1 Enero, 2016 jaime

Salida HDMI sin compresión Canon C100 + Atomos Ninja 2

La Canon C100 es una cámara sencilla pero resultona que da una imagen muy buena en la mayoría de las situaciones, y además tiene la gran ventaja de tener una salida limpia sin compresión por HDMI de forma que podemos grabar externamente una señal de mayor calidad. A continuación os comento los resultados de unas pruebas comparativas realizadas entre los archivos propios de la cámara y los Apple ProRes HQ generados externamente por un grabador Atomos Ninja 2.

La Canon C100 es una cámara que para mi gusto está muy bien. Es muy operativa, ligera, montura EF o EF-S (con diferencia las ópticas más abundantes ahora) y tiene un precio que no está del todo mal, aproximadamente 3000€ con IVA (cuerpo). Tiene fundamentalmente un problema: su sistema de codificación AVC HD. Es un codec muy limitado, más doméstico que profesional, con un flujo de datos y un muestreo de color escaso 24Mbps (VBR)  a 4:2:0. Que traducido quiere decir muy poquita información para conformar la imagen final. Pero lo realmente bueno de la cámara es que la imagen final no parece responder a estas limitaciones. El sensor (el mismo que el de la C300) y el procesador hacen muy buen trabajo, y eligiendo bien la curva de gamma, el resto de parámetros de Custon Picture, y siendo cuidadoso con la exposición, se puede obtener en lineas generales un resultado muy por encima de lo esperado y comparable al de cámaras mucho más caras.

c100-111

Canon C100 con óptica fotográfica Canon serie L

Además la cámara ofrece una opción muy interesante que la podría situar a un nivel superior: salida sin compresión 4:2:2 por el terminal HDMI  para poder capturar una señal de gran calidad en un grabador externo evitando así la codificación AVC HD. De hecho en algunas webs de venta y alquiler de cámaras se ofrece desde hace tiempo el pack Canon C100 + Atomos Ninja 2. El Ninja 2 es un grabador sencillo y compacto de la marca Atomos que sale por unos 350€ IVA incluido y que nos permite codificar la señal que le llega por HDMI a Apple ProRes 422 HQ entre otros codecs.

banneor_ninja2

Me propuse hacer unas pruebas para ver que mejora real podía representar, y de paso para no empezar de cero, busqué toda la información posible en internet sobre esta combinación y sobre la propia salida HDMI limpia de la cámara.

Aqui vino mi primera gran decepción y enfado, y esto sí que lo quiero resaltar mucho. Por un lado, sobre como conectar los dos dispositivos, sí que encontré un montón de video tutoriales, entradas de blogs, etc. Atomos mismamente tiene un video tutorial muy simple y claro. En ellos se puede ver como configurar los menús de cámara y grabador para que se entiendan bien, y en plan genérico, se comenta lo bueno que es saltarse la codificación AVC HD. Pero la cosa cambió cuando intenté averiguar lo que realmente estaba saliendo por el HDMI de la cámara, o sea, los datos técnicos de la salida. Para empezar ni en el manual de la cámara ni en las webs de Canon (España, Europe, USA) ponen nada de la salida sin compresión HDMI, curioso porque es algo bueno de la cámara. Solo especifica el tipo de conector (tipo A, el grande) y que saca por ahí el código de tiempo. Hay que ver información de terceros para averiguar que tienen una salida 4:2:2 sin compresión a 8 bits. Aunque navegando por la web, te encuentras de todo: en algunas webs le llaman salida limpia y en otras salida sin compresión. Y hay mucha diferencia de una cosa a la otra. Limpia, es sin información de la que aparece en pantalla con lo cual la imagen se puede grabar sin nada raro encima, y sin compresión, es sin aplicarle el codec, y esta es la buena, claro. Me sigue sorprendiendo como incluso en páginas y blogs muy populares hay muy poca rigurosidad al hablar de las cosas, porque además de este tema, nadie, y digo nadie, después de mucho tiempo viendo cada una de las webs, se molesta en saber lo que realmente está saliendo por el HDMI, porque una cosa es que el grabador capture en ProRes 4:2:2 HQ ¿Pero que le está entregando la cámara? concretamente mi gran duda es ¿qué bit rate? (flujo de datos). Pues para mi sorpresa es imposible saberlo. No se, llamarme rarito, pero es que me gusta saber lo que estoy grabando.

La cosa tiene tela. En el medio de todo esto, escribí a Canon Europe por un lado y a Átomos por otro lado. Mi pregunta era simple y directa ¿Que bit rate sale por el HDMI de la C100? Canon Europe me dijo que esos datos los tienen en Canon Japón y que ellos no tenían información técnica. Con Atomos crucé varios mails y no hacían más que ponerme una y otra vez cosas evidentes como que el ProRes es muy buen formato, que si graba a 10 bits etc, lo único que saqué en limpio es que me confirmaron que de la cámara sale una señal de 8 bits. Me indigna la idea de que no puedas saber las caracteristicas de algo en lo que te has dejado una pequeña fortuna.

Conclusión, hasta que consiga a alguien con una analizador de señal (algo que no abunda), no lo sabré realmente, a si que debo de fiarme de los supuestos teóricos. Aviso, este bloque que sigue es solo para los más curiosos.

Vamos a aplicar las matemáticas. Estamos hablando de una salida 4:2:2 sin compresión. No confundir con RAW que es otra cosa muy diferente. Por un lado hay que aclarar que por lo de pronto ya tiene aplicada una compresión mediante el muestreo de color, ya que de este sensor de 3840 x 2160 px sale teoricamente una imagen 4:4:4, ya que salen 4 patrones completos 1920 x 1080, dos verdes, uno azul, y uno rojo, con lo que no habría interpolación. Una vez que nos dicen que del 4:4:4 hemos pasado al 4:2:2 hay que aplicar las matemáticas para saber el flujo de bits constante (CBR) de la salida sin compresión. Este flujo dependerá del número total de píxeles (tamaño de imagen), la frecuencia de cuadro, y la profundidad de color en forma de bits por pixel (que a su vez depende del muestreo de color). A si que para: 1920 x 1080 4:2:2 8 bits 25P

CBR= 1920 x 1080 x 25 x 16= 99 MiBps = 104MBps = 832Mbps

Ahora ya tenemos el dato que nos faltaba. Al menos de modo teórico.

El Átomos graba con varios codecs, pero dentro de ProRes, que es el que yo suelo usar para trabajar en Final Cut, graba a 4:2:2 LT 10 bits 100Mbps; a 4:2:2 10 bits 150 Mbps; y a 4:2:2 HQ 10 bits 220 Mbps. Por tanto para aprovechar la mayor parte del flujo de datos que teoricamente sale de la cámara, debemos de grabar en el Ninja a 4:2:2 HQ, eso si, aunque el grabador registra a 10 bits, realmente la señal que sale por el HDMI tiene solo 8 bits.

Bien, entonces con respecto a la salida, tenemos el dato teórico, sabemos que la cuantización es de 8 bits canal, que es una señal limpia porque no lleva información de ningún tipo por encima, que es una señal “sin compresión”, pero con un alto grado de procesado, ya que se le aplican todos los procesos de cámara: gamma, pedestal, detalle…

Para comprobar la realidad de todo esto hice unas pruebas comparando los archivos AVC HD de  la Canon con los ProRes HQ del Ninja 2. Todas las grabaciones se hicieron con la Custom Picture Wide Dinamic Range. Para sacar las conclusiones monté este video: Video en YouTube

 

Para poder montar en FCP 7, transformé los archivos AVC HD a ProRes HQ con el programa Clip Wrap. Soy consciente de que subir un video a YouTube no es posiblemente la mejor manera de comprobar meticulosamente la calidad de unas pruebas. Aconsejo verlo en HD 1920×1080, y al menos las capturas de pantalla que incluyo son extraídas directamente del time line en Tiff. Estas son mis observaciones y conclusiones:

Nivel de señal

Primera e importante prueba ya que por ejemplo cuando se conecta la 5D Mark III al Ninja 2, hay que aplicarle una corrección de gamma especial en el grabador para que lo que estamos grabando sea igual que lo que estamos viendo en cámara. En el caso de la C100 no hay ese problema. Si se compara a ojo el zebra que marca la cámara con el que marca el grabador puede dar la sensación de que los niveles son diferentes, ya que los niveles parecen marcarse de forma distinta pero debe ser más cosa de la “aperture” o tolerancia del ajuste. Así que en este caso en el Ninja: Color Correction> None

Para ampliar cualquiera de las imágenes, pinchar encima.

Señal combo

A la derecha AVC HD y a la izquierda ProRes HQ del Ninja. Sí se aprecia alguna diferencia, pero los niveles se mantiene

 

Calidad de la imagen

Vista la diferencia matemática entre los archivos de la cámara y los ProRes del Ninja, se deberían esperar diferencias muy visibles en la comparativa, pero en “play” no siempre es así. En una gran parte del video comparativo que monté, no se aprecian diferencias entre unas imágenes y otras, pero cuando analizamos en profundidad la cosa cambia.

La primera parte del video, los planos de las velas, es la más notoria. Es una situación complicada para los codec: contraste, poca luz, y en algunos planos soplé ligeramente sobre las velas para que la luz vibrase y complicar así más la codificación. El fondo lo iluminé de azul intenso, para ver como responde precisamente el canal azul que siempre es el más ruidoso. Aquí sí que las diferencias se notan a simple vista en play. Los archivos AVC HD tienen falta notoria de resolución, bordes imprecisos, tonos empastados que molestan especialmente en la piel, macrobloques muy visibles, los clásicos artefactos de la compresión. Estos defectos se acentúan cuando la luz de las velas vibra, en buena medida por la compresión Long Gop.

C100 + Ninja2d

Captura de pantalla 2015-12-31 a la(s) 19.33.48

Ampliación de fotogramas 4000 ISO + 1,20

Captura de pantalla 2015-12-31 a la(s) 19.40.15

Ampliaciones de cuadros a 6400 ISO

 

Lo que sí observamos es algo curioso en relación al ruido. Los archivos del Ninja se ven mucho más ruidosos que los de la Canon, es curioso. En la imagen de arriba se puede ver una ampliación de la zona azul. El circuito de reducción de ruido de la cámara (Selective NR) , lo tengo desactivado, a si que se trata de que el empastamiento que produce el AVC HD beneficia de alguna forma a que el ruido quede camuflado, aunque como vemos, a costa de perder resolución. Y también es cierto, aunque este punto no lo tengo lo suficientemente investigado, que he leído unas cuantas veces sobre que los archivos ProRes a mucha gente le resultan especialmente ruidosos.

Para mi gusto, y esto es en parte subjetivo, con los archivos ProRes la imagen aguanta hasta 10.000 ISO en las zonas iluminadas y bien expuestas. Con una post adecuada y un buen plugin de enmascaramiento del ruido, creo que es perfectamente válida al menos para salvar ciertas situaciones con dignidad.

La segunda parte del video es una carta de telas. Aquí en play no se aprecia ninguna diferencia, solo aumentando la imagen y analizando más en detalle se ve  empastamiento y perdida de resolución en el AVC HD aunque en estas condiciones de buena luz e ISO bajo es muchísimo menos marcado que lo que veíamos antes, de hecho aqui hay muy poca diferencia.  Mi curiosidad era si por alguna razón podía haber moiré en el AVC HD por ser peor codec, e incluso en un momento subí el Detail Level de -10 (que es como lo uso siempre ) a -2 para provocar más el posible defecto, y aun así no hay diferencias entre codecs respecto al moiré. Lo que sí es que ampliando la imagen, se ve que subiendo el detalle en el ProRes, lo aguanta muy bien incluso seguro que para algunos se agradece, mientras que en el AVC HD se degrada claramente más ya que se amplifican los defectos que antes no se notaban tanto.

Canon -10 -2 amp

Comparativa entre Detail Level -10 (el normal en mi configuración) y subido a -2. Si se observa bien la imagen se aprecia como en -2 además de marcarse más los contornos, se amplifican algunos artefactos

El siguiente bloque del video empieza con unos cuantos planos de cielo azul al atardecer, que tenían como objetivo comprobar el posible banding. En este aspecto recuerdo que el material ProRes se codifica por el Ninja a una profundidad de 10 bits, pero la realidad es que ambas señales son 8 bits. En mi video H264  previo a la subida a internet, en play apenas se aprecia este defecto , pero ya en internet (con su nueva e inevitable codificación hecha por YouTube) sí se aprecia banding especialmente en los planos de 1250 ISO (los últimos), pero tanto en el ProRes como en el AVC HD a si que ahí el problema ya es otro.

En esa linea, ya desde la captura, es muy importante tener en cuenta los procesos posteriores a la grabación que vamos a tener. Aqui tenemos un buen ejemplo: En todos los casos los cielos se perciben ruidosos, especialmente en los planos etalonados en los que levanté algo la señal. Es una gran masa azul (como ya dije, el canal más ruidoso) degradada, que ocupa la mayor parte del cuadro y a la que se nos van los ojos. La primera foto que sigue es la ampliación de una parte del cielo en un fotograma original ProRes HQ del Ninja. Se observa ruido pero es “limpio”. La segunda foto es el mismo fragmento pero sacado de la compresión en H264 que le realicé al video previo a la subida a internet. La diferencia es notoria. Esto lo digo porque si esto es así con este archivo ProRes de calidad, logicamente será mucho peor con un archivo AVC HD que ya de por si tiene artefactos implícitos.

Captura de pantalla 2015-12-30 a la(s) 21.54.54

Ampliación de un fotograma original ProRes HQ del Ninja

 

Captura de pantalla 2015-12-30 a la(s) 21.55.08

Mismo fotograma y mismo fragmento, pero ahora codificado en H264

También al igual que en el apartado de las velas, se observa como el ruido se llega a apreciar más en los archivos del Ninja pero solo por el hecho de que los de la Canon están más empastados. Otra curiosidad es que hay un punto en el que los AVC HD superaron a los ProRes y no se muy bien la razón. Los puntos de luz de las farolas quedan más limpios en los de la Canon, porque los ProRes tienen una especie de halo rojo muy notorio y molesto.

Captura de pantalla 2015-12-30 a la(s) 23.08.32

La última parte son planos “normales”. En los primeros hago una comparativa con ISO diferentes y al final subo de Detail a cero. El plano está escogido muy a proposito. Esta situación de agua rizada en plano abierto era algo que las antiguas 5DMII y 7D llevaban especialmente mal debido al moiré, y por eso quise ver, además de otros aspectos, si la codficación o el detail podían afectar a eso.

Ninja Canon 800

Ampliación de cuadros a 800 ISO

 

Ninja Canon 800 B

Ampliación mayor del mismo cuadro de arriba. 800 ISO

Las fotos de arriba pertenecen a dos ampliaciones de los cuadros a 800 ISO, y en este caso no hay diferencias notables entre los dos codecs en play, solo al ampliar se nota que en el AVC HD el cielo está “sucio” con macro bloques e imperfecciones.

En 3200 ISO (fotos de abajo) en play un poco lo mismo, solo que el Ninja se ve ruidoso, y el Canon a pesar de ser por el empastamiento y perdida de nitidez, se hace más agradable a la vista por el enmascaramiento del ruido que ya comenté.

Ninja Canon 3200

Ampliación de cuadros a 3200 ISO

 

Ninja Canon3200B

Ampliación mayor de los cuadros de arriba . 3200 ISO

Y la prueba a Detail Level cero no revela ningún defecto a mayores en especial, tan solo esa imagen muy video, horrible y totalmente desaconsejable.

Del resto de imagenes nada en especial. con ISO baja y condiciones normales la diferencai en play no es apreciable. Solo incluyo abajo una ampliación del cuadro de las palmeras en los que en el AVC HD se vuelve a notar cielo “sucio” con macro bloques y en los bordes de las hojas se nota la peor resolución.

Ninja Canon 800D

Conclusiones

¿Hay diferencia entre los archivos ProRes HQ y los AVC HD?

Sí claramente.

A pesar de que no sé el flujo real de datos que sale de la cámara por el HDMI, pude ver en estas pruebas que con el uso del Ninja se eliminan los defectos propios del AVC HD: macro bloques, empastamiento de tonos, perdida de resolución.

Además, el ProRes trabaja en autentico progresivo, recibe entrelazado por el HDMI y lo graba como progresivo, mientras que la cámara trabaja un progresivo fragmentado sobre entrelazado (PF25) lo cual suele complicar la edición y la post producción.

El mayor bit rate, la mayor profundidad de color, y la mayor cuantización hacen que los archivos sean adecuados cuando tenemos que someterlos a post producciones potentes, hacer cromas, etc. También en esta linea facilita las cosas el hecho de que los ProRes tengan compresión intra cuadro frente a la compresión Long Gop de los AVC HD.

Es importante recordar que aunque entre los archivos originales de cámara y del grabador, en la mayoría de las situaciones a penas se perciben diferencias en play, esas mínimas diferencias se van amplificando y haciendose notar a medida que el video se comprime más, o se aumenta su tamaño de imagen, o sufre cualquier otra manipulación, por eso es importante tener un archivo muy solido y fiel a pesar de que en un primer momento no parezca tan importante.

IMG_2402

C100 + Ninja 2 durante la grabación de estas pruebas

¿Entonces la C100 por sí sola es una mala cámara?

No.

El grabador no ocupa mucho, su consumo es razonable, Graba el audio sin ningún tipo de delay (no como pasaba con la MarkIII) e incluso empieza y para de grabar con el botón de la propia cámara. Es muy cómodo. Pero aun así es un añadido extra, la cámara pesa más, a mano cambia el centro de gravedad, es menos operativa, la conexión HDMI es delicada y puede fallar facilmente… La C100 es una cámara pequeña y muy operativa, con el añadido del grabador se le resta gran parte de esta ventaja. Además se puede decir sin miedo que el AVC HD manejado por esta cámara, resulta un buen codec en el aspecto de que con una tasa de trasferencia muy baja consigue una calidad de imagen muy buena que para la mayoría de las situaciones es perfecta, sobre todo si trabajamos para entornos televisivos o para internet. Además hay otra razón por la que el AVC HD puede venirnos muy bien, y es por lo poco que pesan los archivos: 1 hora = 11 GB

Después de haber hecho la segunda temporada de la serie de TVG Casa Manola con tres C100 grabando en cámara AVC HD, puedo decir que me quedé muy contento con la imagen, y que el hecho de no llevar el grabador, con sus baterías, su disco duro, y su cable HDMI, facilitó el trabajo y aligeró el equipo, y los resultados fueron óptimos. 

Casa Manola

Set de cocina en Casa Manola. En primer término, una C100

¿Cuando sería conveniente grabar en el Ninja?

Siempre que vayamos a hacer un proyecto en el que sea importante ese plus que nos dan los Pro Res: Desde luego si vamos a necesitar manipulación más o menos fuerte en post producción (si hay integraciones, cromas….), si vamos a ir a salas y el proyecto va a terminar en un DCP, y en cualquier caso siempre que queramos unos brutos con la mayor calidad que nos puede ofrecer la cámara.

Eso sí, si se graba en el Ninja, por seguridad yo recomiendo grabar a la vez en cámara en las SD. Si hay un problema con el HDMI, un salto en el HDD del Ninja, o cualquier otra incidencia del grabador, por lo menos hay algo a lo que agarrarse.

Eso sí, creo que es especialmente importante si queremos una imagen limpia, no pasar de 1000 ISO ya que el ProRes se ve muy ruidoso, y en cualquier caso, si no, contar con alguna herramienta buena de eliminación de ruido en post.

 

 

Nota

A modo información practica anoto que los clips de la cámara y del grabador no tienen la misma duración: empieza tres frames más tarde el clip en la cámara, y el del Ninja termina entre 15 y 18 frames antes

 

Agradecimientos a Xabier Eirís y Marcos Martinez por la cesión de los equipos para las pruebas

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