Test: Panasonic LUMIX S1H - Mehr Bildqualität durch Tiefpassfilter?

30.09.2019 von Rudi Schmidts



Die S1H ist die erste Vollformat Lumix, die sich speziell an Filmer richtet. Dies äußerst sich in mehr Formaten und unter anderem in der Möglichkeit intern in 6K mit 10 Bit aufzuzeichnen. Dafür soll sogar ein neuer Sensor zum Einsatz kommen.

Bevor wir näher ins Detail gehen, wollen wir ein paar grundsätzliche Gedanken zu 6K loswerden. Schon die S1 beherrscht genaugenommen eine sehr ähnliche 6K-Aufnahmefunktion. Allerdings muss man hierzu in den 4K/6K-Fotomodus wechseln, in dem nur eine sehr eingeschränkte Formatauswahl und weniger Aufzeichnungsoptionen bereit stehen.

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6K - nur besser?

Viel gewichtiger empfinden wir jedoch die Frage, was internes 6K überhaupt bringt. Und diese Frage beantwortet sich schon bei dem Blick auf die gebotenen Formate. Denn 6K wird "nur" in 4:2:0 angeboten, während ein 6K->4K Downsampling auch in 4:2:2 zur Verfügung steht.

Tatsächlich ist eine 4:2:2 Aufzeichnung bei einem 1:1 Sensor-Readout Verschwendung, da aufgrund der Bayerstruktur des Sensors ja gar nicht jeder zweite Pixel in der 6K-Aufzeichnung mit unterschiedlichen Farbinformationen versorgt werden kann. So gesehen ist 4:2:0 schon aufgrund des geringeren Datenaufkommens in der Tat eine sinnvolle Entscheidung für die Aufzeichnung. Zumal die Datenraten bei 6K gegenüber 4K noch einmal deutlich angehoben werden müssen.

Zur Erinnerung: 4K im 16:9 Format (3840 x 2160) sind ca. 8 Millionen Pixel. 6K beim gleichen Seitenverhältnis (5760 x 3240) entsprechen dagegen über 18 Megapixel! Wir sehen hier also mehr als eine Verdoppelung der Sensel. Die 6K-Datenrate von 200 Mbit entspricht daher einer Datenrate von 88 Mbit/s bei vergleichbarer 4K-Kompression. Und 88 Mbit in 4K sind mit 10 Bit (selbst bei H.265 und 4:2:0) schon recht sportlich bemessen.

Die maximalen 200 Mbit/s müssen also bei der S1H eine gehörige Menge Pixel eindampfen. Und das bringt gelegentliche, leichte Artefakte mit, die bei extremen Farbkorrekturen durchaus heraustreten können. Hauptsächlich sahen wir leichte Farbsäume um kontrastreiche Kanten, wenn wir beispielsweise den Kontrast von V-Log erhöht haben:

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Diese sind per se kaum wahrnehmbar, haben jedoch ein grundsätzlich Problem mit dem Codec.

H.264 (und noch mehr H.265) sind darauf optimiert, in weniger wahrnehmbaren Bereichen besonders viel Information wegzuwerfen. Diese Bereiche werden durch typische Sehgewohnheiten bestimmt und sind auf Bildmotive mit typischem Kontrast optimiert. V-Log zeichnet jedoch keine Bilder mit typischem Kontrast auf, sondern mit einem sehr flachen Kontrastverlauf. Oder anders gesagt: H.264 und H.265 sind als Kompressoren nicht für Log-Material optimiert. Und deswegen treten Artefakte nach dem Grading meist noch deutlicher zutage, als bei der Kompression von "gemastertem" Kontrast. Wir untersuchen gerade diesbezüglich noch ein paar Dinge; mehr hierzu gibt es bald bei slashCAM zu lesen.

Tiefpassfilter

Ein entscheidendes Merkmal der S1H gegenüber der S1 ist der Tiefpassfilter. Dies ist ein zusätzlicher Filter vor dem Sensor, welcher die besonders scharfen Kontrastübergänge zwischen zwei Senseln glättet. Also weichzeichnet oder wegbügelt, wie man gerne sagt. Und da fragt man sich unwillkürlich, was dann der Sinn von 6K ist. Einerseits soll man mehr Auflösung geboten bekommen und gleichzeitig werden feine Strukturen wieder gefiltert?

Tatsächlich macht dies durchaus Sinn, denn nur so kann man Moiré-Effekte wirklich zuverlässig reduzieren. Durch die gewollte Unschärfe gehen zwar zwingend sehr feine Bild­details verloren. Jedoch lässt sich ein vergleichbarer Effekt nach der Aufzeichnung nicht in der gleichen Qualität in der Postproduktion erzielen. Denn sind einmal Aliasing Effekte im Signal, lassen sich diese niemals mehr hundertprozentig entfernen. Tatsächlich ist ein Tiefpassfilter somit im Videobereich tatsächlich ein Zeichen von hohem professionellen Anspruch.

Im Fotobereich sind Tiefpassfilter dagegen vor ein paar Jahren eher wieder aus der Mode gekommen, was auch damit zusammenhängt, dass man Moiré-Effekte in sehr hochaufgelösten Standbildern kaum wahrnimmt. Bei bewegten Motiven fallen Moiré-Effekte dagegen sehr deutlich ins Auge, da hierbei farbige Chroma-Muster entstehen die man durch ihre Bewegung meist sehr störend wahrnimmt.

Die Panasonic S1H in 6K

Sehen wir uns also einmal unser Testbild in einem nativen 1:1 6K-Readout der Kamera an:

Die Panasonic S1H im 6K-Auflösungstest - V-log
Die Panasonic S1H im 6K-Auflösungstest - V-log

Ganz schön weich, aber genau das ist ein Zeichen für die effektive Filterung. Bemerkenswert für Panasonic ist, dass wir (vielleicht auch aufgrund fehlender Kanten) praktisch keinerlei Nachschärfung feststellen können.

Für eine weitere Einschätzung transferieren wir ausnahmsweise einmal das Bild mit der Panasonic LUT nach V709:

Die Panasonic S1H im 6K-Auflösungstest - V709
Die Panasonic S1H im 6K-Auflösungstest - V709

Ein Maß der Filtergüte sind Fehlfarben in den grauen Sweeps um das Testbild. Und hiervon bekommt man relativ wenig zu Gesicht. Man sieht jedoch auch, dass sich trotz der Kontrastverstärkung keine sehr feinen Details mehr im Bild ausmachen lassen.

Und noch ein "Detail" am Rande: Zum restlos sicheren Fokussieren in 6K reicht die maximal 6fache Sucher/Display-Vergrößerung nicht aus. 6K Details unseres Testbildes (die in der Aufzeichnung landen), sind auch in der maximalen Vergrößerung nicht auszumachen. Das gilt jedoch nicht für 4K, wo die Vergrößerung noch knapp jedes aufgezeichnete Detail darstellen kann. Was uns grundsätzlich zur 4K-Beurteilung führt…

Die Panasonic S1H in 4K

In 4K erzeugt die S1H eines der saubersten Signale, das uns je in unserem Messlabor untergekommen ist:

Die Panasonic S1H im 4K-Auflösungstest - V-Log
Die Panasonic S1H im 4K-Auflösungstest - V-Log

Selbst in einem "gemasterten" Kontrast kommen keine Skalierungsfehler der Kamera zum Vorschein:

Die Panasonic S1H im 4K-Auflösungstest - V709
Die Panasonic S1H im 4K-Auflösungstest - V709

Dafür werden aber besagte, leichte Kompressionsartefakte um die Kanten sowie eine minimale, aber nicht weiter abschaltbare Nachschärfung sichtbar.

Die Artefakte lassen sich reduzieren und die Nachschärfung sogar ganz umschiffen, wenn man in der Postproduktion von 6K herunterskaliert:

Die Panasonic S1H im 6K->4K-Auflösungstest - skaliert
Die Panasonic S1H im 6K->4K-Auflösungstest - skaliert

Letzteres ist (im Gegensatz zu einer externe HDMI Aufzeichnung oder die kommende 6K RAW-Ausgabe) somit der Weg zu dem saubersten 4K Signal bei interner Aufzeichnung.

Die 4K-Qualität im S35 Fenster fällt erwartungsgemäß leicht ab, weil hier praktisch ein 1:1 Sensor Readout vorliegt:

Die Panasonic S1H in 4K bei S35-Sensorauslesung bis 60p
Die Panasonic S1H in 4K bei S35-Sensorauslesung bis 60p

Feine Details verschwinden ohne sichtbare Zipper zu produzieren. Dafür kann die S1H in diesem Modus 4K intern mit bis zu 60p bei 10 Bit 4:2:0 in HEVC aufzeichnen.

Die Panasonic S1H in FullHD

Unter Auslassung von Sensor-Zeilen und -Spalten beherrscht die S1H sogar Zeitlupen in FullHD mit bis zu 120 fps. Die Qualität fällt dabei jedoch noch einmal einen deutlichen Schritt zurück und es kommt zu deutlich sichtbaren Aliasing-Artefakten:

Die Panasonic S1H in FullHD bei 100-120 fps
Die Panasonic S1H in FullHD bei 100-120 fps

Rolling Shutter

Bei unserer Messung der Auslesezeiten des Rolling Shutters konnten wir tatsächlich eine Veränderung gegenüber der S1 feststellen, was dafür spricht, dass wir es hier mit einem anderen Sensor zu tun haben.

Während die S1 noch runde 27 ms für einen Full-Sensor-Readout benötigte, schafft die S1H das ganze in bemerkenswerten 22ms. Im APS-C Fenster konnten wir ca. 16 ms messen. Für einen Vollformat-Sensor sind dies relativ gute Werte. Wir planen übrigens für eine bessere Einschätzung in Kürze einen Artikel mit einer vergleichenden Übersicht über Rolling Shutter Werte diverser Kameras…

Fazit

Der exklusive 6K-Modus ermöglicht -vor allem in der Post herunterskaliert- schon mit Erscheinen der Kamera eine bemerkenswerte 4K-Vollformat-Qualität bei interner 10 Bit Aufzeichnung. Zusammen mit dem Tiefpassfilter ist die interne Qualität der Kamera damit allen direkten DSLM-Vollformat-Konkurrenten auf dem Markt (von Canon, Nikon und Sony) überlegen. Mit externer Aufzeichnung sowie der später folgenden RAW-Ausgabe dürfte die S1H für Filmer auf der Suche nach dem Vollformat Look kaum noch Wünsche übrig lassen. Die alles gilt jedoch nur für Frameraten bis 30 fps. Darüber hinaus muss die auch S1H mit ihren Sensorqualitäten -wahrscheinlich aus thermischen Gründen- etwas strenger haushalten.

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