/6 EV, tutte verificate con la stessa strumentazione Minolta. Il nostro particolare sistema, con zone a luminanza variabile, ci permette di verificare una gamma dinamica fino a 20,5 EV e con risoluzione a 1/6 EV. Per fare un paragone, dpreview.com utilizza una singola pellicola Stouffer per misurare una gamma dinamica fino a circa 13 EV con risoluzione pari ad 1/3 EV. Per questo specifico articolo, dove l'obiettivo non è quello di quantificare finemente la gamma dinamica della GH4, abbiamo utilizzato una singola pellicola test Stouffer, esattamente come dpreview.com, con gamma dinamica complessiva di circa 13 EV e risoluzione di 1/3 EV. In questa sede ci occuperemo solo della letture delle curve acquisite nelle varie impostazioni, sottolineando le eventuali differenze. Analizzeremo gamma dinamica e altri parametri della GH4 e di altre camere, in un prossimo articolo.


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Abbiamo infine caricato il file su software di compositing Fusion della Blackmagic Design e, dopo averlo opportunamente elaborato, abbiamo visualizzato il waveform con il risultato che potete osservare qui in alto. La curva rappresenta la luminosità della pellicola Stouffer ripresa dalla GH4, che va da 0 (nero) a 100 (bianco).Nelle porzioni di curva con pendenza più elevata (al centro) ci sarà più contrasto e un gamma più elevato, mentre nelle zone con meno pendenza ci sarà contrasto e gamma meno elevato.

Pagina 4 - Le misure con i 7 profili principali

Prima di iniziare l'analisi delle misure effettuate sui profili, vediamo quali sono quelli a disposizione. Se tralasciamo il "monochrome" e il "custom", nel menu della GH4 abbiamo a disposizione ben 7 diversi profili: Standard, Vivid, Natural, Scenery, Portrait, Cinelike D e Cinelike V. Oltre ad influenzare le curve, i profili permettono di modificare anche la colorimetria. Affronteremo quest'ultimo aspetto in un'altra occasione. Ed ora iniziamo ad analizzare i primi 3 profili in condizioni di default, quindi senza alcuna modifica:


BLU = Standard; VIOLA = Cinelike D; VERDE = Cinelike V
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Confrontando le tre curve notiamo che il Cinelike V chiude decisamente molto di più le ombre ed apre le luci fornendo un'immagine molto contrastata. Il Cinelike D sembra recuperare pochissima dinamica sulle ombre ma riduce il contrasto sui mezzi toni e le alte luci, inoltre cambia decisamente la pendenza - in maniera a dir poco "strana" - attorno all' 80%, riallineandosi più o meno con il Cinelike V. Il profilo Standard sulle basse luci è molto simile al Cinelike D, per diventare quasi lineare a partire dal 20% per poi cambiare di nuovo pendenza oltre il 70%, disegnando la classica curva a forma di "S". Continuiamo ad analizzando gli altri quattro profili, Natural-Portrait, Vivid-Scenery, confrontati con il Cinelike D:


VERDE = Natural-Portrait; GIALLO = Vivid-Scenery; VIOLA = Cinelike D
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Il Natural ed il Portrait sono identici (in realtà cambia la colorimetria) e sono identificati dalla stessa curva di colore verde. Qualche differenza in più la rileviamo tra Vivid e Scenary, che rimangono comunque molto simili e in questo grafico sono praticamente sovrapposti e identificati dal tracciato giallo. L'aspetto più interessante è il confronto con il profilo Cinelike D, che tanto piace ai possessori della GH4. Il Natural e il Portrait sono leggermente spostati a sinistra rispetto allo standard, con le basse luci più in evidenza. I profili Vivid e lo Scenery hanno la porzione della curva delle basse più bassa rispetto al Cinelike D e la porzione delle alte luci uguale al Natural e Portrait, risultando cosi il profilo con il maggior contrasto. Per la precisione è il Vivid il profilo più contrastato anche se di poco rispetto allo Scenery.

Pagina 5 - Le misure con la variazione del contrasto

A questo punto proviamo a modificare i profili più interessanti con la modulazione del contrasto, parametro che può essere modificato su ogni profilo. Il contrasto fa quello che ci si aspetta, cioè aumenta o diminuisce la forma a S della curva con centro al 50%. Analiziamo quindi le curve con il tanto amato profilo Cinelike D:


VERDE = contrasto -5; VIOLA = contrasto 0; ROSSO contrasto +5
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La forma iniziale del Cinelike S, che già in partenza non ha una forma ad "S", sembra non comportarsi bene modificando questo parametro. La situazione più anomala si ha con il contrasto a -5 che crea una pancia al contrario, dal 10% al 50%,  per poi linearizzarsi quasi fino al 100%. Se mettiamo a confronto le variazioni di contrasto con il Portrait riusciamo a capire meglio come si comporta il contrasto:


GIALLO = contrasto -5; VERDE = contrasto 0; ROSSO contrasto +5
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Il Portrait si comporta molto meglio rispetto al Cinelike D, restituendo curve regolari sia a +5 che a -5. In particolare, il passaggio da -5 a +5 sembrerebbe non essere lineare, infatti mentre la curva non si modifica molto a-5, a +5 contrasta molto l'immagine.

Pagina 6 - Conclusioni prima parte


ROSSO = Canon 5D Mark III "standard"; VERDE = Lumix DMC-GH4 "Portrait"
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Prima di tutto c'è una considerazione importante da fare: nessuno dei sette profili disponibili sembra avere una gamma dinamica superiore rispetto agli altri. Neanche modificando il parametro del contrasto serve a migliorare una gamma dinamica che, a dirla davvero tutta, non è affatto male. Nell'immagine in alto, possiamo osservare un confronto tra la gamma dinamica della Lumix GH4 e quella di una Canon 5D Mark III, in cui la gamma dinamica della Canon sembra inferiore di circa uno stop in modalità video. Tornando alla GH4, il Cinelike D sembrerebbe essere il profilo più usato in rete, forse per il nome - pittosto azzeccato e molto evocativo.

In realtà il fatto che la curva - in modalità Cinelike D - abbia più informazioni per le basse luci e che il suo andamento sia quasi lineare per la maggior parte della dinamica, rende questo profilo non male. Il problema è che, quando in post produzione modificheremo le curve, avremo inevitabilmente una perdita di informazioni, soprattutto sulle alte luci. Inoltre non sembra indicato il parametro contrasto a - 5 a causa di uno strano comportamento della curva nei mezzitoni, difficile da ribilanciare anche in post. Gli altri profili si comportano meglio con il parametro contrasto. In particolar modo i due profili Natural/ Portrait che sono quelli con un buon margine per le basse luci e, quando vengono ulteriormente modificati con il controllo del contrasto, non evidenziano comportamenti strani.

Se i comportamenti sul gamma di Natural e Portrait sono praticamente identici, il Portrait restituisce colori più naturali sugli incarnati. Con questo non voglio dire che il Portrait sia in assoluto il profilo migliore e che sia in assoluto meglio del Cinelike D. In ogni modo, senza anticipare i contenuti della seconda parte, posso dire che preferisco in assoluto il profilo Portrait, con modifiche di alcuni parametri, soprattutto per un utilizzo veloce. Nella seconda parte di questo articolo approfondiremo il comportamento dei parametri Curve, Pedestal e Luminance level e di come sfruttarli per ottenere il massimo con la Lumix DMC-GH4.

... continua