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Captation HD et cinéma numérique 2K/4K

Lorsque l'on parle de Digital Cinema ou Cinema Numérique, on confond souvent deux notions:

Publié par jcf le 18 Février 2008 dans Autres articles
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  1. jcf

    Note: Lorsque l'on parle de Digital Cinema ou Cinema Numérique, on confond souvent deux notions:

    - Le langage commun, utilisé par tous ceux qui parlent des technologies liées au cinéma numérique, et qui ne veut pas dire grand chose (tout peut être qualifié de D-Cinema, à partir du moment ou il s'agit de média numérique destinés à être diffusé en salles de cinéma...); ce type d'utilisation s'apparente à l'utilisation du terme "numérique" ("j'ai tourné mon film en nmérique !")  ou encore "HD" ("j'ai tourné mon film en HD !"), qui regroupe un large panel de matériels et donc de qualités différentes (quelle optique ? quel capteur ? quel format d'enregistrement ? quel processus de post production ? Quel humain derrière le matériel... etc...) .

    - Le D-Cinema DCI, qui répond à un cahier des charges précis (DCI) et à une norme (SMPTE, AFNOR, etc...): Jpeg2000, 2K, Espace couleur XYZ, 4:4:4, 12 Bits... etc, et qui ne concerne QUE le processus industriel de distribution des oeuvres cinématographiques, QUEL QUE SOIT le matériel utilisé en captation (35mm, HD, etc...). On parle alors d'une norme qui permet l'interopérabilité des matériels, quelque soit le pays et l'oeuvre distribuée, comme l'était le format 35mm Edison.

    Pour fabriquer une oeuvre destinée à une exploitation dans une salle de cinéma numérique labelisée DCI, on peut donc utiliser un large choix de matériel (HD, 2K, 4K...) en captation, sans que cette captation ne soit encadrée par une norme quelconque; c'est alors le critère de la qualité finale qui fera la différence. A cela on peut faire intervenir d'autres critères: pérénité et questions patrimoniales, effets spéciaux, salles spécialisées grand spectacle, etc...

    Note sur le 4K: sachant que la définition de l'image est à mettre en parallèle avec la taille de l'image projetée, et que plus de 80% des salles de cinéma ne dépassent pas 10 ou 15 mètres de base, le choix du 4K ne doit pas devenir une obsession (cf rapport CST sur la définition d'une copie d'exploitation 35mm vis à vis de la définition HD).

    tournage_cinema_numerique.jpg

    Captation 

     

      dcinema_moniteur_multiformat.jpg

    En ce qui concerne les programmes destinés à la diffusion HD (téléfilm) ou Dcinema (film), deux fréquences d'images non entrelacés sont généralement utilisées en Europe:

    • 25P pour la cible de diffusion vidéo (HDTV).
    • 24P pour la cible des salles de cinéma (Dcinema).

    Le format 50i étant dédié aux programmes  "vidéo": news,  documentaires, sport...
    Pour  une diffusion cinema, le 50i devra etre désentrelacé (selon plusieurs méthodes, dépendant du  logiciel, du labo...) avec une perte de définition verticale (plus ou moins forte selon la technique utilisée).

    Il est aussi possible de produire son film en 25P et de conformer l'ensemble en fin de processus en 24P pour une diffusion en salles (Modification de vitesse de défilement de 25 images/seconde à 24 images/seconde et harmonisation du son). Cette option peut être aussi envisagée pour simplifier le flux de production (workflow compatible HD).

    La projection peut aussi s'effectuer à 25 images par seconde, ce qui simplifie le processus. 


    Les caméras d'entrée de gamme (grand public HDV ou AVCHD) ainsi que les semi-pro ne sont pas présentes (pour l'instant) dans ce document, bien qu'elles puissent être utilisées dans le cadre de certaines production en cinéma numérique.

     

    1. Captation Broadcast HD (1920x1080) 

     

     La gamme broadcast HD est généralement caractérisée par 2 paramètres importants vis à vis des gammes inférieures. Ces différences ont des conséquences sur la qualité de l'image ainsi produite:

    • taille des capteurs 2/3’
      format d’enregistrement 4 :2 :2 ou 4:4:4


    Lancé en 2007, la nouvelle gamme de produits XDCAM HD 4 :2 :2 offre un ratio luma/chroma en 4 :2 :2 et la possibilité de tourner en 1920x1080:

     

     dcinema_sony_pdw-700.jpg Sony PDW-700 et PDW-F800 (remplace la F900)



    3 x 2/3’ Power HAD™ FX / 2.2Mpixels



    Compatibilité XDCAM HD et XDCAM SD 4 :2 :0 (avec carte en option)


    4:2:2@HL (pas de sous-échantillonnage) - (960px en C / 1920px en Y)



    4 canaux audio



    Disque XDCAM Double layer (50 Go) et simple layer (23 Go)



    sortie HD/SD-SDI



    Dispositif d’upconversion/downconversion

      

     Le HDCAM est devenu le format Broadcast universel dans le domaine de la HD, prenant la succession du Digital Betacam.


    3 caméras principales chez sony avec 3 cibles différentes:

    • HDW F900 = Film = Nouvelle PDW-F800 en XDCAM 422
    • HDW 750/790 = Telefilm
    • HDW 730 = News, Sport, HDTV...

     

    dcinema_sony_hdw-790p.jpg
    Sony HDW-790P

    3 x 2/3-inch FIT CCD PowerHAD 2,2 Mpixels

    50i / 25P

    HDCAM 3:1:1 (480 en C / 1440 en Y)




    La HDW F900 offre notamment en plus la cadence 24P.
     dcinema_sony_hdw-730.jpg  Sony HDW-730

    3 x 2/3-inch FIT CCD PowerHAD 2,2 Mpixels

    50i

    HDCAM 3:1:1 (480 en C / 1440 en Y)

     

     Panasonic, qui utilisait auparavant des capteurs 720 associés à l'enregistrement DVC Pro HD 100 Mbps (interpolé en douce en 1080) introduit sa nouvelle gamme de camescopes 1080 avec le codec AVC H264 Intra sensé contrer le choix de sony et son Mpeg2 Long GOP:

     

     dcinema_panasonic_aj-hpx3000g.jpg  dcinema_panasonic_aj-hpx2000.jpg
     Panasonic AJ-HPX3000G P2 HD 1920x1080

    2/3" 3-CCD

    AVC Intra 4:2:2 100/50 Mbps 1080p
     Panasonic AJ-HPX2000 P2 HD 1280x720

    2/3" 3-CCD

    DVC Pro HD

     

    Les nouveaux codecs Panasonic exploitent donc le format H264 en i frames only: 

     

    Codec

    Caractéristiques

    DVC Pro HD / 960x720 en Y - 480 en C

    100 Mbps / 4:2:2 (480 pixels) / 8 bits / 4xDV

    AVC Intra 100 / 1920x1080 - 

    100 Mbps / 4:2:2 / 10 bits / H264 intra image

    AVC Intra 50 / 1440x1080

    50 Mbps / 4:2:0 / 10 bits / H264 intra image

    Proxy vidéo Mpeg4

    352x288 / 1,5 Mbps / 768 Kbps / 196 Kbps



    dcinema_thomson_grass_valley_infinity.jpg
     Thomson Grass Valley Infinity
    3 x Xensium 2/3’ CMOS

    DV25, Infinity JPEG 2000, et MPEG-2



    2. Cinéma numérique (2K / 4K)


    Les caméras destinées à la sphère cinéma numérique partagent certaines particularités:

    • Un capteur de taille supérieure aux capteurs 2/3’ broadcast (souvent une taille équivalente à l’image 35mm)
    • Un format couleur 4 :4 :4
    • Une gamme d’optique compatible avec la gamme 35mm
    • Une cadence d’image à 24 ou 48 images en progressif
    • best way to pass a drug test on short notice

    dcinema_panavision_genesis.jpg

    Panavision GENESIS (et la future EXODUS)

    Mono CCD taille Super 35mm 12 Mpixels

    Panalog sur 10 bits / Monitoring avec LUT

    REC: HDCAM SR ou SSR1 en Flash memory

    4:2:2 (960px en C / 1920px en Y) ou 4:4:4 

     dcinema_sony_f23.jpg

    Sony F23 (2/3')-SRW-9000 (plus compacte) et

    la F35 (mono capteur CCD S35) avec un capteur proche de la génésis

    3x 2/3’ pour F23 et SRW-9000

    ou Capteur taille 35mm pour la F35

    Traitement 14 bits / S-Log 10 bits ou Hyper Gammas
    Monitoring avec LUT
    Amélioration du prisme / Gamut / S/N amélioré

    REC: HDCAM SR ou SSR1 en Flash memory

    4:2:2 (960px en C / 1920px en Y) ou 4:4:4 

    Ralentis / Ramping

     dcinema_hdw-f900r.jpg

    HDW-F900R remplacee par la PDW-F800 en XDCAM422

    3xCCD FIT 2/3 pouces à 2,2 millions de pixels

    Hyper gammas + courbes personnalisées

    HDCAM 3:1:1 (480 en C / 1440 en Y)



    Panasonic est présent sur le segment avec les Varicams et les nouveaux camescopes H264-AVC Intra en 1080:


     dcinema_panasonic_varicam.jpg Panasonic HPX2100/2700 Varicam

    3 x 2/3’ CCD

    720P (960px en Y - 480 en C)
    DVC Pro 100
     dcinema_panasonic_aj-hpx3000g.jpg Panasonic AJ-HPX3000G P2 HD
    et 3700 Varicam

    2/3" 3-CCD

    AVC Intra 4:2:2 100 Mbps 1080p


    Arri propose une alternative à la Genesis de Panavison :


     dcinema_arri_d20.jpg

    Arri D21

    Mono CMOS Super 35mm

    Choix de courbes de réponse (type Hyper Gammas) pour la sortie HD

    Mode HD 4:2:2 ou 4:4:4 type HDCAM SR (Mode Datas/raw à venir)

    ou

    DATA: Fichiers images DPX 10bits Log (venom)



    Thomson/Grass Valley propose sa Viper:


    dcinema_thomson_grass_valley_viper.jpg

    Thomson Grass Valley Viper

    3 x 2/3’ CCD

    Venom Flash Pack avec monitoring HD

    HDTV single HD SDI 4:2:2

    RAW: Film Stream dual link HD SDI 4:4:4

    Video Stream 

     
     

    Enfin, la Red one :


    dcinema_red-one.jpg

    Red One

    Super 35mm CMOS 12 Megapixel Mysterium

    HD, 2K, 4K (à partir d'un mono capteur 4K...)

    REC datas et monitoring HD à fixer (LUT intégrée prochainement en interne)

    4096x2304@220 Mbps

    RAW compressé en Wavelets Redcode 12 bits sur Compact Flash (fichiers R3D avec QT référence)

    ou Red Drive (disque dur)


    La plupart des caméras appelées "cinema numérique" partage une autre philosophie de travail vis à vis du monde habituel de la télévision:

    - le format d'enregistrement des valeurs de pixels est déconnecté du protocole standard de diffusion vidéo (noirs à 0V et blancs  à +700 mV). Il faut donc "interpréter" (en post prod par exemple ou avec des LUT durant le tournage) le signal enregistré, avant d'en tirer ("developper" l'image comme en 35mm) une image "visible" sur un dispositif vidéo; cela demande donc un effort d'adaptation sur toute la chaine numérique pour comprendre un fonctionnement qui peut surprendre.

     

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