Sommaire:

Test Panasonic HPX-301: Ergonomie, optique, viseur
Test Panasonic HPX-301 Qualité d'image et codec AVCIntra
Test Panasonic HPX-301 Réglages en tournage, montage et Conclusion

Suite du test du caméscope Panasonic AG-HPX301, épaulière à moins de 10 000€enregistrant sur P2 en AVC-Intra et DVCPROHD, décortiqué jusquà lamoelle par Alice et Forest ! Cette seconde partie rentre de le détail du capteur, de la sensibilité, et codec d'enregistrement en AVC-Intra...

Le capteur

Alors voila un des points qui fait couler le plus d'encre à propos de ce caméscope : Pour la première fois à ce niveau de prix (- de 10 000 euros le kit) la capture des images est faite à partir d'un capteur full raster 1920x1080 et l'enregistrement des images se fait dans la même résolution en 4:2:2 10 bits encodé avec le célèbre codec haut de gamme Panasonic : l'AVC-Intra.

 

Il faut bien distinguer ces deux notions : le capteur et le format d'enregistrement. Sur ce caméscope (et sur un nombre croissant de caméscopes actuels) il y a une adéquation parfaite entre le nombre de pixels de capture et le nombre de pixels du format d'enregistrement. C'est en réalité un cas de figure peu fréquent et contrairement à ce que l'on pourrait croire ce n'est pas dans l'absolu le meilleur des cas de figures possibles. Dans l'histoire de l'industrie broadcast seuls les caméscopes HD y sont véritablement abonnés. De nombreux autres systèmes (dont les caméscopes SD, les caméras D-cinéma, ou les Digital Intermediates en post production) utilisent plutôt un sur-échantillonage à la capture afin de produire un signal de sortie le mieux anti-aliasé possible (les capteurs y présentent PLUS de photosites que le format de sortie).

Ceci étant dit, sur les caméscopes HD low cost, on avait plutôt été habitué au contraire, le format d'enregistrement était constitué à partir d'un imageur présentant moins d'échantillons que le format de sortie, lui même obtenu à partir de savantes interpolations à l'efficacité variable. C'est le cas de tous les caméscopes de poing chez Panasonic, Sony, Canon et JVC, à la seule l'exception, il me semble, de la Sony EX1.

L'année dernière Sony avait ouvert le bal en dévoilant son premier caméscope HD de poing équipé de 3 capteurs 1920x1080, cette fois c'est Panasonic qui réplique en nous proposant lui aussi un caméscope équipé de 3 capteurs full HD à un niveau de prix jusqu'ici inédit : en dessous de la barrière des 10 000 euros.

 

Naturellement, on comprend pourquoi tout le monde jubile, mais il faut aussi tempérer ces informations. Si ces constructeurs ont réussi à fabriquer de tels capteurs dans des modèles aussi économiques, c'est en faisant des concessions. Ici en l'occurrence le capteur est un capteur de petite dimension : 1/3", soit la dimension qui est généralement montée sur les caméscopes de poing. De plus, Panasonic a du ranger au placard un de ses fers de lance : la technologie employée n'est pas le CCD mais un CMOS (rebaptisé pour le coup 3 MOS), dont certains défauts devraient être connus des opérateurs pour éviter les mauvaises surprises. Attention, les CCD présentent eux aussi certains défauts, mais la technologie étant plus répandue par le passé, les opérateurs de prises de vue sont plus habitués à les gérer.

 

Si l'on est un peu pointu, il y a deux principaux écueils que l'on peut imaginer rencontrer avec un tel capteur : Le shutter rotatif (CMOS rolling shutter) et le rapport signal bruit (dont découlent la sensibilité, la dynamique et le niveau bruit).

 

Rolling shutter

 

La totalité des caméscopes actuels équipés CMOS présentent 3 principaux défaut dû à leur fonctionnement en shutter rotatif : les déformations géométriques (skew & womble), les expositions partielles et les aberrations chromatiques qui apparaissent lors de la combinaison de l'utilisation d'un shutter élevé et d'éclairage fluorescents (ou clignotants)

J'ai trouvé que la HPX-301 était assez sensible aux déformations géométriques de l'image à longue focale, un peu plus que les EX Sony, mais il faut aussi rappeler que le zoom étant plus long il met plus en évidence le défaut. Pour le reste le comportement était très proche de ce que l'on trouve chez d'autres constructeurs. Panasonic a beau avoir renommé la techno pour faire genre ‘c'en est une nouvelle’, je ne pense pas qu'il y a vraiment du neuf.

Un point que je n'ai pu tester mais qui mérite d'être relevé : pour ce qui est des expositions partielles un nouveau firmware a été annoncé : il détecterait la présence d'une exposition partielle et effacerait purement et simplement la zone surexposée avec le contenu d'une image adjacente. Cette technique aura donc vraisemblablement pour effet de supprimer les flashes captés à la prise de vue, elle n'aura en revanche aucune incidence sur les déformations géométriques et les artefacts colorés sous lumière clignotante.

 

Rapport signal bruit

 

De nombreux intervenants sur le repaire ont exprimé des interrogations à ce sujet. En effet 2 millions de pixels alignés sur un capteur de 1/3" ça en fait du pixel au mm² et il est de notoriété publique maintenant (au moins sur le repaire ;) que plus il y a de photosites sur une surface donnée, moins le capteur sera sensible et plus il aura tendance à saturer vite. Dans l'absolu c'est vrai, mais en réalité il y a d'autres facteurs que le nombre de pixels qui rentrent en compte : le taux de remplissage, c'est à dire l'espace qu'il y a entre chaque photosite (fill factor) a également une grande importance et, passée la physique du capteur, la constitution des images dépend également en grande partie du traitement numérique qui sera fait par le DSP.

 

Le fill factor du capteur de la 301 n'est pas communiqué, pas plus que le rapport signal bruit, mais en revanche Panasonic aime souligner que le DSP fonctionne en 20 bits. Je ne suis pas fondamentalement convaincue que de calculer avec des mots de 20 bits améliore spécialement la qualité d'image. Une station 64 bits ne fait pas de plus beaux effets qu'une station 32 bits, c'est juste une manière différente d'adresser la mémoire qui a des avantages si l'on doit manipuler de grands nombres (sans commune mesure avec la vidéo, même HD). Mais le moins qu'on puisse faire c'est leur laisser le bénéfice du doute, après tout c'est de l'ingénierie avancée qui nous dépasse largement, c'est d'ailleurs étonnant que cela rentre si souvent dans les plaquettes du marketing n'est ce pas :-)

Ce qui ne rentre pas dans les plaquettes par contre c'est que réglée d'usine elle est quand même fort bruyante. Autant dans le viseur et sur mon moniteur 14" CRT les images avaient vraiment une gueule superbe, autant ramenées sur un 24" LCD de montage on a vraiment pris une petite claque...

Ce qui nous a le plus surpris c'est que dans le viseur de la F350, le peaking attrape bien le bruit donnant une sensation à laquelle on est habitué : même à 0dB, un petit niveau de bruit reste toujours visible. Dans le viseur de la HPX-301 au contraire l'image est exceptionnellement lisse, malgré le peaking, de fait avant de regarder les rushes sur la station de montage j'avais même la sensation que la Panasonic était moins bruyante que la Sony.
La projection sur un monitoring HD a montré que c'était tout le contraire. L'image présente un niveau de bruit fort élevé et même à 0 dB l'image fourmille de bruit surtout évidement sur les aplats et les zones hors focus. On a d'ailleurs remarqué autre chose : le bruit est deux fois plus important en 25p qu'en 50i, ce qui ne se présente pas bien pour les projets de fiction où la qualité d'image revêt une importance capitale.

Lorsque l'on monte le gain naturellement le bruit explose, jusqu'à montrer carrément des motifs de traces verticales bien visibles à 12db qui représentent heureusement le plafond maximal de gain en mode normal.

J'ai découvert par la suite que de l'aveu même du chef de produit Panasonic US (Jan Crittenden) les réglages par défaut du caméscope en Europe sont inadaptés à la prise de vue sans bruit, avec un niveau de noirs extrêmement relevés. Il convient notamment de baisser considérablement le master pedestral, le faisant passer de +15 (sa valeur par défaut ici) à 0 ou même -5. Mais même avec le pedestral à -5, j'ai trouvé que la 301 arrivait tout juste à discuter avec la EX question bruit, toujours un peu plus bruyante mais acceptable, malheureusement ce faisant elle perds 1/2 diaph en sensibilité... La PDW-F350 de son côté étale les deux compétitrices avec une image exceptionnellement lisse, mais avec la sensibilité la plus faible des 3.

Une fonction DRS qui augmente le bruit

Plus grave peut être, il semblerait que la fonction DRS (qui permet d'étendre la plage dynamique du caméscope) ait tendance à produire du bruit, même massivement selon les circonstances. L'explication serait qu'en fait le DRS utilise tout simplement le gain pour étendre la plage dynamique (???) et manifestement sur les scènes à faible contraste il semblerait que le DRS gonfle tout ce qu'il peut du signal, jusqu'à 18 dB s'il est réglé sur DRS niveau 3.
D'après ce que j'ai pu lire il semblerait que dans les scènes nécessitent une large plage dynamique, le DRS ne devrait pas produire de bruit, mais ça ne correspond pas à ce que j'ai pu voir. Même avec un contraste très fort l'image présente un bruit excessif, je serais donc particulièrement prudente pour choisir d'utiliser cette fonction qui ne m'a pas du tout, mais alors pas du tout convaincue... Ceux qui, avec le DRS, pensaient retrouver le DCC des Sony devraient plutôt lui préférer l'Auto Knee dont le comportement est plus proche et n'exploite pas le circuit de gain pour fonctionner.
On peut également noter que le bouton Auto Knee est commutable : il peut servir soit à l'auto knee, soit au DRS. Ainsi assigné le DRS peut facilement être activé dans les scènes contrastées et désactivé dès que ce n'est plus nécessaire tout en préservant les 3 boutons utilisateurs disponibles.

Clairement on est face à un des cas de figure où un cadreur non averti et/ou débutant a toutes les chances de se casser les dents sans s'en rendre compte. D'autant plus que l'image vue dans le viseur ne laisse pas du tout deviner l'étendue du niveau de bruit qui peut facilement être tout a fait horrible (je suis désolée, je n'ai pas d'autre mot pour ça). Bien réglée toutefois il est possible d'obtenir des images très correctes, à peine moins lisses que les images obtenues avec la EX et en tout cas bien meilleures que ce que ne pourra jamais produire les petites HPX-171 et HVX-200, plus bruyantes et moins définies.

Sensibilité

Bizarrement la sensibilité du caméscope n'est documentée nulle part chez Panasonic. On ne trouve que cette valeur, peu pertinente, de l'illumination minimale nécessaire de 0.67 lux (F1.6, Gain 24dB, shutter speed 1/25 sec.)
De ce que j'ai pu en voir, la 301 s'est montrée assez sensible, beaucoup plus que l'on ne pourrait imaginer tirer d'un capteur 1/3". Au jugé je dirais que sortie du carton elle a une sensibilité de l'ordre de F/8 à 2000 lux en 50i et à presque F/10 en 25p, soit quasiment la sensibilité de la EX1, mais c'était avec les réglages par défaut et donc dans ces conditions elle était aussi très bruyante. C'est d'ailleurs probablement la raison qui a motivé Panasonic à fournir ce réglage par défaut tout à fait absurde et bruyant, en tout cas c'est la seule (raison) que je peux imaginer.

Résolution

Par contre côté résolution, même avec les défauts du 17X Fujinon la résolution est vraiment au rendez-vous. Ce n’était pas forcément gagné car il faut un bon morceau de verre pour former une image HD sur un capteur 1/3", mais le challenge est réussi. Le piqué est exceptionnel et en 1080 avec un bon diaph à 5.6, la 301 a toujours été plus définie que la F350 avec son capteur 1440x1080 1/2".
A diaph égal par contre naturellement la profondeur de champ était plus longue sur la Pana, mais la différence n'est pas si flagrante que ça, si on envoie à fond, diaph ouvert à bloc et arrière plan éloigné on ne fait presque pas la différence entre les deux tailles de capteurs

Le codec AVC-intra

Un autre chapitre intéressant : initialement réservé au très haut de gamme (HPX-3000, Varicams et en option sur la HPX-2100) l'AVC-intra est disponible comme format d'enregistrement.

Tout d'abord un petit rappel sur ce qu'est l'AVC-intra : Les images sont codées à l'aide du codec MPEG-4 part 10, parfois nommé H.264 ou AVC. C'est un des codecs vidéo les plus modernes disponibles et il est d'une grande efficacité. La notion d'efficacité a d'ailleurs une importance capitale en termes de compression numérique : sans la prendre en compte il est totalement dénué de sens de comparer les débits ou les poids des fichiers.
Pour aller droit au but : l'H.264 est vraiment un super codec, tout le monde est unanime là-dessus en terme absolu de qualité c'est vraiment un excellent ratio poids/qualité. Sur les débits faibles à moyens (type format de diffusion DVD) il est donné comme 2 fois plus efficace que le MPEG-2.
Oh ne croyez pas que Panasonic soient les premiers à utiliser le MPEG-4 pour capter les images. Il y a 6 ans déjà (2003) Sony introduisait sont format sur bandes haut de gamme : le HDCAM-SR qui code les images en intra MPEG-4 part 2, mais contrairement au MPEG-4 part 10, il n'a pas été jugé assez efficace pour faire tenir le flux full HD 10 bits dans 100 Mbps. Sony ayant du reste tablé uniquement sur l'excellence a ainsi fixé le débit à 440 Mb/s  en 4:2:2 et à 880 Mb/s  en 4:4:4, ce qui ne concourt pas du tout dans la même catégorie et reste à ce jour cantonné à la bande.

Plusieurs modes AVC-intra

Quatre modes d'enregistrement AVC-intra sont disponibles sur le caméscope : l'AVC-100 en 4:2:2 décliné dans les résolutions plein format 1920x1080 et 1280x720 et l'AVC-50 en 4:2:0 décliné en 1440x1080 ou en 960x720. Les deux modes d'enregistrement sont en 10 bits et le mode AVC-50 est donné comme étant équivalent au DVCPROHD 100 dont il reprend les résolutions spatiales à la moitié du débit.

Panasonic, fidèle à sa ligne de conduite, a choisi de n'encoder que des flux intra, c'est à dire où chaque image est codée indépendamment des autres (par opposition aux flux à bases de groupes d'images dont les flux MPEG-2 Long GOP comme on peut le trouver chez les autres constructeurs). Pour certains c'est ce qui fait son intérêt mais honnêtement, c'est aussi sacrifier plus de la moitié des optimisations qu'apportent l'AVC : les optimisations temporelles.
Si on devait me demander mon avis vraiment j'aurais préféré avoir le choix, 50 Mb/s Long GOP ou 100 Mb/s intra par exemple, ça ça aurait été une excellente alternative. Bien dimensionnable aux différents projets que l'on peut rencontrer et clairement bien meilleure que ce vilain mode AVC-50 qui présente beaucoup d'artefacts et n'est clairement PAS aussi bon que le DVCPROHD, et il est en fait bien moins bon que le MPEG-2 Long GOP à 35 Mb/s.
Bien sur on me dira qu'il est intra et donc insensible aux soucis que l'on peut avoir à cause des GOPs mais moi ça fait 4 ans que je bosse avec des GOPs et je peux vous garantir que les scènes nécessitant un codage intra sont rarissimes dans ce que l'on filme usuellement.

Pour reprendre un exemple que Forest aime bien : prenez un mètre de pellicule, de n'importe quel film et observez attentivement. Que voyez-vous ? : une succession d'images qui se ressemblent n'est-ce pas ? Oui, c'est ainsi que va le cinéma, et si l’on n’est pas trop un manche quand on filme c'est ainsi que va la vidéo numérique.

L'optimisation temporelle des codecs modernes (MPEG-2, MPEG-4 etc.) exploitent la redondance des informations entre les images pour diminuer intelligement les débits.

D'autant que 100 Mb/s, c'est beaucoup et c'est peu à la fois. Ça fait un ratio de 12.5 : 1, ce qui fait quand même beaucoup pour de l'intra. De plus, avec tout le bruit que génère ce caméscope, une bonne partie du débit part en codage des très hautes fréquences généralisées sur l'image (que le mode AVC-50 d'ailleurs avec son ratio de compression de 13.4 : 1 n'arrive pas du tout à suivre).
A titre de comparaison, le PNG (compression sans pertes) d'une image 25p pèse 7% de plus que la même image captée en 50i, évidence manifeste de la quantité d'informations que représente le bruit à coder.

Quitte à filmer à 100 Mb/s, il aurait été carrément judicieux de le faire en Long GOP, ou au moins avec un GOP court à la mode du Beta SX, ça aurait clairement boosté l'efficacité du codage, et vu que de toute façon nos machine n'aiment pas monter en natif, autant maximiser la rentabilité du codec. Qu'on soit bien d'accord là dessus : 100 Mb/s intra sera FORCEMENT moins bon que 100 Mb/s long GOP.

Le mode AVC-intra 50, bien qu'à peine plus compressé que le mode AVC-100 (puisqu'il est en 4:2:0 thin raster) est très inférieur. Il présente partout des macro-blocs de compression, les aplats sont mal rendus, et les hautes fréquences disparaissent purement et simplement dans un bourbis d'artefacts de compression.

comparaison AVC-intra 50 et 100. Survolez l'image pour comparer.

détail de comparaison AVC-intra 50 et AVC-intra 100 magnigfié à 200%

Survolez l'image pour comparer AVC-intra 50 et MPEG-HD 35

La couleur : 4:2:2 desservi par l'AVC

Au niveau codage de la couleur nous avons été très surpris par le résultat de la décomposition Y Cb Cr. Les images en 4:2:0 MPEG-2 présentent une chroma plus définie et de meilleure qualité que les deux modes AVC-Intra, même le mode AVC-100 à 100 Mb/s en 4:2:2 10 bits.
Je vous livre ici les images décomposées, elle ne sont pas truquées je vous le promets, on distingue clairement la supériorité de l'AVC-100 sur l'AVC-50 (ce qui était prévisible) mais surprenamment le MPEGHD-35 domine les deux autres assez confortablement.

Comparaison du chroma AVC-I 50 et 100, survolez pour comparer

Comparaison chroma AVC-i 100 et MPEG-HD (XDCAM HD). Survolez l'image.

Intuitivement je vois qu'une seule raison possible à cet état : le taux de compression est trop important, induisant ce qui ressemble fortement à des macro blocs de compression entropiques sur le chroma : en effet l'AVC utilise un algorithme de compression contextuel (Context-adaptive entropy coding) qui découpe l'image non pas en bloc réguliers de 8x8 ou 16x16 comme le mpeg-2, mais en blocs de tailles inégales, clairement visibles ici. Sur les zones à faible fréquence (à plats, dégradés) le compresseur a tout simplement réduit la surface à de larges blocs ne décrivant que très imparfaitement l'image d'origine.
Le résultat très concret de cette limitation c'est que les travaux colorimétriques poussés en post production manquent de résolution pour travailler puisqu'ils sont tributaires de la qualité du chroma.

En réalité, même si l'échantillonnage du signal est en 4:2:2 avant compression, en sortie de compression le ratio est beaucoup plus difficile à évaluer puisqu'il dépend du sujet filmé et les images sont finalement assez fragiles alors qu'elles promettaient le contraire.

J'aimerais beaucoup avoir à ma disposition des images produites par la HPX-3000 en AVC-Intra 100 pour comparer la qualité des encodages.

La quantification sur 10 bits permet théoriquement d'exploiter des portions restreintes du signal afin d'extraire par exemple une scène contrastée d'une ombre ou d'étalonner un ciel sans voir apparaître de banding, la faiblesse du rapport signal bruit et surtout la forte utilisation de l'entropie contextuelle vient cependant amoindrir cet avantage.

 

Essai de post production poussée (correction colorimétrique sélective). Notez l'apparition de blocs dans le chroma AVC-100 alors que le MPEG-HD-35 est beaucoup plus égal. Le chroma du MPEG-HD est insufisament décrit pour faire un travail parfait, mais celui de l'AVC-intra est encore moins suffisant, malgré la promesse du 10 bits 4:2:2

 

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