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所长说 | 8K拍摄设备的对比与解析

2021-01-27 09:41


引言

为什么要做这个对比测试?

我们已经逐步迈入5G+超高清视频时代,无论是VR还是超高清制作与呈现领域,8K都是现阶段最高标准。作为超高清行业多年的创新和领跑者,4K花园立足于4K全流程制作和内容生产、分发,同时对于8K领域也早早入手,包括8K内容的创制,与佳能、RED等国外厂家在8K方面展开合作,研究规划5G+8K制作系统等。今年年初我们也采购了国内优秀的摄像机品牌Z CAM的8K摄像机E2-F8,开启了新一轮8K微纪录片的创制。前几日,小米公司推出了其首款支持8K视频拍摄、拥有一亿像素镜头的新款手机小米10 PRO,我们也在第一时间入手尝鲜,希望能够感受拥有最新技术的国货精品带来的体验。当然,我们是一家拥有专业超高清制作能力的公司,我们也希望了解,这些国造8K产品,是否能够担当重任,能够和我们一直信赖和使用的国外顶尖8K产品媲美,能否满足高质量8K内容制作的影像要求;而作为5G移动端的视频拍摄和直播载体,具备8K摄像能力的5G手机是否真能如广告所言那么“美好”,我们还是想通过实战测试,用事实说话。

一、对比测试的思路

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首先说明一点,我们不是广电实验机构,也不想去做标准、极端环境的指标测量,我们在意的是不同8K设备的实战表现。我们秉承客观公证的理念,无论测试结果如何,如实描述。

以上这段话,翻译一下就是,我们没有钱搭建专业的测试环境和配置足够好的测试设备,最专业的测试设备就是吴建国老师友情支持借给我们的一块DSC Labs的ChromaDuMonde 28R摄像机测试卡,但我们手上也没有暗室和足够好和亮的光源。当然,我们不是为测指标,我们就是想比较一个实际环境下的拍摄效果,简单说,我们做正常8K节目,够不够用,好不好用。

参与本次比较的,共有四款8K拍摄产品,都是我们自己的家当,不是测试机。我们没有进行复杂的调校,尽可能保证相同条件下的原汁原味,当然最终结果可能带有偶然性,有的结果也确实出乎意料,但大体上,也符合我们的专业知识和预期,我们也会根据结果进行分析。

当然,毕竟是比较,就会有区别,我们也希望和各个厂家合作伙伴依然保持良好的关系,我们欢迎大家加入探讨,如果有不开心的地方,略过就好……

 这四款8K拍摄设备分别是: 

1、RED HELIUM 8K S35

我们的“旧爱”……这是我们一款日常8K拍摄的主力机型,S35画幅,合适的景深,不俗的画质,非常容易适配各种S35镜头。

2、Z CAM E2-F8

我们的“新欢”……其实HELIUM已经足够小巧,但是没想到国造干出来一个更小的。最重要的,画质出众(这个在后面评测中具体表现)。虽然无法实现50P 8K拍摄,但是我们在做微纪录片拍摄时对导演和摄像老师提出了细致(非分)的要求,避免晃动和快速运动镜头,所以即便在很近距离坐在75寸8K电视前观看,也不觉得有什么问题。很多人会纠结于8K必须高帧率,我们也承认这一点,但是性价比在那儿呢,我们不能苛刻要求厂家,所以只能先苛刻一下自己……

3、小米10 Pro

小米新旗舰,具体配置特点请看小米官网,这里不赘述了,王牌当然就是1亿像素摄像头。我们拿到它也没几天,试了试各种功能,也作为外拍各种日常操作,手机看当然不错,但是我们也更期待真8K屏幕下的表现。

4、三星GALAXY S20 5G

市面另一款支持8K视频拍摄的手机。配置6400万像素摄像头,同样具备强大的细节捕捉能力,是目前三星智能手机中拍摄视频分辨率最高的。

我们重点是想考察这两款国产8K设备Z CAM E2-F8摄影机以及小米10 Pro 手机的真实表现,当然,对于结果我们自己也是非常感兴趣。

二、测试方法

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 1、基本流程介绍  

每款设备都采用机内设置的最高质量拍摄,经过后期达芬奇平台调色后,在4K HDR广播级监视器以及TCL的75寸8K电视75X10上进行画面主观评价。

这里先解释一下,为什么不是看摄像机直出画面而是过调色平台,首先这些8K设备都没有8K原生(基带)信号直出的接口(如SDI或HDMI),只能用文件方式才能在调色平台输出看到画面;另外,由于不同设备定位区别,有的设备支持RAW格式,有的设备是H.265编码,相同格式下码率也可能不同,所以以最终结果论,我们也考虑按照我们制作的流程习惯,通过达芬奇调色尽可能把影像的能力施展出来,再以最后结果来评价。所以也可以说,虽然比较的是摄像机,但实际上我们看到的结果来自于一整套8K制作的流程。

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测试现场照集锦 ↑

本次我们主要评价几个主要的画面因素,分别为:

(1)清晰度,即画面的解像力分辨率如何,细节能否清楚呈现;

(2)颜色还原,特别是肤色还原;

(3)动态范围,HDR高动态范围是4K/8K新增的重要因素,我们主要考察画面的高亮度的区域是否过曝,暗部层次是否分明;

(4)噪点控制,画面是否干净,特别是暗部,以及弱光下画面的整体细节表现;还包括由于曝光不足在后期提升亮度后,噪点反应的情况。

 2、测试内容和方式 

(1)清晰度评测

2台8K摄影机采用相同的镜头(佳能35mm F1.4定焦镜头),2部手机采用标配后置镜头。

由于这几款设备的感光元件CMOS的规格不同,镜头等效焦距不同,手机镜头的焦段可能也不同。所以为了便于比较,我们尽量在构图时保持一致的取景范围(以测试卡为中心,左右两边卡住相同参考物)。

(2)颜色还原及动态范围

为了测试最大的宽容度范围,摄像机采用LOG/RAW格式拍摄,手机使用默认色彩和参数。对拍摄的图像进行统一调色后,对其颜色分布情况进行描述,给出制作过程中的调整建议。

我们使用达芬奇调色平台进行以下调整,使每个画面都达到相对一致且自身最佳的效果,调整步骤一致但参数不严格统一,不影响最终的评价。

所有图像首先基于DSC标准测试卡,仅调整了四项参数以获得相对的基础效果(思路有一些类似一级校色的方式):

A、对DSC测试卡灰阶部分进行统一的亮度调整,以接近96为黑底,接近512为中心,接近1023为白点。

B、基于测试卡调整白平衡,保证平衡点控制在矢量图中心坐标点。

C、色彩饱和度,我们基于R红色矢量点(R区田字格)作为参考点进行调整(实测发现各机型青绿色部分偏差较大)

D、调整色彩相位,保证DSC测试卡的基准肤色相位指向矢量图肤色参考线附近。

(3)暗部噪点

基于画面主观评价。

(4)果冻效应

拍摄旋转电风扇,基于旋转叶片的扭曲程度进行效果主观评价。

 3、设备参数 

在设备设置方面,专业摄像机我们在全部测试过程中,都只用基准感光度ISO(Z CAM E2-F8基准感光度ISO400,RED HELIUM S35 8K基准感光度ISO500;手机方面,小米10 Pro在8K视频拍摄时支持专业设置模式(但个别项目如ISO被锁定在AUTO),三星S20 5G则在8K拍摄时全程自动模式。

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小米10 Pro手机拍摄8K时支持专业菜单设置 ↑

全部采用机内最高录制标准,Z CAM E2-F8为500Mbps的H.265编码(8K RAW格式目前在开发阶段),RED HELIUMS35 8K选择RAW格式,小米10 Pro采用100Mbps的H.265编码,三星S20 5G则为80Mbps的H.265编码。

 具体录制规格:

(1)Z CAM E2-F8: 7680*4320 25p H.265 500Mbps z-log2

(2)RED HELIUM S35 8K:8192*4320 50p RAW 2160Mbps

(3)小米10 Pro :7680*4320 30p(唯一帧率) H.265(可选H264或H265)100Mbps 默认伽马曲线

(4)三星S20 5G :7680*4320 24p(唯一帧率) H.265(8K唯一编码) 80Mbps  默认伽马曲线

 几点解释:

(1)手机端都采用H.265编码,小米30P帧率100Mbps码率,三星24P帧率80Mbps码率,由于帧率和码率成正比,所以简单计算可以得出,二者单帧平均码率相同。

(2)互联网平台的视频对于帧率并没有非常严格的规定,而广电目前要求是25P、50P等,如果手机拍摄的素材想用于广电节目制作,需要经过后期处理(格式转换)。

ZCAM的8K帧率最高支持30p,4K帧率最高支持60p,8K测试时我们选择为25p。而RED HELIUM S35 8K可以支持8k 50p。

(3)RED HELIUM S35 8K的8K分辨率为电影8K规格,比16:9略宽,后期可以直接裁切为7680x4320的广电标准使用。

(4)由于不同摄像机硬件、设计和缓存等差异,在记录时:Z CAM E2-F8可以一直录制直至卡满,且可以手动设置分片时长;RED HELIUM S35 8K在文件大小达到4G时会自动分割文件;小米10 PRO在8K录制时达6分钟便自动停止;三星S20 5G则是在文件大小达到4G时会自动分割文件并继续录制。对于单条视频记录时长限制,如果是短片拍摄影响不大,如果有单镜头长时间录制要求, 如访谈、体育或综艺现场,则需要注意,另外对于DIT素材管理和后期素材查找,会有一些影响。

三、测试比较与分析

UHDA

(图片由于播放渠道可能产生压缩,效果仅供参考,不能完全代表实际影像水准。)

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左上-Z CAM E2-F8;右上-RED HELIUM S35 8K

左下-小米10 Pro;右下-三星S20 5G

上图为调色后的画面,每个画面右上角小图为机内录制的未经过后期调色的画面。(解释:专业摄像机由于采用了RAW或者LOG对数模式拍摄记录,未经过调色前的画面看起来会比较灰,类似于照相机拍摄的RAW文件,都是需要经过后期调色后才能输出最高质量效果。)

调色的基本思路是还原自然反差和颜色,没有做降噪和锐化,以避免对画面的清晰度和信噪比产生明显影响。

 1、清晰度比较(正常亮度的布光环境下)

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左上-Z CAM E2-F8; 左下-小米10 Pro

右上-RED HELIUM S35 8K;右下-三星S20 5G

我们选择了最新版100元人民币作为主观评判参考依据,是因为其纹理细节非常丰富,拍摄时确认将焦点保持在人民币上。

为求尽量公平,上图是在放大系数一样的情况下裁切出来的局部图像。

同样8K的分辨率下,

(1)E2-F8细节清晰度呈现最好。

(2)RED HELIUM S35 8K拍摄的画面不锐,但是可以看到有细节。

(3)小米10 Pro的细节表现非常好。

(4)三星S20 5G涂抹感较强,相比较而言清晰度不够高。

以下为进一步放大局部以确认细节。

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左上-Z CAM E2-F8; 左下-小米10 Pro

右上-RED HELIUM S35 8K;右下-三星S20 5G

进一步同比例放大画面,可以看到E2-F8所拍摄的画面中,人民币上领子和数字清晰可见。RED HELIUM S35 8K略微模糊。手机基本很难确认字迹内容,小米10 Pro勉强可以识别,三星S20 5G基本很难分辨。

这里需要解释一点,RED HELIUM S35 8K使用的是RAW格式进行记录,而其他设备都采用H.265的压缩编码。RAW格式在记录时,基本不对画面细节进行处理,没有锐化细节或者降噪等环节(提供最大信息,全部交给后期),所以数据量非常之大;而H.265为了降低数据量,需要对画面进行压缩,而其中比较常见的手段是通过锐化来增强轮廓边缘,使得画面更加锐利,主观看起来更加清楚,而数据压缩会损失很多高频细节,但是噪点恰巧也属于高频细节,所以压缩实际可能同时失去噪点和细节,反而让一些原有的噪点变得不明显。当然,压缩所产生的副作用,会使得后期的处理变得难度增大,如果想精益求精的高质量创作,后期老师肯定是希望前期保留的细节越多越好,经过后期加工后再进行最终的压缩,才能获得最好的观看效果。

所以,我们单独对RED HELIUM S35 8K的做了一点锐化,效果如下:

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左上:RED HELIUM S35 8K锐化前;

右上:RED HELIUM S35 8K锐化后;

下:锐化带来的伪像