Nouveau codec Apple ProRes 4444 XQ

 Apple a annoncé une mise à jour de son codec ProRes avec une version de très haute qualité dénommée ProRes 4444 XQ (avec canal Alpha). Ce format a un débit très important, de l'ordre de 500 Mbps pour des sources en 4:4:4 en Full HD (1920x1080) et 29,97 fps. Ce débit est censé permettre de conserver la meilleure résolution possible en imagerie HDR (High-Dynamic Range), permise par les capteurs actuels. Ce codec est capable, toujours selon Apple, de fournir une dynamique plusieurs fois plus étendue que celle permise par le standard Rec. 709, grâce en particulier à un encodage sur 12 bits RGB tout en maintenant un ratio de compression très bas, 1:4,5 ce qui permet aussi de conserver tous les avantages du Log C en matière de reproduction des contrastes. Ceci est bien évidemment important en post-production, où la qualité de reproduction des rapports de contraste en basses et hautes lumière est particulièrement importante lorsqu'on travaille sur des effets complexes.

L'intérêt actuel de ce codec réside cependant dans sa prise en charge par les caméras Alexa XR et XT (mise à jour du firmware SUP10 prévue en août 2014).

Le tableau ci-dessous montre les versions ProRes disponibles avec SUP10 sur les caméras ALEXA XT et ALEXA Classic disposant du module XR. Les débits sont calculés pour 29,97 fps.

On peut voir aussi sur le graphe à barres ci-dessous comment les formats Apple ProRes se comportent en termes de débit en comparaison des formats non compressés (en full HD, 1920x1080 et 29,97 fps) :

Rappelons, pour terminer, que Apple ProRes est un codec à débit variable (VBR). Ceci  signifie que le nombre de bits utilisés pour coder chaque image dans un flux vidéo n'est pas constant mais qu'il peut varier au contraire d'une image à la suivante. C'est ainsi que, pour une certaine résolution d'image et un certain type de codec Apple ProRes, l'encodeur va chercher à réaliser un nombre de bits "cible" par image. En multipliant ce nombre par le nombre d'images par secondes, on obtient le débit pour un format Apple ProRes spécifique.
Apple ProRes est aussi un codec "intra-image" (intra-frame), autrement dit frame-independent : chaque image est encodée puis décodée indépendamment d'une autre.
On notera que le nombre de bits utilisés pour représenter chaque échantillon Y', Cb ou Cr (ou R, G ou B) détermine le nombre de couleurs que peut prendre chaque pixel indépendant. La "profondeur de  l'échantillonnage" détermine aussi la qualité du rendu des couleurs, particulièrement dans les dégradés (tel que le ciel pendant un coucher de soleil).  C'est pour cela qu'on est aujourd'hui amené à travailler sur des matériels d'acquisition d'images capables de coder sur 10 bits (en 4:2:2) et sur 12 bits (en 4:4:4) pour les applications demandant la résolution la plus élevée : cinéma numérique, effets spéciaux numériques...

Plus d'infos sur l'échantillonnage et la compression dans l'excellent article de Jean-Charles Fouché, sur le site Focus Numérique.

Mise à jour du firmware des caméras Sony PMW-300 et PMW-400

Un bref retour sur la mise à jour des codecs des caméras PMW-300 et PMW-400, à la lumière aussi de l'arrivée sur le marché de deux autres caméras de "reportage", les PXW-X180 et PXW-X160. Je me contente, plus ou moins, de suivre ce qu'a écrit à ce sujet David Shapton, excellent contributeur au site Red Shark News.

Cette mise à jour permet à ces deux caméras d'enregistrer désormais avec le nouveau codec XAVC HD en Intra (I-frame) et avec un débit de 100 Mbits/sec. Codage sur 10 bits et sous-échantillonnage couleur en 4:2:2. Autant dire que ces caméras disposent désormais (sur le papier) de capacités d'enregistrement en interne équivalentes au ProRes HQ. L'enregistrement en intra-image signifie que  chaque image est codée sans avoir besoin de recueillir de l'information d'une image précédente ou suivante - ce qui est encore le cas avec l'option XAVC Long GOP HD 4:2:2 à 10 bits, également présente sur ces caméras.

Sony présente son codec XAVC Intra comme ayant la même qualité qu'un ProRes HD à 220 Mbits/sec. C'est à dire "visually lossless", autrement dit ayant visuellement la même qualité qu'un flux non-compressé récupéré à partir d'une sortie HD-SDI. Bien évidemment tout ceci reste à démontrer, mais il s'agit de toutes les façons d'un saut qualitatif considérable par rapport aux PMW-350, PMW-200 ou EX-3, qui doivent toutes se contenter du codec MPEG2 Long GOP à 35 Mbits/sec. et en 4:2:0. Sans parler de la F3, dans le segment "cinéma numérique", qui se retrouve, elle aussi, affligée de ce codec...

Quelles sont les conséquences industrielles d'une telle évolution ? Ce qu'on retire de ces mises à jour à répétition c'est surtout l'idée que les caméras peuvent désormais voir leurs performances améliorées par une simple mise à jour de leur firmware. En suivant ici David Shapton, on peut dire qu'il existe tout de même des zones d'ombre quand à la manière dont les constructeurs procèdent à ces mises à jour car, dans un processus d'industrialisation normal (ce qui est le cas aussi pour du matériel professionnel), les codecs sont contenus dans des circuits spécialisés, ASIC en général. Dans du matériel produit en petite quantités, l'encodage et le décodage sont dévolus à des FPGA (Field Programmable Gate Arrays) lesquels peuvent être programmés à nouveau et sont capables de faire tourner leur micro-programme à la vitesse du hardware.

Conclusion : ou bien Sony a commencé à utiliser des FPGAs dans ses caméras (peu probable en raison du coût de ces circuits), ou bien la firme japonaise a développé des circuits capables de fonctionner avec de nombreux codecs, ceux de Sony surtout, et la mise à jour du firmware consiste seulement à débloquer certaines de ces capacités (ici la possibilité de travailler avec un codec XAVC à 100 Mbits/sec.). En gros, acheter une caméra aujourd'hui revient à acheter le software qui va avec. Si le constructeur est réactif et dispose d'un gros potentiel industriel, le logiciel (et la caméra) ne peuvent que s'améliorer. On a vu l'étendue du champ ouvert par des hackers particulièrement doués (Magic Lantern) autour du 5D Mark2 puis du 5D Mark3. Idem pour les GH2-GH3 de Panasonic (en sera-t-il de même pour le GH4 ?). Pour le moment personne ne s'attaque à Sony. La firme aurait-elle des micro-programmes particulièrement opaques, ou bien ses produits n'intéressent-ils tout simplement personne ? A suivre...

Un bundle C100 et Ninja 2

C'est apparemment le résultat du travail conjoint de Canon et Atomos (et sans doute aussi une réponse à BlackMagic Design et à sa Cinema camera) : un bundle vendu à moins de 8 K€, avec un capteur Super-35, du HDMI non compressé et un enregistrement en ProRes HQ. Mais pas de sortie HD-SDI pour ce prix, ce qui est un peu gênant, il faut bien dire, et une monture Canon EF seulement -mais on peut supposer que des adaptateurs viendront.
Rendez-vous en novembre pour la mise en route effective de la machine...