LES CAMESCOPES SONY CINEMA 4K LE PXW-Z100 ET LE FDR-AXI
CAMESCOPES PROFESSIONNELS SONY CINEMA 4K
PXW-Z100 4K & FDR-AXI
Noël est passé et certains d'entre vous ne s'en sont sans doute pas rendu compte, mais nous avons basculé dans une nouvelle ère techno-féerique.
Lorsque l'on tape aujourd'hui le mot magique "4K" sur Google, on tombe d'emblée sur les nouveaux téléviseurs qui offrent 4 fois plus de définition que ceux qui, jadis, affichaient fièrement l'ancien mot magique déchu : "HD".
Il manque souvent une petite introduction, indiquant par exemple l'unité : qu'avons-nous donc quadruplé ? Des octets, des photons, des pixels... ?
La réponse est multiple, car elle dépend du contexte dans lequel le terme est utilisé :
- – dans la sphère de diffusion (moniteurs, projecteurs...), il s'agit de pixels ; comme l'image requiert des primaires rouges, vertes et bleues, il s'agit d'afficher 4K en rouge, 4K en bleu et 4K en vert, soit 4096 x 2160 pixels (ou environ 8 millions de pixels) multipliés par 3, soit, en tout, 24 millions de sous-pixels sur l'écran ;
- – dans la sphère de captation (les caméras), lorsqu'il s'agit d'un monocapteur CMOS (ou parfois encore CCD), le terme 4K désigne la totalité des pixels présents sur le capteur, à répartir entre ceux qui sont spécialisés pour capter la composante rouge, puis verte et enfin bleue ; en d'autres termes, dans ce cas, nous allons quasiment diviser la définition 4K 4096 x 2160 par 3 !
Pour reconstruire mathématiquement un seul pixel couleur sur un écran 4K, il faut donc au minimum 3 sous-pixels sur un capteur de caméra, soit 24 millions de sous-pixels.
Une image 4K et Ultra-HD (Quad HD) par comparaison avec une image SD et HD (1900 x 1080).
Dans le milieu professionnel, pour éviter toute confusion des termes (souvent relayée par le marketing des marques), on préfère donc appeler "photosite" la plus petite unité sensible présente à la surface du capteur dans la caméra, par opposition au pixel couleur qui sera ensuite affiché à la diffusion.
Une caméra 4K "parfaite" serait donc dotée :
- - d'un mono capteur de 24 millions de photosites (répartis entre les R, G et B) ;
- - d'un tri-capteur 4K (3 capteurs 4K, chacun spécialisé en R, G et B).
Comme nous ne vivons pas dans un monde parfait, les constructeurs proposent des compromis, en utilisant par exemple des monocapteurs à mosaïque Bayer, qui reconstruisent une information couleur sur la base de 4 photosites G, R, G, B, décalés dans l'espace.
Répartition des filtres couleurs en mosaïque de Bayer.
Les caméras qui utilisent un monocapteur 4K sont donc des caméras de compromis (comme les appareils photo). Mais il est important de souligner que lorsque l'on aborde la qualité d'une image, le paramètre "définition" ne vient pas nécessairement en tête. Ainsi, la dynamique (ou capacité de restituer le contraste d'une scène) et la colorimétrie (la palette de couleurs restituées) sont trop souvent laissées de côté par le marketing, alors qu'elles sont primordiales !
Il y a déjà plusieurs années, les premières caméras 4K ont fait leur apparition dans le domaine du cinéma numérique avec des capteurs grands formats type Super35mm (24 x 17 mm), et notamment la Red One.
Les Sony F55 et F5 (testées) appartiennent à la nouvelle vague des caméras "grands capteurs" : nouvelles sensibilités, nouveaux traitements de bruit, nouvelles vitesses, démocratisation du RAW et des courbes de gamma intelligentes.
Qu'en est-il des caméras destinées à la cible télévisuelles, celles des petits capteurs (1/3', 1/2') ?
Depuis le mois d'octobre, Sony a présenté ses deux armes semi-pro en dessous de 7 000 € : la Z100 et sa petite sœur la AX1.
Sony FDR-AX1 UHD et PXW-Z100 4K.
La sphère des téléviseurs a également accouché d'une version 4K adaptée à la haute définition : "l'Ultra Haute Définition" ou Quad HDTV, soit 4 fois la définition 1920 x 1080 :
Bref, les pro vont acheter des écrans 4K (4096 x 2160) et le grand public va acheter des écrans U-HD (3840 x 2160), présentant des définitions et des ratios hauteur/largeur légèrement différents. Ce qui permet sans doute de vendre plus d'unités...
Le nouveau mot magique : 4K !
FDR-AX1 UHD | PXW-Z100 4K |
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- Ultra-HD en 3840 x 2160 px à 60 fps @150 Mbps - taille capteur : 1/2.3" 18,9 millions de photosites (M)(total), 8,8 M (effective) - 1-60p - Codec XAVC-S : 4:2:0 - interframe (GOP) sur 8 bits - Zoom équivalent 35 mm : 30-600 mm - LCD 852 x 480 pixels - Support XQD - HDMI 4K mise à jour 2.0 à venir - Prix : environ 4 500 € TTC |
- 4K (4096 x 2160 px à 60 fps @450 Mbps) - taille capteur : 1/2.3" / 18,9 millions de photosites (M)(total), 8,8 M (effective) - 1-60p - Codec XAVC : 4:2:2 – intra frame – sur 10 bits - Zoom équivalent 35 mm : 30-600 mm - Support XQD - HDMI 4K mise à jour 2.0 à venir - Prix : environ 6 000 € TTC |
XAVC-S : MP4 (4:2:0, 150 Mbps, 4K 3840 x 2160/60p) XAVC-S : MP4 (4:2:0, 150 Mbps, 4K 3840 x 2160/50p) XAVC-S : MP4 (4:2:0, 60 or 100 Mbps, 4K 3840 x 2160/30p) XAVC-S : MP4 (4:2:0, 60 or 100 Mbps, 4K 3840 x 2160/25p) XAVC-S : MP4 (4:2:0, 60 or 100 Mbps, 4K 3840 x 2160/24p) XAVC-S : MP4 (4:2:0, 50 Mbps, HD 1920 x 1080) AVCHD : m2ts (4:2:0, up to 28 Mbps, HD 1920 x 1080) |
- XAVC VBR en 4:2:2 sur 10 bits en MXF - 4K (4096 x 2160), QHD, ou HD (1920 x 1080) - 50p or 60p - 4:2:2 - Intra-frame - 10-bit recording in MXF file format - jusqu'à 500 Mbps selon cadence et définition (64 Go = 4K 25p approx. 25 mn) |
En bref, l'AX1 perd 200 pixels en horizontal, perd le 4:2:2 pour du 4:2:0 et reste en 8 bits... tandis que la Z100 qui produit du Full 4K avec un codec robuste intra-image sur 10 bits pour le montage, pour 1 500 € de différence.
Pour évaluer ces caméras, effectuons un comparatif rapide avec leur grande sœur Sony F5 qui coûte le double du prix de la Z100 et partage le même codec XAVC.
Entre la F5 et la Z100, c'est une question de nombre de photosites, de taille de capteur, de workflow, et de cible.
Sony F5 | Sony Z100 |
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Prix : 13 000 € Capteur Mono CMOS S35mm de 1 à 120 images/s (i/s) |
Prix : 6 500 € Capteur Mono CMOS 1/2,33 de 1 à 60 i/s |
L'enregistrement de la F5 est limité au 2K/HD en interne jusqu'à 120 i/s, (et 4K RAW avec l'enregistreur optionnel R5), en 4:4:4 ou 4:2:2 sur 10 bits |
HD, Ultra-HD et 4K en 4:2:2 sur 10 bits pour la Z100 en 4:2:0 sur 8 bits pour l'AX1 |
Nous avions dans un précédent article détaillé la F5/F55. Découvrons à présent la Z100 en détail.
Plusieurs logos 4K sur le corps caméra permettent de ne pas passer inaperçu à l'extérieur ou pour les clients potentiels dans la concurrence du 4K...
Côté gauche | |
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Au-dessus du sigle "4K", la sortie casque |
- Les 3 bagues électroniques (sans butée) : iris, zoom, mise au point - Filtres ND - Focus Auto/manuel + Push Auto - Gain / Balance des blancs (A, B, Preset) - Shutter - Niveaux audio - Menu + molette - Boutons assignables + zebra/peaking |
Vue du haut : écran LCD et lecture des rushes | |
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- Mode d'affichage des vignettes (thumbnails) - Lecture - Accès au menu - Volume casque |
En ce qui concerne l'enregistrement, pas de SxS pour ces caméras mais du XQD qui permet de hauts débits pour des prix plus adaptés au marché semi-pro.
64 Go pour 400 € en XQD (Z100) à 1,2 Gbit/s et 800 € pour du SxS Pro+ (F55) à 1,5 Gbit/s
À l'arrière | |
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Cartes Flash | Connecteurs I/O |
2 slots XQD / 1 slot SD | Y Pb Pr / HDMI / HD SDI / TC IN/OT USB |
Une prochaine mise à jour du micrologiciel (firmware) devrait permettre de connecter en HDMI 2.0 cette caméra en 4K à 50 ou 60p, qui est aujourd'hui limitée à du 25p ou 30p.
L'enregistrement audio permet l'exploitation de 4 pistes audio, avec par exemple les deux canaux internes (son ambiance ou son témoin) avec deux micros externes en XLR alimentés.
2 entrées XLR line/mic/mic +48 V | |
Réglage des niveaux Line, mic et alimentation phantom +48 V. |
Nouveaux menus façon PlayStation avec dégradés : idem F5/F55.
Première bonne surprise : les menus sont les mêmes que sur la F5/F55. Merci de l'effort d'homogénéité, ça en devenait fatigant de devoir retrouver ses repères selon la gamme dans laquelle on travaillait.
Deuxième bonne surprise : fin des PP, les "Picture Profiles". Tout est dans le même menu ; il n'y a plus de césure avec d'un coté le menu principal et de l'autre les réglages de l'image. On peut toujours exporter et importer ses préréglages, mais on reste au même endroit.
Dommage que le menu "System" soit tout en bas alors que le menu "Camera" est tout en haut : cela va nous contraindre à faire des kilomètres de "molette", mais on peut suggérer un rapprochement pour le prochain firmware.
Il est possible de tourner en 4K pour la Z100, et Ultra-HD + HD pour la Z100 et l'AX1.
La bascule PAL/NTSC est rapide, permettant de filmer pour n'importe quel client international, jusqu'au 23,98p.
Cadence d'image et international | |
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Lorsque le pays renseigné est "USA", les cadence NTSC à virgules apparaissent, ainsi que le 24p version US à 23,98p, qui n'a pas été implémenté dans le menu européen. |
En 4K, et notamment parce qu'il s'agit à la base d'un capteur 18 millions de photosites dont on ne conserve que 8 millions (les spécifications techniques ne disent pas pour l'instant quelle est la méthode : resize, line skipping...), la mise au point reste une opération délicate.
Nous avons donc besoin d'assistants électroniques pour nous aider à la mise au point et à l'exposition, à l'intérieur de la caméra.
Assistants électroniques à la mise au point / exposition | |
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Exposition Zebra à 50 % (gris 18 %) et zebra à 70 % (visages). |
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Peaking dans les yeux et sur la charte : Un contour couleur (ici rouge) apparaît sur la zone qui semble nette à la caméra (mesure du contraste). |
Le peaking et le zebra sont au rendez-vous, mais nous regrettons l'absence du pourcentage de luminance affichable au centre du viseur, qui permettrait de régler rapidement l'exposition sur un gris 18 % ou un visage en dehors du zebra. Cette option existe sur la PMW-200, il est donc d'autant plus étonnant de ne pas la voir dans les menus. Voilà une demande officiellement formulée pour les prochaines mises à jour du firmware !
Passons maintenant au test...
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- niveau de détail
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- Courbe de contraste (Gamma)
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- Saturation des couleurs (Matrix)
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- Un mode plus « fiction », avec une courbe de Gamma Cine et un matrix cinema
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- Un mode plus « TV » avec une courbe de Gamma REC709 et un matrix Standard
Mode d'image "Cinema"
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Mode d'image REC709
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Choix de la catégorie de Gamma: Cinema ou Standard REC709 |
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Courbe de Gamma "cinema" 1 ou 2 |
Courbe de Gamma "vidéo": ITU REC709 |
Matriçage "cinéma"
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Matriçage "Vidéo REC709": Standard
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Note sur les images de ce test: Les images sont toutes dans leur définition native, 4K ou HD, vous pouvez ainsi les afficher en plein écran en faisant un clic droit et afficher l'image.
Gamma
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REC709 |
Rendu "TV" - Rendu standard et peu contrasté
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Cinematone 1 |
Rendu "Cinema"
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Z100 4K
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F55 4K
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Sony Z100 / REC709+Matrix ON Standard |
Sony F55 / Log+S-Gamut à étalonner |
Définition 4K/HD
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Z100/AX1 mode 4K XAVC |
Zoom dans 4K |
Z100 en mode HD |
Zoom dans HD |
Canon 650D 5K avec Nikkor 50mm |
Zoom dans 5K Canon |
Sony F55 4K LOG avec Nikkor 50mm |
Zoom dans 4K F55 |
Voici l'image LOG de la F55 traitée en contraste:
et le résultat à l'oscillo:
Entre la Z100/AX1 avec son optique moulée, la F55 avec un Nikkor 50mm, et le Canon 650D avec un Nikkor 50mm, c'est la Z100/AX1 qui sort largement vainqueur du test de piqué.
Signal de contour (détail)
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Sensibilité
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0 db |
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27 db |
Comparaison / Exemple de niveau de bruit: Sony Z100 4K
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Z100 + 27 dB (+4 diaphs virtuels au-dessus sensibilité nominale)
Capteur 1/2,8 | Mono CMOS
Pleine ouverture (2.6) + 27 dB
Signal de sortie: entre 0 et 8%
Amplitude du bruit: +/- 8%
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F55 / 10 000 ISO Capteur S35mm | Mono CMOS
Pleine ouverture (1,8)
Signal de sortie: entre 10 et 35%
Amplitude du bruit: +/- 3%
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Tests en extérieur
Optique
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Grand Angle équivalent 30mm
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Téléobjectif équivalent 600mm
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Aliasing / Aberrations chromatique
s |
Détail ON / 0 |
Aberrations chromatiques et aliasing |
Courbes de Gamma
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Cinegamma
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REC709
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Détail ON |
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Aliasing / Piqué
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Détail ON : -50 |
Détail ON / 0 |
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Aliasing modéré à -50 dans DETAIL |
Fort niveau d'origine d'aberrations chromatiques et d'aliasing
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- pour corriger les aberrations chromatiques
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- pour diminuer l'effet d'aliasing
Colorimétrie: Matrix
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Menu Matrix |
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Matrix OFF:
une image désaturée en couleur pour plus de nuances douces et la possibilité d'étalonner.
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Matrix ON:
une image prête à être diffusée.
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Piqué 4K / HD
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4K 4096x2160 |
Zoom HD 1920x1080 sans perte dans image 4K |
Niveau de Bruit
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Niveau de bruit dans le ciel en plein jour... le 4K c'est beau, mais ça demande aussi un beau rapport signal/bruit...
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Fin de journée de tournage...
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Coucher de soleil en 4K... |
En plus de VLC et des autres lecteurs multimédias, plusieurs logiciels Sony savent relire les rushes 4K en XAVC :
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- Content Browser (téléchargeable sur le site de Sony)
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- Sony Vegas 12 (livré avec la caméra)
La plupart des logiciels récents savent relire du XAVC et du RAW Sony (Premiere CC, Avid Media Composer, Apple Final Cut Pro X, Da Vinci Resolve...).
La seule limite sera la puissance de votre unité de montage :
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- la quantité de RAM
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- la puissance du CPU pour l'affichage de l'interface
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- et SURTOUT la puissance du GPU sur votre carte graphique
i5 3,4 Ghz 4 cores / 4 Go RAM : je sature la capacité de la machine...
Note sur le montage: Notez que la Z100 travaille en AVC en mode INTRA - iframes only (pas de GOP, donc montage moins laborieux qu'avec un encodage long gop inter-images), alors que la AX1 travaille en AVC mode INTER (IBP Long GOP), ce qui va ralentir encore plus la post-production (soit le ralentissement de la machine de montage en tranvaillant avec les rushes natifs, soit en obligeant le monteur à convertir les fichiers dans un codec intermédiaire type DNxHD ou Prores).
D'un côté, nous sommes séduits par le piqué incroyable de l'image en 4K/UHD et les possibilités de recadrage en HD qui en découlent. Avec une optique 20x, ces caméras s'avèrent polyvalentes. Elles sont légères, assez compactes et la petite taille du capteur facilite grandement la mise au point, ce qui est appréciable pour le reportage. Nous avons également apprécié les menus cohérents avec les modèles professionnels comme la F5.
Nous regrettons toutefois l'absence de fonctionnalités auxquelles nous nous attendions sur un modèle semi-pro : S-Gamut, hypergammas, S-LOG (alors que le codec est sur 10 bits...). Nous aurions également souhaité une meilleure sensibilité en basse lumière, mais les Z100/AX1 montent rapidement en bruit.
Bref, à ce prix, et en imaginant que Sony va corriger leurs divers défauts de jeunesse, ce duo de caméras peut rapidement devenir la référence du marché semi-pro 4K – comme le fut en son temps la Z1 dans le domaine de la HD "vidéo".
Par contre, nous retournons paradoxalement à une nouvelle ère épique en termes de montage, puisque les ressources aujourd'hui exigées par le 4K (intra et, pire encore, inter !) vont requérir des machines extrêmement puissantes, ou bien de travailler avec des fichiers convertis en HD (Proxy) montables avec nos ordinateurs actuels.
Nous attendons donc avec impatience nos cadeaux de nouvelle saison : une mise à jour du firmware, et de nouveaux ordinateurs plus puissants...
Points forts |
Points faibles |
Codec Intra AVC sur 10 bits (XAVC) pour la Z100 |
Réglages Gammas et Matrix non évolués (pas d'hypergamma, pas de S-Gamut) |
Compatibilité avec tous les logiciel de postproduction (i frames only pour la Z100, GOP pour la AX1) |
Pourquoi l'absence en gamme semi-pro d'un S-LOG alors que le codec est sur 10 bits !? |
Piqué incroyable en 4K/Ultra HD |
Niveau de bruit important (un capteur avec trop de photosites pour sa petite taille) |
Possibilité de recadrage de 4K/Ultra HD en HD |
Faible sensibilité |
Polyvalence de l'optique |
Aberrations chromatiques importantes |
Menus façon F5 |
Aliasing important |
Disparition du menu séparé PP, réglages PAINT intégrés au menu principal |
Lourdeur et puissance demandée en 4K pour les ordinateurs qui vont monter/étalonner |
Taille / Légèreté |
LONG GOP en H264 pour la version AX1, difficile à monter (codecs intermédiaires) |
Mise au point plus facile qu'avec un grand capteur |
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50p et 60p |