Angoli di campo nella ripresa video FX, DX, CX e formati file di registrazione

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Formato sensore e formato di ripresa concorrono al linguaggio di comunicazione fotografica e video. Estetica e look ricercati anche attraverso la scelta della focale ottica, ai correlati angoli di campo e alle risultanti variazioni di distanze percepite tra i piani. Formato di ripresa, focale e distanza del soggetto, influiscono anche su profondità di campo e sull’estensione o riduzione ricercata nel piano di nitidezza a fuoco.

Diffrazione: evitare diaframmi troppo chiusi quando non necessari

La diffrazione è quel fenomeno ottico che limita il potere risolvente di un obiettivo utilizzato a piccole aperture di diaframma. Attraversando il foro del diaframma, la luce che lambisce i bordi fisici delle lamelle, cambia il suo angolo di propagazione prima di raggiungere il sensore. L’effetto è minimo a diaframmi aperti, mentre con diaframmi più chiusi può essere più evidente tanto da incidere sulla nitidezza generale delle immagini riprese.
Come si può vedere dalla tabella allegata, la comparsa della diffrazione dipende anche dalle dimensioni del formato sensore e dalla risoluzione del sensore. Il formato CX essendo di dimensioni più piccole è più soggetto al problema della diffrazione rispetto ai formati FX e DX. Il consiglio è di limitarsi a chiudere il diaframma al valore f/8 durante le riprese video nel formato CX per non incorrere nella diffrazione. C’è una formula teorica matematica per il calcolo della diffrazione in funzione del formato sensore e della risoluzione del sensore spiegata in questo link.
La formula è stata utilizzata per il calcolo dei limiti di diffrazione delle fotocamere ad ottiche intercambiabili Nikon:

A diaframma aperto, la luce che lambisce il profilo delle lamelle diaframma, cambia di poco il suo angolo di propagazione verso il sensore.	Con diaframmi molto chiusi, l’angolo di propagazione della luce che lambisce il profilo delle lamelle diaframma, cambia in maniera più significativa.

Formati di registrazione file video

Le moderne fotocamere Nikon con capacità di ripresa video hanno la possibilità di registrare filmati nella risoluzione massima Full-HD a frame rate variabili nel formato video “contenitore” Apple Quicktime Mov. Sono disponibili varie risoluzioni e frame rate, tra cui le nuove opzioni 50p/60p nella Nikon D4s, D5300 e D3300 per una maggiore flessibilità in postproduzione (ad esempio per lo slow motion). L’elevata qualità delle riprese video effettuate con fotocamere Nikon High Definiton è anche dovuta all’efficienza dell’Advanced Video Codec H264/MPEG-4 che utilizza l’avanzatissimo metodo di compressione dei dati B-Frame (bidirectional), che permette di catturare clip video in altissima qualità attraverso il formato contenitore MOV di Apple. La denominazione completa del codec video delle fotocamere Nikon è H.264/MPEG-4 Part 10, è un formato standard di compressione video digitale con perdita creato dal Moving Picture Experts Group. Il file di tipo MOV, utilizzato per la registrazione delle clip video Nikon e della maggior parte delle fotocamere HD sul mercato, è un “formato file contenitore” che può contenere diversi tipi di flusso dati audio e video. All’interno del file di tipo MOV è contenuto il flusso video compresso con il codec H264 e il flusso audio registrato in PCM a 48Khz. Il codec H264 è un particolare software che contiene un algoritmo costruito per codificare e decodificare le sequenza video registrate. Il flusso dati di una sequenza video in Full-HD non compressa è molto elevato, come si è già visto nell’eXperience dedicato allo slow motion; infatti, senza la compressione dei dati si avrebbero dei file video di dimensioni elevate. A questa mansione risponde il codec H264 che in fase di acquisizione del segnale video trasforma le informazioni ricevute dalla fotocamera in un file di dimensioni più contenute e in fase di riproduzione interpreta i dati compressi.

Alcuni tra i più diffusi codec utilizzati nell’industria cinematografica. Si possono verificare all’interno delle tabelle le varie risoluzioni, frame rate, tipologia di chroma subsampling, bitrate e formato contenitore file video.

La compressione H264, utilizzata nelle fotocamere Nikon, è quindi un metodo di compressione molto avanzato ed efficiente che permette di utilizzare la larghezza di banda a disposizione (bitrate), con un più alto rapporto di compressione (in Full-HD a 25fps il bitrate è pari a 24 Mbit/sec.). L’H264 supporta diversi metodi di sotto-campionamento della crominanza “chroma subsampling” in base al profilo scelto. Il chroma subsampling è una tecnica che consiste nel codificare le immagini riservando maggiore risoluzione al segnale di luminanza piuttosto che all’informazione di crominanza; attraverso l’H264 si può avere un campionamento del segnale chroma del tipo 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0 o 4:0:0. Le fotocamere Nikon HD registrano clip video in H264 con il chroma subsampling 4:2:0 a 8 bit di profondità di colore su schede di memoria; mentre nel caso di registrazione tramite la connessione HDMI non compressa il chroma subsampling è del tipo 4:2:2, con profondità di colore a 10 bit. Nel caso di registrazione attraverso le schede di memoria, il bitrate delle fotocamere Nikon HD in Full HD nei framerate 24/25/30 fps è pari a circa 24 Mbit per secondo; mentre nei framerate 50/60 fps è pari a 42 Mbit al secondo (previsto nelle Nikon D4s/D5300/D3300).

Mediante la connessione HDMI (4:2:2) del tipo “C”, presente nelle fotocamere Nikon, si potrà registrare video non compresso con l’ausilio di recorder video esterni come l’Atomos Ninja nei formati professionali Apple ProRes a 220 Mbit/secondo (High Quality) con il metodo di compressione intraframes. Attraverso la codifica intraframes, il codec codifica un flusso video comprimendo e descrivendo ogni singolo fotogramma che compone la sequenza video, come se fossero tanti fotogrammi singoli salvati in jpg.Il sistema di compressione utilizzato dalle fotocamere Nikon in H264 è del tipo “interframe”, ossia il codec video si occupa di descrivere i cambiamenti che avvengono tra un fotogramma ed i precedenti/successivi partendo da un fotogramma iniziale descritto con codifica “intraframe” e seguendo un approccio più innovativo attraverso i P-frames (Predective) e i B-frames (Bidirectional).
Lo svantaggio dell'utilizzo di questo tipo di fotogrammi si ha in fase di decodifica; è infatti necessario "ricostruire" ciascun fotogramma P e B prima di poterlo visualizzare correttamente.

Nell’immagine di sinistra possiamo vedere una schermata del software MediaInfo, capace di leggere tutte le informazioni riferite ad un file video. In questo caso è stata analizzata una clip ripresa con Nikon D610 nel formato .Mov. Le frecce indicano i parametri fondamentali come il tipo di Codec AVC (standard MPEG-4), il bitrate medio 21,8 Mbit/sec., il frame rate 25fps a scansione progressiva e il tipo di Chroma subsampling (4:2:0) a 8 bit di profondità di colore.	Nell’immagine di centro è stata analizzata una clip ripresa con Nikon D5300. Il bitrate medio è di 39,3 Mbit/sec., il frame rate 50fps a scansione progressiva e il tipo di Chroma subsampling (4:2:0) a 8 bit di profondità di colore.	Nell’immagine di destra viene analizzata una clip video della D4s registrata attraverso un digital recorder HDMI (Blackmagic Shuttle 2). Il formato file è del tipo .Mov mentre il codec è l’Apple ProRes, il frame rate 25fps, il Chroma subsampling in 4:2:2 a 10 bit di profondità di colore. Questa tipologia di formato file codificato in Apple ProRes è facilmente gestibile dai moderni software di video editing.

Conclusioni

Il fatto di trovare sul mercato delle fotocamere HD ad ottica intercambiabile con formati sensori digitali di dimensioni differenti, obbliga a conoscere le implicazioni che la scelta di un formato o l’altro hanno sulla profondità di campo e quindi sull’estensione o riduzione ricercata nel piano di fuoco da seguire durante le riprese video.
Nikon permette di scegliere fra tre tipologie di formati FX, DX e CX che saranno selezionati in funzione della tipologia di riprese da eseguire; se si vorrà prediligere un elevato angolo di campo ripreso, una limitata profondità di campo o un’elevata estensione del piano di fuoco.