科普 | A7S III本機和擴展記錄格式詳解

2021-02-14 UGC學院


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上面這個月夜星空摩託車手的4K升格動圖,可能只有索尼A7S III才能拍到。在ISO409600高感時也能手持拍攝到噪點很少的4K 120p視頻,且可以記錄為後期調色冗餘度更大的10bit 4:2:2幀內壓縮(全I幀)S-log/S-log2/S-log3或HLG素材,這是A7S III獨特的價值。關於A7S III 的產品定位和基本參數,請大家參考UGC學院昨晚發布的文章《 三句話詳解A7SIII,完備的4K 50/60p HDR全天候視頻工作機 》。

為了讓A7S III擁有滿足後期調色需求的10bit 4:2:2 I幀素材記錄能力,索尼將之前一直用於微單和Handycam產品的XAVC S格式進行了大幅度擴充,不但引入了XAVC S-I幀內壓縮格式,還首次使用H.265編碼的XAVC HS格式。這樣看來,XEVC這個謠傳了很久的「索尼基於H.265/HEVC新一代格式」已成為泡沫,索尼專業產品線應該採用XAVC H這個說法。

索尼用於專業視頻設備的XAVC格式家族中,既有高碼流、高畫質的10bit量化、4:2:2亮色採樣、幀內壓縮的XAVC Intra(簡稱XAVC-I),也有碼流較低的XAVC Long幀間壓縮10bit 4:2:2或8bit 4:2:0(簡稱XAVC-L)。A7S III的幀內壓縮XAVC S-I格式採用和XAVC Intra相同的高碼流10bit 4:2:2方式,支持UHD 4K和HD解析度(本文只探討4K解析度記錄格式)。A7S III提供3840x2160 UHD 4K解析度、24/25/30/50/60p五種幀頻下的10bit 4:2:2幀內壓縮(每一幀都記錄完整信息),碼流與XAVC-I對應解析度、幀頻相同,比如索尼FX9全畫幅電影攝影機。使用高碼流的10bit 4:2:2幀內壓縮記錄的視頻素材,不但後期調色空間大,保證了log素材、HLG素材的可用性,還節省了非編軟體對CPU、GPU的壓力。只要能夠保證素材硬碟的數據傳輸率,普通筆記本電腦就可以流暢編輯。當然XAVC-I支持DCI 2K/4K數字電影解析度(2048x1080/4096x2160),而A7S III並不支持DCI解析度,我們可以把XAVC S-I看作是XAVC-I的簡集。另外,XAVC S-I和XAVC S一樣,主視頻文件採用MP4擴展名,而不是XAVC-I的MXF。A7S III的XAVC S-I 4K記錄格式,3840x2160 60p碼流為600Mbps,並支持高性價比的高速SD卡記錄,與索尼專業視頻設備必須採用專用存儲介質相比,大大節省了存儲成本。

A7S III是索尼首款裝備兩個CFexpress Type A存儲卡槽的相機,這兩個卡槽同時也支持UHS-I和UHS-II SDXC/SDHC存儲卡。但是,只有採用XAVC S-I的50/60p幀頻記錄S&Q升降格模式的4K 100/120p升格時,由於此時碼流高達1000/1200Mbps,為了保證穩定記錄需要全新的(相對昂貴的)CFexpress Type A存儲卡,後文也會再次提及。

A7S III保留了之前使用的XAVC S格式,但是同樣對其進行了擴展。如上圖所示,在UHD 4K解析度時,類似索尼專業視頻設備採用的XAVC-L,不但增加了10bit 4:2:2幀間壓縮,還增加了100/120p兩種幀速率。與XAVC S-I幀內壓縮格式相比,10bit 4:2:2幀間壓縮3840x2160 50/60p的碼流從600Mbps降至200Mbps,延長了相同容量存儲卡的記錄時長,適合長格式紀錄片等節目製作。由於採用幀間壓縮(多個幀以一個GOP組壓縮),後期編輯時對CPU、GPU壓力稍大,需要配置更高的計算機才能流暢剪輯。碼流更低的8bit 4:2:0,我就不建議大家採用了。新增的UHD 4K 100/120p高幀頻格式,很多人稱之為「升格」,嚴格意義上是不準確的。和之前索尼微單提供的機內高清100/120p記錄格式相同,都屬於「高幀頻」範疇。A7S III的100/120p機內記錄和回放都遵從100/120p幀頻,機內回放只能看到流暢的視頻畫面,但沒有任何慢動作效果。當然,後期製作時我們在常規幀頻時間線上(如24p)使用120p高幀頻素材時,通過「解釋素材」獲得5倍慢動作效果。要想使用A7S III即時在液晶屏上回放慢動作效果,建議使用模式轉盤為「S&Q」檔。如果選擇升格幀頻為120幀,但是記錄格式設定為24p,機內回放就可以獲得5倍慢動作。如果記錄格式選擇為60p,機內回放看到的是2倍慢動作效果,在後期剪輯時如果節目時間線設置為24p,同樣可以在非編軟體中通過解釋素材獲得5倍慢動作。

A7S III新增加的H.265編碼器,被命名為XAVC HS,支持3840x2160 24/50/60/100/120p五種幀頻,請注意這裡沒有25/30p兩種常用幀頻。不論是10bit 4:2:2還是4:2:0,均採用幀間壓縮方式。

H.265編碼器壓縮效率更高,一般認為一半的碼流就可以獲得H.264的壓縮效果。我們對比一下XAVC HS和前一張XAVC S 4K圖片,發現相同幀頻碼流相同,比如10bit 4:2:2 100/120p碼流均為280Mbps,這就意味著,A7S III當選擇全新的XAVC HS(H.265,也稱為HEVC)記錄時,畫質(如細節再現等)更高。

由於計算機處理能力的限制,目前在剪輯H.265編碼的XAVC HS格式素材時,主流配置計算機幾乎無法流暢剪輯,一般建議採用代理剪輯模式,或者轉碼為ProRes等中間編碼器。A7S III可以選擇同時記錄低解析度、低碼流代理文件(最高幀頻60p,上圖Proxy Settings選項),這樣就省掉了後期編輯時生成代理文件的時間。

另外根據索尼A7S II的產品節奏,A7S III的產品壽命可能也長達4-5年。伴隨計算機升級,未來H.265素材直接剪輯應該越來越流行。

索尼宣布A7S III通過標準尺寸HDMI接口輸出16bit RAW數據,解析度為4264 x 2408像素(全畫幅CMOS上的16:9區域),覆蓋了DCI 4K(4096x2160)和UHD 4K(3840x2160),為不提供機內DCI 4K記錄的A7S III留下了一條參與電影項目拍攝的路徑。

外置監視器/錄機廠商Atomos在A7S III發布時同時宣布,已經通過HDMI電纜將高達4Kp60的16bit RAW從索尼的A7S III傳輸到Ninja V HDR監視器記錄儀。Ninja V將16bit 線性RAW轉換為12bit Log RAW,並壓縮記錄為12bit ProRes RAW。電影製作人Philip Bloom採用A7S III+Ninja V組合,以ProRes RAW格式拍攝了「The Paddleboarder的短片。Ninja V支持A7S III的固件將於9月推出。

當然,也可以通過A7S III的HDMI接口連接外置錄機錄製易於剪輯的10bit 4:2:2幀內壓縮ProRes格式。A7S III配備HDMI 2.1規格,也可以輸出UHD 4K 50/60p HLG信號,方便連接HDR監視器監看或HDR錄機錄製。
A7S III為HDMI輸出提供了新的選項,允許在外置設備監看錄製時,本機液晶屏保持畫面顯示,對於小型拍攝團隊現場分工合作而言,算得上是又一個良心設計。更多A7S III內容,我明天參加索尼媒體體驗會後再分享。

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