mercredi 18 janvier 2012

Le format vidéo du Canon 5D Mark II



Le format vidéo du Canon 5D est un format 1920x1080 pour la HD et VGA (640x480 pixels, 30 im/sec).En ce qui nous concerne on s'occupera seulement du format HD car je connais peu de personne ayant acheté cet appareil pour travaillé en VGA.

1. Le HD de Canon :

On a un format HD de 1920x1080 au format H264 (MPEG-4 AVC 44 Mbit/sec) qui sert de base à L'AVCHD (Advanced Video Codec High Definition) avec un échantillonnage  4.2.0 8 bits. 

Voici un excellent article de Eric Ramahatra sur ce format. 

J’entends trop souvent de conversations et à priori sur la qualité du format H264 utilisé par les DSLR alors un petit point pour y voir plus clair ne ferait pas de mal.
Tout d’abord le h264 est un format de compression. Il s’agit plus precisemment du Mpeg4 part 10, ou encore Mpeg4 Avc (d’où le AVCHD qu’on entend si souvent).
Comme c’est un format de compression (la manière de compresser les données), il lui faut un format d’encapsulation (le format du fichier qui va servir à contenir vos données).
Le H264 peut être « wrappé » dans un fichier .mp4, ou .mov etc… peut importe.
Alors maintenant le mythe en vogue: c’est du H264, c’est très compressé, donc de mauvaise qualité.
Ceci est totalement FAUX et nous allons le démontrer.
Si on devait faire simple, Les fichiers .rar sont plus compressés que les Zip… Cela fait-il des .rar des fichiers de moins bonne qualité ? Absolument pas, par ailleurs le Rar comme le Zip sont des formats non destructifs.Il n’est donc question que de la qualité de l’encodeur/décodeur et non du fichier encodé.

Règle numéro 1: Ce n’est pas Parce qu’une donnée est plus compressée qu’une autre qu’elle est de moins bonne qualité.
Certes le H264 est une compression destructrice mais voyons de plus près ce format et mesurons concrètement les pertes, ensuite nous pourrons juger de sa qualité. Pour information, à débit identique (ex: 9Mbps), le H264 est au moins 2x meilleur que le Mpeg2 (qui lui est moins compressé). Ou alors si on raisonne inversement, il fournit la même qualité que le mpeg2 pour un débit 2x moins élevé.

                               
Gain entre la compression mpeg2 vs h264.

Echantillonage

Le h264 supporte les échantillonnages de 8 à 14bits YUV 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0 en fonction des profiles utilisés (3.1,4.1,etc…) et pour couronner le tout, le débit maximum supporté est de 960Mbps. Le h264 peut être également utilisé en « LossLess ». En résolution spatiale les Macro Blocks vont de 4×4 à 16×16.
Passons aux choses concrètes.
Pour les DSLR, l'échantillonnage est en 4:2:0 8bits et le débit entre 40 et 45Mbps (1080p25).
Que cela représente-t-il par rapport à un échantillonnage plus élevé à 4:2:2 ?
La mesure de qualité sera faite en calculant le PSNR (Peak Signal To Noise Ratio) des signaux à différents débits entre un échantillonnage 4:2:0 et 4:2:2.
Le PSNR permet de quantifier la dégradation engendrée par une compression. Elle est mesurée en dB. Un PSNR d’une certaine valeur peut être excellent pour une image et dégueulasse pour une autre. Par contre un PSNR élevé est meilleur qu’un autre plus faible pour la meme image. Il en découle donc qu’un PSNR calculé pour 2 images différentes n’ont aucune corrélation.
(Vous pouvez utiliser MathLab pour calculer les PSNR.)

                                 
Ahah, surprise ? On peut remarquer que jusqu’à 80Mbps il n’y a quasiment aucune différence entre du 4:2:0 et du 4:2:2. A 200Mbps il y a 1dB d’ecart soit un gain de 25% (attention le dB a une échelle logarithmique !)

Règle numéro 2:Le 4:2:2 n’est pas systématiquement meilleur que le 4:2:0. (il y a une autre façon de le démontrer typiquement si la résolution n’est pas la même, où on peut voir que le 4:2:0 est meilleure en 1080p qu’un 4:2:2 en 720p par exemple)

Quantification

Et qu’en est-il si on passe la quantification de 8bits à 10 ou 12 ?

                               

Entre 38 et 80Mbps, il n’y a aucune différence perceptible entre une quantification 8bits,10 et 12. A partir de 120mbps un léger écart se creuse et au delà de 160Mbps on atteint les limites du profile 8bits. A qualité identique on économise facilement 5% voire 20% du débit.

Règle numéro 3: 10bits ou 12bits ce n’est pas forcement meilleur non plus.
Vous remarquerez ici que je n’ai mentionné nulle part si les sources sont entrelacées, progressives, et leur résolution: cela ne change rien au calcul car la dispersion est linéaire.
Dans l’absolu, ce léger gain de codage sur 2 bits supplémentaires permettra d’avoir moins de « Banding » donc des dégradés plus lisses, des contours de diagonales moins aliasés et un bruit moins présent. Mais c’est mathématique: le gain est négligeable aux débits qui nous intéressent.

Conclusion

1. Ce n’est pas par hasard que Canon encode les vidéos à 40Mbps. C’est mathématiquement la plage où se confondent qualitativement 4:2:0 et 4:2:2 ainsi que 8bits vs 10bits.

2. Le H264 est un excellent format surtout aux débits fournis pas les DSLR. Seulement c’est un format qui demande énormément de ressources aux NLE et c’est pourquoi il est plus adapté à la diffusion qu’au montage, raison pour laquelle les conversions vers du AppleProRes 4:2:2 sont courants. Ce n’est pas pour gagner en qualité mais en souplesse de travail lors du montage. Enfin je parle pour FCP, car sur PC avec Premiere Pro le format natif est supporté en temps réel…! Et tous les softs de Color Grading (Color, Scratch, Redgiant…) travaillent en 4:4:4 16bits flottants en interne donc il n’y a pas plus de pertes que les pertes de compression que vous avez à la source !


Mais le H264 de Canon est un peu moins compressé que la normal, ce qui signifie que certains logiciels de montage, lors de sa sortie en 2008, ne le reconnaissaient pas. Pour le son on a un encodage PCM (16 bits, 48 KHz).
 

Un format parfait pour tourner des films, des pubs, des documentaires etc... mais qui sera a fuir pour un tournage de bonne qualité sur des fonds verts ou chroma key.
Le format d'échantillonnage 4.2.0 n'étant pas assez définit en couleur pour nous apporter la souplesse du 4.2.2 ou 4.4.4 pour les incrustations.

Remarque :
Avec le firmware 2.0.4, on a la possibilité de filmer en 24 et 25 i/s ce qui simplifie grandement la post-production des rushes du 5D, on est plus obligée de transcoder a partir du NTSC comme avant. Mise a jour Canon 5D.

Ce que l'on doit retenir, c'est que ce format l'H264/AVC est plus efficace que les anciennes compressions comme le H261, MPEG-1, MPEG-2 ou le MPEG4-4 Part2/ASP.
On y retrouve une compensation de mouvement sur plusieurs images de références déjà codées en jouant sur 7 tailles de blocs différentes qui permet une segmentation très précise de zones se déplaçant. On combinera une compensation de mouvement pondérée pour améliorer les transitions d'images dûent à des flashs ou des fondus entre les scènes, une prédiction spatiale sur les blocs voisins etc.... ce qui permet à H264 d'être un format compressé donnant de très bon résultat pour un enregistrement sur carte ou disque, qui sera réalisable rapidement par le processeur Digic IV de l'appareil.


Mais pour le montage cela nécessite un processeur très véloce et une configuration machine puissante pour le traiter et surtout, ce format est incompatible pour une précision à l'image près du fait des GOP (group of pictures) du signal. D'où l’intérêt pour le monteur de transcoder l'image lors de l'acquisition en Proress 422 ou Proxy pour pouvoir monter sur des machines moyennes comme un Imac avec 8 Gigas de mémoires vives (de nombreux utilisateurs, on remarqués des changement notoire en changeant la mémoire de 4 à 8 Gigas et surtout une carte graphique Open GL qui soulage le processeur et la mémoire pour travailler.
Voir leçon sur les formats vidéos ou sur le site du repaire pour plus de précision sur le format H264 lien. Ou bien l’excellent article en anglais de nos amis de Image Communication.

2. Stockage des rushes, une problématique :

Du fait de l'encodage H264 qui s'adapte aux images et à leur complexités, l'appareil 5D peut fournir des flux de données oscillants entre 39 Mbit/s et 52 Mbit/s (suivant la quantité des détails fins à reproduire).
On est au double de l'AVCHD qui est de 25 Mbit/s (comme le HDV d'ailleurs), ainsi 15 secondes d'images occupera environ 80 Mo sur la carte vidéo, pour finir le calcul on aura pour 5 minutes de rushes un poids de 1,6 Go, ce qui nous donnera 12 minutes de vidéo pour une carte de 4 Go.
Pourquoi on parle de 4 go alors qu'il existe des cartes de 32 Go, parce que c'est cartes sont formatées en FAT 32 et donc la taille maximale d'un fichier sera de 4 Go..

Si on enregistre 45 minutes de vidéo sur une carte de 16 Go, on aura au minimum 40 Go lors du report de cette carte sur notre disque dur suivant le format utilisé pour décompresser nos rushes (encore plus avec du Proress 422 et moins avec du Proress Proxy).

Remarque :
Le Proress 422 est un format qui permet de poser des effets, des titres, de faire de la correction couleur sans dégrader le signal.
Le Proxy lui est un format qui permet de faire une maquette de montage puis ensuite, on conformera notre montage avec le Proress 422 pour la sortie.
De nombreuses questions m'ont été posées sur le format Proress 444, qui lui est plutôt destiné pour des rushes qui ont été tournés avec des caméscopes professionnels comme la RED ou des Betacam Numériques qui ont à la base des signaux qui traitent la luminance et la couleur avec un maximum d'informations ( 444 ou 422). 


Les personnes débutant en montage ont tendance à le faire dans les formats Proress 444 ou Proress HQ, comme le format des rushes à la base n'est pas assez définit pourquoi utiliser ces formats, ce qui ne gêne en rien pour la suite au niveau du montage, quoique vu le poids des fichiers si quand même, mais dans tous les cas vous n'améliorerez pas votre signal pour autant... 

3. Entrelacé ou progressif telle est la question?

Comme on a pu le voir le format du Canon 5D Mark II délivre un signal progressif le fameux 1080p (p de progressif) et en 25 images par secondes.

Donc suivant la finalité de votre film (diffusion TV, DVD ou internet), vous devrez convertir votre montage dans un format spécifique :
  • PAL 4/3 720x576 pixels 25 im/s entrelacé.
  • PAL 16/9 1080x576 25 im/s entrelacé.
  • HD 1980x1080 pixels entrelacé pour la TV.
  • HD 1980x1080 pixels progressif pour l'internet.
  • H264 progressif pour l'internet en 25 im/s.
  • MPEG 2 PAL 25 im/s progressif ou entrelacé pour les DVD
  • etc...
Comme on peut le voir, il y a une floraison de formats. Et souvent,  on sera amené à faire plusieurs exports dans différents formats.

On devra gardé un fichier de référence appelé Master, qui sera au format du montage (soit au format des rushes ou au format Proress 422 si rushes optimisés). 

Remarque:
Lors de l'export final toujours vérifié si dans les préférences de FCP, vous êtes en lecture : Utiliser un média original ou optimisé.




Ceci est déterminant pour l'export du fichier final, car si vous êtes en Proxy vous aurez une qualité inférieur dû au fait qu'il utilisera le Proress Proxy au lieu des fichiers originaux ou optimisés.

4. Le fichier final :
 
Le master qui sera un film de référence pour la conversion final est une étape souhaitable pour garder une trace du film au meilleur format, celui du montage dans FCP X.

Pour arriver à nos fins de nombreuses solutions d'encodage sont possibles (section partager du logiciel), soit avec FCP X mais on a des possibilités de réglages limités en sortie, soit Compressor qui nécessite un apprentissage et une connaissance du signal car on peut jouer sur la taille de l'image, choisir son débit (important pour la qualité finale), changer de entrelacé à progressif avec JES Desinterlace qui est un logiciel rapide et efficace pour désentrelacer une vidéo.etc.... 


Autres pages :

Les formats vidéos comment ça marche?
Free Template : Simulateur viseur appareil photo.
Templates FCPeffects.
Le format vidéo du canon 5D.
Les préférences d'importation de FCPX.
Les bases du montage dans FCPX.
Les formats vidéo : le MXF.

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19 commentaires:

  1. Merci pour ton blog de qualité. vraiment top !

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  2. Salut Fred !

    Très heureux de te retrouver..... Je reconnais ici ta qualité et tes compétences professionnelles. Bravo pour ton blog et tes tutos. voici mon adresse fred.perrin-chapet chez laposte.net au plaisir de se retrouver

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  3. Merci pour les super conseils !CONTINUE !

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  4. Super article qui éclaircit pas mal de points.
    Une petite question: j'ai sûrement raté une étape, je suis assez novice dans tout ce qui est codec, mais quel est le format idoine pour monter sur Premiere Pro? (sur imac 4g mémoire vive, bientôt 8)

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  5. Si Premiere travaille en Proress utilise le... tout mais pas en format d'origine qui sont des formats qui demandent beaucoup d’énergie au processeur.

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    1. Merci pour ces infos trés instructives et pour la qualité du blog .

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  6. Bon article, mais il est cependant totalement contradictoire de dire :
    "C’est mathématiquement la plage où se confondent qualitativement 4:2:0 et 4:2:2 ainsi que 8bits vs 10bits"
    pour dire plus loin
    "Le format d'échantillonnage 4.2.0 n'étant pas assez définit en couleur " ... qui sera a fuir pour un tournage de bonne qualité sur des fonds verts ou chroma key."

    Cqui a déja fait des incrust avec du VRAI 10 bits en 4.2.2 ne peut accepter cette comparaison,
    du 4.2.0 en 8 bits compressé en inter frame ça n'as absolument rien a avoir en terme de qualite.
    et c'est également valable pour l'étalonnage ... car on fait souvent desselections en incrust, donc faibles avec du h264

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  7. Re-remarque : beta num c'est du 422, pas du 444
    le Pro res 4444 (oui ya 4 quatre) a le gros avantage de stocker une couche de transparence. c(est ça le quatrieme 4).
    Il est donc très utile en post pour pour ça, et en 10bits
    Laissez donc tomber les codec "animations "et "8 bit sans compression"
    pour le Pro Res4444, bien meilleur et plus légér

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  8. Qui peut me dire pourquoi avec le 5D markIII E1 n'est plus le bon moyen pour dé-rusher avec final cut ?

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  9. salut moi c est boguhet serge de la cote d ivoire je veux regler ma 5d mark 2 CANON COMMENT LA REGLER SUR DES TOURNAGE DE NUIT COMME DE JOUR MERCI

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  10. donner moi le cite ou je peux avoire toute la documentation de la 5 DCANON MARK2en Français pour que je puisse regler ma 5 D CANON JE SUIS UN DEBUTANT

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  11. Bonjour Serge, je t'ai répondu sur le forum du site : http://www.videoeffectsprod.fr/forum/Regler-le-5D-Mark-II-pour-un-debutant_m176617.html?start=0#message

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  12. Bonjour à tous,
    Bon voilà mon problème: je sais bien que le h264 n’est pas un format de montage mais de compression or comme je n’ai pas le temps de convertir tous les rushs ni même l’espace disque nécessaire de le faire, très tôt j’ai tenté le montage directement en h.264 sur mon imac de 3,4 Ghz et 12 Go de mémoire. J’ai compris que certains raccords faisait des sautes en lecture en lecture normale mais pas en image par image et surtout à l’export c'était nickel. Vaut mieux choisir le pré-réglage apple TV si on ne veut pas d’artéfacts. Bref tout allait bien dans le meilleur des mondes jusqu’à ce que je lance un petit nettoyage de disque il y a quelques jours et depuis plus rien ne fonctionne comme avant. L’aperçu des rushs dans le visualiseur est systématiquement saccadé. L’aperçu du montage est pixélisé et en plein écran reste figé sur la première image dès qu’on le lance et sur la dernière quand on l’arrête alors qu'avant j'avais la qualité optimale des rushs. Les exportations même en Apple TV sont aléatoirement de très mauvaises qualité quand il ne reste pas sur la timeline d’images ou de sons fantômes… C’est vraiment la tuile. Je n'ai pas touché aux réglages je fait comme d'habitude. Maintenant je suis obligé de passé ma timeline en pro res à la fin. Je suis obligé de faire deux exports puisque c'est l'apple TV qui m'interesse. Je perds énormément plus de temps et de productivité. Quelqu’un aurait une piste d’où cela pourrait-il venir ?? J'ai utilisé Magican, je suis sûr que c'est lui qui a foutu la m****.
    Merci infiniment à qui saura m’aider.

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  13. Bonjour,

    Mais si le H264 de base est lisible par l'ordinateur, l'encodage en protes n'est pas obligatoire? Et pour l'étalonnage peux on le faire directement par le H264 ou est t'il mieux de passer par les protes?
    Merci!

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  14. Bonjour, en effet il est tout à fait possible de travailler en H264, mais comme je le dis, le H264 est un format GOP (groupe d'image), une seule bonne toutes les 12 images... donc l'étalonnage va forcément dégradé l'image qui n'est pas visible à l'oeil nu... si la finalité du montage est Youtube, aucun soucis vous pouvez travailler en H264 directement.

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  15. Beaucoup parlent de l'image plate, du cinestyle, il est donc vraiment inutile d'avoir se profil, il est préférable de tourner en mettant comme option sur l'appareil, la saturation voulue, le contraste... et donc limiter la post-production du H264?

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  16. Le problème d'une image standard avec un réglage pour chaque image vous n'avez droit à aucune erreur au tournage sinon la case étalonnage sera obligatoire pour rattraper une erreur de balance des blancs par exemple. les écrans des boitiers ne sont pas très fiables.... Si on travaille avec 2 caméras il faudra obligatoirement étalonner car rares sont ceux qui arrivent à une image parfaite en colorimètrie entre les 2 boitiers... etc.... d'où l’intérêt d'un style style neutre qui permettra de corriger et surtout du fait du H264 de garder un maximum de dynamique à l'image. Un exemple, si les noirs sont collés, il sera impossible de rattraper les détails dans ceux ci comme pour les blancs. Aujourd'hui, la vidéo est accessible à tous mais comme pour le son, vous ne pouvez concevoir un film sans mixage? c'est pareil pour l'image, tous les films du cinéma passent par cette étape car elle apporte beaucoup à la narration, elle donne un style, une ambiance etc... Mais bien sûr chacun fait ce qu'il lui plait....:) et suivant ses propres moyens.

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