23.11.2022 von Rudi Schmidts
So ganz aus dem Nichts kam die Entwicklung dann aber auch nicht, sondern Atomos heuerte vor ungefähr fünf Jahren ein Entwicklerteam an, das bereits früher für den Broadcast-Ausrüster Grass Valley in der Sensorentwicklung tätig war.
15 Blendenstufen bei 12-bit ADC Auflösung?
Offizielle Details zum Sensor gab es weiterhin lange nicht, jedoch erschien nun kürzlich ein Petapixel Interview mit dem Atomos-CEO Trevor Elbourne, welches zusätzliche Details zum Sensor öffentlich machte. Ursprünglich sollte der Sensor laut Elbourne Teil einer Atomos-Kamera werden, jedoch dauerte deren Entwicklung länger als geplant und der Markt schien - nicht zuletzt aufgrund des Eintritts von Blackmagic - bereits zu gesättigt.
Eine Atomos Kamera war damit gestorben, aber die Sensorentwicklung verfolgte man offensichtlich weiter.
Die folgenden Rahmendaten gelten aufgrund des Interviews als gesichert:
So soll der Atomos-Sensor mit dem Namen "Sapphire F8" in einem 17:9 "Fullframe-Format" mit 8.192 x 4.320 Senseln bis zu 8K DCI aufzeichnen können und dabei sehr energieeffizient sein (2W bei 8K), also wenig Strom verbrauchen und somit wenig Hitze generieren. Als maximale Frameraten nennt Elbourne 8K60p, 4K240p sowie 2K360p. Wir würden aufgrund dieser Rahmendaten stark davon ausgehen, dass der Sensor nicht allzu groß ausfällt und mit dem Begriff "Fullframe" cinematisches Vollformat, ergo APS-C/S35 gemeint ist.
Die bahnbrechende Ansage ist jedoch eine andere: Der Sapphire F8 soll 15 Blendenstufen Dynamik mit einem Global Shutter liefern können. Vergleichbares hat bislang noch keiner der renommierten Sensor-Hersteller zur Marktreife gebracht, weshalb der Sensor von Atomos für Cine-Kameras höchst spannend sein sollte.
Doch zu den 15 Blendenstufen will auf den ersten Blick nicht die ebenfalls erwähnte 12-bit ADC Auflösung passen. Denn diese erlaubt beim linearen Auslesen bekanntlicherweise nur maximal 12 Blendenstufen. Ein weiteres, erklärendes Detail findet sich jedoch in einem Nebensatz:
"... shooting HDR video using line-by-line dual exposure (by capturing both short and long exposures of alternate lines to produce HDR images)."
Und damit ist eigentlich schon klar gesagt, wie Atomos das Wunder der 15 Blendenstufen hinbekommen will: Der Sapphire F8 bedient sich hierbei eines Tricks, den man schon vor Jahren bei der alternativen Kamerafirmware Magic Lantern bewundern konnte.
Hierbei wird jede zweite Zeile mit einer alternativen Verstärkung ausgelesen und anschließend werden beide Zeilen zu einer Zeile mit hoher Dynamik "verrechnet". Es handelt sich hierbei also um eine sehr spezielle Art von Dual ISO Modus mit geraden und ungeraden Zeilen. Da zwei Zeilen mit jeweils 12 Bit ADC genutzt werden, lässt sich hieraus anschließend eine gemeinsame Zeile mit mehr als 12 Blendenstufen (v)errechnen.
Allerdings müsste diese Zusammenlegung in einem externen Bearbeitungsschritt (z.B. im Kamera-DSP) passieren, da der Sensor ja nach wie vor nur 12 Bit nach außen übertragen kann. Sofern man RAW aufzeichnet, könnte so eine Zusammenlegung jedoch auch bei der RAW Entwicklung in einem Programm wie DaVinci Resolve passieren und die Kamera selbst müsste kaum eigene Programmlogik dafür mitbringen.
Nachteil: halbierte Zeilenauflösung
Tatsache bleibt, dass ein solcher Sensor in diesem Modus letztlich nur mit halber Zeilenauflösung arbeitet. Doch dies könnte bei 8K im S35 Format für cinematische Anwendungen letztlich auch egal sein, weil viele Optiken hier gar nicht mehr den Kontrast der einzelnen Linien auflösen können.
Auch das Problem eines Bewegungsversatzes zwischen den Zeilen dürfte aufgrund des Global Shutters eher marginal sein. Trotzdem könnte es bewegte Objekte oder Muster geben, die auf die Zusammenlegung der Zeilen evtl. mit Flimmern oder ähnlichem reagieren.
Das große Fragezeichen bleibt natürlich, wie leicht oder schwer ein solcher Sensor in bestehende Kamera-Entwicklungsprojekte integriert werden kann. Selbst wenn die Übertragungsbusse zu bestehenden Designs kompatibel sein sollten, benötigt zumindest das Dual ISO Dynamik-Verfahren mit Zeilensprung auch eine separate Unterstützung für eine kamerainterne Vorschau.
Spannend bleibt natürlich auch, ob die üblichen Verdächtigen Canon und Sony ebenfalls noch hochdynamische Global Shutter Designs in der Entwicklungspipeline haben. Nach unseren Informationen setzt man zumindest bei Sony eher auf noch schnellere Auslesezeiten beim Rolling Shutter als auf weitere Global Shutter Designs für cinematische Anwendungen. Das man einen schnellen Rolling Shutter prinzipiell schon beherrscht, belegen die imposanten Auslesezeiten der Sony Venice 2 - mit nicht einmal 4 Milliskunden für einen vollen 8K Sensor-Readout.
Wer allerdings viel trackt oder VFX-Shots ins Compositing holt, weiß einen Global Shutter nach wie vor zu schätzen. Und dieser dürfte auch noch die nächsten Jahre den Goldstandard für diese Anwendungen darstellen.
Bleibt am Ende die grundsätzliche Frage offen, inwieweit Computational Videography solche Technik(en) in den nächsten Jahren nicht sowieso komplett über den Haufen werfen wird...
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