Slow Motion a 50/60p in Full HD con reflex High Definition

A cura di: Gianfranco Corigliano, backstage di Nicola Imbres e Luca Paglialonga

Visioni rallentate in qualità Full HD di riprese a doppio frame rate progressivo di Nikon D5300. Tecniche dello slow motion attraverso le impostazioni di ripresa più indicate. Dilatazione del tempo attraverso l’impiego di plug-in di Time Remap. Riprese a 400/1.200 fps per lo studio e l’analisi del movimento attraverso la Nikon 1 AW1.

 

Slow motion Tecniche di ripresa per slow motion
Tecniche software per la simulazione dello slow motion Settaggi video per lo slow motion su Nikon D5300
Problematiche connesse allo Slow Motion Nikon 1 AW1: Impostazioni Filmato Avanzato 400/1.200fps
Editing sequenze video per effetto Slow Motion in Adobe Premiere CC Filmati in slow motion Full HD 50p D5300 e link correlati

La percezione che abbiamo della realtà è limitata dai nostri sensi. In base a questi limiti fisiologici di comprensione della realtà, non siamo in grado di distinguere eventi che si svolgono a velocità rapidissime, come la rotazione delle ruote di un’automobile in forte movimento, lo sbattere delle ali di un colibrì o di un insetto, oppure di un semplice bicchiere d’acqua che, cadendo, si rompe in mille pezzi. Azioni che si svolgono così rapidamente da non consentire al nostro sistema visivo di percepire i dettagli quindi di “congelare” il movimento dell’azione. Chiunque abbia guardato le trasmissioni sportive in TV è in grado di attestarne l’emozione e l’efficacia della moviola, che altri non è che una ripresa mostrata al rallentatore. Gli sport di oggi sono quasi tutti incentrati intorno al replay, perché consente a tutti di rivedere chiaramente quello che avviene in forma dinamica durante una determinata azione sportiva. A titolo di esempio basti pensare ai rallenty spettacolari nel corso dei Gran Premi del Motomondiale o di Formula 1. La tecnologia moderna ci viene però in aiuto offrendo telecamere/fotocamere capaci di registrare delle sequenze video ad un numero elevatissimo di fotogrammi al secondo. La possibilità di filmare ad elevati frame rate permette di visualizzare al rallentatore un’azione dinamica, potendone osservare e valutare il movimento. Ma non solo; rallentando la visione di filmati che includono parti delle azioni comuni della nostra vita, come ad esempio una passeggiata o il movimento dei bambini che giocano a calcio, si potrà osservare che le semplici azioni di ogni giorno, che accadono intorno a noi, non sono poi così banali: compariranno più divertenti, intriganti e sorprendenti.

Slow Motion

La ripresa di sequenze video per lo “slow motion” è stata una caratteristica presente fino a pochi anni fa solo nelle telecamere di fascia professionale dal costo proibitivo. Tale funzione permette di catturare sequenze video ad elevati framerate, superiori a quelli di fruizione e visione standard a 24/25/30 fps. Finalmente, grazie all’introduzione di modelli di fotocamera dal costo contenuto che prevedono l’impiego di elevati frame rate, è oggi possibile ottenere straordinari e piacevoli slow motion attraverso l’impiego di fotocamere digitali High Definition, tra cui la Nikon Nikon D5300 e le fotocamere compatte ad ottica intercambiabile della famiglia Nikon 1, in mezzo alle quali spicca la recente robusta e impermeabile Nikon 1 AW1.

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Entriamo nel dettaglio per capire cosa sia lo “slow motion”, che è di fatto una ripresa a frame rate superiori a quelli usati in fruizione di visione generando una percezione “allungata” nel tempo quindi, al rallentatore. Il rallenty è una tecnica video molto utilizzata in ambito cinematografico che consiste nel riprodurre una ripresa video a una velocità più lenta di quella di acquisizione del filmato originale. La possibilità di gestire le riprese al rallentatore è garantita dalle elevate prestazioni, in termini di cattura di fotogrammi video, raggiunte negli ultimi anni dalle attrezzature video e dalla loro componentistica elettronica. La tecnologia moderna ci consente di aumentare la percezione di questi movimenti attraverso le fotocamere/telecamere di ultima generazione capaci di registrare ad un elevato numero di fotogrammi al secondo. Si è in grado, quindi, di percepire una qualunque rapida azione nella sua interezza valutandone i dettagli e le sfumature. Le sequenze registrate a un numero elevato di fotogrammi, registrate attraverso “High Speed” con frame rate superiori ai 400fps fino a 1.000fps, consentono di rendere visibili alla vista umana, o analizzabili strumentalmente, una serie di fenomeni che avvengono troppo velocemente per poter essere osservati in tempo reale.

Tecniche di ripresa per Slow Motion

La ripresa di clip video da utilizzare per lo slow motion può essere ottenuta attraverso l’utilizzo di camere capaci di registrare elevati frame rate, variando alcune impostazioni di ripresa prima dell’avvio della registrazione video come la risoluzione e il frame rate, oppure in fase di postproduzione ricreando i fotogrammi mancanti attraverso l’impiego di opportune tecniche di interpolazione via software. Ma come realizzare uno slow motion corretto?

Innanzitutto si ricorda che il frame rate rappresenta la frequenza con la quale vengono catturati i fotogrammi video nell’unità di tempo (secondo) o la frequenza con cui vengono riprodotti nel televisore HD connesso in HDMI alla fotocamera, nel player video del computer o nel software di editing. Normalmente la presenza di un maggior numero di fotogrammi al secondo in un filmato permette, per il fenomeno della persistenza retinica della visione, di far percepire all’occhio come più fluido un filmato. Visualizzando un filmato si ha l’impressione che le immagini siano in movimento, in realtà si sta osservando una serie di immagini in sequenza che sono fisse (fotogrammi video).
La possibilità di impiegare durante le riprese video fotocamere o telecamere con un più alto frame rispetto a quello classico di riproduzione 24 (23,976 fps) fotogrammi al secondo per le riprese cinematografiche, di 25 fotogrammi al secondo per lo standard televisivo PAL o 30 fotogrammi al secondo per lo standard NTSC, permette di catturare sequenze video che possono essere rallentate in fase di postproduzione a un “metraggio” di frame rate inferiore.
Lo slow motion è ottenuto con fotocamere ad elevato frame rate di ripresa, dette anche “High Speed Camera”; tale tecnica permette in fase di editing video di ridistribuire i fotogrammi catturati in un arco di tempo maggiore (dilatazione del tempo), facendo perdere appositamente la normale fluidità di movimento delle riprese video ad elevati frame rate a favore di un rallentamento delle stesse. Lo slow motion si ottiene in pratica quando il frame rate di ripresa è più rapido rispetto al frame rate di riproduzione. Il rapporto tra questi due valori rappresenta la misura del rallentamento ottenuto. Se ad esempio un soggetto viene ripreso a 100fps e la sequenza finale viene riprodotta a 25fps, il rallentamento conseguito sarebbe pari a 4 volte (riduzione al 25%). La chiave per ottenere un vero slow motion è quindi rappresentata dalla cattura di una clip con un elevato frame rate e dalla riproduzione lenta della stessa sequenza video. È bene ricordare che riprese destinate a slow motion, dovranno essere riprese con tempi di posa coerenti quindi con tempi di posa più veloci rispetto a quanto su riprese da riprodurre alla stessa velocità di ripresa come descritto nell’eXperience “Il tempo di posa nella ripresa video”.

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Tra le fotocamere reflex in formato DX High Definition, la Nikon D5300 prevede la possibilità di registrare clip video con risoluzione Full HD agli straordinari frame rate 50/60 fotogrammi progressivi al secondo.
Per un video slow motion utilizzare il frame rate più elevato che la fotocamera può offrire. Molte fotocamere permettono di riprendere filmati a frame rate elevati solo a determinate risoluzioni video, ad oggi normalmente in HD (1280x720) a 50/60fps progressivi; la Nikon D5300 permette di riprendere filmati in Full HD 1080p a 50/60 fps.
Nelle riprese video destinate a slow motion, la velocità dell’otturatore deve essere la più elevata possibile in funzione delle condizioni di illuminazione della scena e in relazione alla velocità di movimento del soggetto. Il tempo di posa più rapido permesso dalla D5300 in modalità filmato è pari a 1/4000 di secondo.
Anche su riprese destinate allo slow motion, è possibile utilizzare i fotogrammi singoli registrati dalla fotocamera come fotografie da 2 Megapixel (1920x1080).

Se per la creazione di slow motion su soggetti in movimento si utilizzasse la sequenza di ripresa standard 25/30p si otterrebbe un filmato scattoso e non fluido. All’opposto se si impiegasse unicamente il frame rate più elevato previsto dalla camera in uso, senza il rallentamento della sequenza video, si otterrebbe solamente un video più fluido ma riprodotto a velocità reale.

FRAME RATE
(fotogrammi al secondo)
TEMPO DI
OTTURAZIONE
24
1/48”
25
1/50”
30
1/60”
50
1/100”
60
1/120”
120
1/240”
240
1/480”
Tempi di otturazione in funzione del frame rate utilizzato in base alla regola dell’otturatore a 180°. Nel caso d’impiego delle fotocamere aventi otturatore elettronico sarà possibile utilizzare tempi di valore pari all’inverso del frame rate, in quanto l’otturatore elettromagnetico durante il live view rimane sempre acceso.

Nel caso di impiego di tempi standard d’otturazione, con un filmato registrato ad elevati frame rate, in linea con la regola dell’otturatore in gradi, con la presenza del motion blur cinematografico, si otterrebbero durante la fase di riproduzione a velocità reale la visualizzazione di un filmato slow motion con fotogrammi non nitidi, eventualità che renderebbe quasi inutilizzabile per lo slow motion la sequenza video registrata. Normalmente, nelle riprese cinematografiche, lo slow motion è reso possibile grazie all’impiego di costose telecamere in grado di registrare una quantità elevata di fotogrammi al secondo rispetto alle telecamere / fotocamere. A titolo di esempio la Phantom Flex utilizzata nel mondo delle produzioni cinematografiche permette di catturare sequenze video “native” in 2K (2048×1080 dimensioni del fotogramma leggermente superiori al Full HD 1920x1080) allo straordinario frame rate di 2.570fps, in HD (1280x720) a 5.355fps, anche se solo per un massimo di 4,5 secondi. Analizzando l’elevatissima quantità dei fotogrammi catturati (24.310), i frame registrati dalla Phantom Flex permetterebbero di rallentare la scena ripresa di ben 214 volte. Impiegando un’ipotetica velocità di riproduzione di 25fps, si otterrebbe che la durata totale della sequenza permetterebbe di visualizzare uno slow della durata di 16 minuti e 12 secondi in riproduzione.

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La Phantom Flex è una telecamera High Speed utilizzata nelle produzioni cinematografiche di alto livello; può raggiungere l’incredibile cadenza di ripresa di 2.564fps in Full-HD, 5.355fps in HD e di 10.750fps nella risoluzione standard 640x480.

Il grado di rallentamento di un filmato può variare a seconda del campo d'applicazione. Un rallentamento di 2 o 4 volte è considerato standard per i replay o per ottenere effetti artistici; significa quindi riprendere con dei frame rate pari a 50-100fps nello standard PAL o 48-96fps per applicazioni cinematografiche. A questi elevati frame rate, con le sequenze video riprodotte a velocità standard, appaiono più agevoli e stabili i movimenti di pan e le riprese ottenute attraverso l’impiego di supporti rig e oculari viewfinder, dal momento in cui movimenti vengono smorzati.
La cattura di filmati con frame rate vicini o superiori ai 300fps sono invece l'occasione per far scorgere allo spettatore fenomeni cui la vista umana non sarebbe mai capace di visualizzare. Basti pensare agli spruzzi dell'acqua in movimento, agli insetti che volano, al rapido movimento degli atleti e altri situazioni della durata di una frazione di secondo che possono essere finalmente visti e apprezzati nella loro interezza.

 

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La D5300 rappresenta un punto di svolta nel panorama delle fotocamere reflex video High Definition, essendo la prima APS-C in formato Nikon DX a permettere di catturare sequenze video in Full-HD a 50/60 fotogrammi progressivi al secondo. La presenza di uno schermo orientabile è un ottimo ausilio nelle riprese video; offre numerosi spunti creativi ai filmmakers.

 
Anche la Nikon 1 AW1, come le sue sorelle Nikon 1 V1, V2, J1, J2 e J3, raggiunge il record di cadenza di ripresa nella categoria delle compatte ad ottiche intercambiabili, raggiungendo l’incredibile valore di 400fps nella risoluzione 640x320 e di 1.200 fotogrammi registrati al secondo a 320x120.

L’utilizzo di un frame rate elevato permette di far visualizzare una normale azione come se fosse realizzata a un ritmo molto più lento. Tuttavia le scene che mostrano un’elevata velocità di esecuzione o un rapido movimento dei soggetti non appariranno come slow motion a meno che non vengano utilizzati frame rate elevatissimi, di gran lunga superiori ai 1.000fps , come nel caso di un’esplosione. Non bisogna dimenticare nel novero delle fotocamere “High Speed Video” le più “umane” e performanti fotocamere della famiglia Nikon 1 con ottiche intercambiabili e decisamente più alla portata di “budget” normali che permettono di riprendere clip video ad elevatissimi frame rate (400fps e 1.200fps) a risoluzione video ridotte. La possibilità di registrare filmati ad un elevato frame rate sta ad indicare un maggior numero di fotogrammi catturati nell’unità di tempo, il che significa rispetto ai frame rate standard di ottenere un maggior numero di “informazioni” (fotogrammi).

Un numero più elevato di fotogrammi comporta quindi un aumento considerevole del bitrate video, ossia del numero di Mbit al secondo di informazioni del flusso audio-video; a titolo di esempio nel caso di fotocamere che registrano sequenze video in Full HD a 50p/60p, come la Nikon D5300, l’incremento del frame rate da quello standard 25p/30p porterà a un raddoppio del bitrate con conseguente aumento di peso delle clip video, ossia dello spazio di memoria allo stato solido occupato (SD card nel caso della D5300).


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La reflex Nikon D5300 permette di riprendere filmati in Full HD 1080p a 50/60 fps. A tali frame rate il consiglio è di utilizzare le card SDXC più performanti presenti nella gamma Lexar, che consentono di gestire con facilità l'elevato bit rate permesso dalla Nikon 5300 (circa il doppio rispetto ai frame rate 24/25/30p) ed eviteranno il riempimento del buffer di memoria.
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La COOLPIX AW110 permette la registrazione di clip video a risoluzione 640x480 a 120p fps per un tempo massimo di 15 secondi e a 320x240 a 240fps per 10 secondi max.
La COOPLIX P7800 prevede la possibilità di riprendere clip video da utilizzare per lo slow motion rallentate al 25% a risoluzione 640x480 a 100/120p fps per un tempo massimo di 7 minuti e 15 secondi.


Il contemporaneo aumento del bitrate e del frame rate implica ulteriori effetti, come lo svuotamento più rapido del buffer di memoria della fotocamera, con la probabile comparsa di “dropped” frame nel caso di utilizzo di card “lente” di classe inferiore a 10 nel caso di card Secure Digital e della contemporanea diminuzione della durata massima del tempo di registrazione. L’elevato frame rate di ripresa causa un aumento vertiginoso dei dati provenienti dal sensore; istantaneamente i dati vengono inviati tramite la circuiteria al processore per essere elaborati e compressi. L’aumento considerevole di potenza di calcolo necessaria all’elaborazione di un così enorme numero di pixel / dati al secondo permette alle camere High Speed Video di registrare sequenze per lo slow motion solo per un numero limitato di secondi. Si ricorda che i codec attualmente utilizzati nelle fotocamere digitali, normalmente l’AVC H.264, impegnano notevolmente il processore della fotocamera e richiedono anche un’elevata potenza di calcolo, che sommate alle richieste di risorse di memoria previste per la cattura di un elevato numero di fotogrammi rendono problematica la registrazione per più secondi di sequenze video in alta definizione.

Stima di autonomia video espressa in minuti in relazione a risoluzione,
frame rate e capacità della card
RISOLUZIONE
VIDEO
FRAME RATE FPS
PROGRESSIVO
BIT RATE
ALTA QUALITÀ
16GB
32GB
64GB
128GB
256GB
Full-HD 1920 x 1080
24p
24 Mbps
88 min.
176 min.
352 min.
704 min.
1.408 min.
Full-HD 1920 x 1080
25p
24 Mbps
88 min.
176 min.
352 min.
704 min.
1.408 min.
Full-HD 1920 x 1080
30p
24 Mbps
88 min.
176 min.
352 min.
704 min.
1.408 min.
Full-HD 1920 x 1080
50p
48 Mbps
44 min.
88 min.
176 min.
352 min.
704 min.
Full-HD 1920 x 1080
60p
48 Mbps
44 min.
88 min.
176 min.
352 min.
704 min.
HD 1280 x 720
50p
24 Mbps
88 min.
176 min.
352 min.
704 min.
1.408 min.
HD 1280 x 720
60p
24 Mbps
88 min.
176 min.
352 min.
704 min.
1.408 min.
HD 1280 x 720
25p
12 Mbps
176 min.
352 min.
704 min.
1.408 min.
2.816 min.
HD 1280 x 720
30p
12 Mbps
176 min.
352 min.
704 min.
1.408 min.
2.816 min.

La possibilità di utilizzare in ripresa frame rate di 50/60 fotogrammi progressivi al secondo, garantisce la cattura del doppio delle informazioni video (fotogrammi) in un secondo. In fase di riproduzione operando a un frame rate dimezzato (24p/25p/30p), sarà possibile apprezzare l’effetto slow motion che apparirà preciso e senza scatti. Nel caso della Nikon D5300 si possono riprendere sequenze video alla piena risoluzione Full HD con un frame rate di ripresa di 50/60 fotogrammi progressivi al secondo per un considerevole periodo di tempo, 10 minuti. Un risultato strepitoso considerando l’enorme mole di dati previsti dalla risoluzione nativa 1920x1080 a 60fps che corrisponde a un flusso dati di partenza enorme di circa 34,56 Gbit al secondo che attraverso il sottocampionamento 4:2:2 vengono ridotti a 1,99 Gbit per secondo, un enorme incarico svolto egregiamente dal nuovissimo processore Expeed 4. Stupisce il fatto che la D5300 presenti caratteristiche di ripresa superiore a telecamere di alta fascia e dal prezzo nettamente superiore, in quanto alcune di esse non prevedono la possibilità di catturare clip video con risoluzione Full-HD a 50/60fps progressivi. La stessa Nikon 1 AW1 permette di registrare sequenze alla limitata risoluzione di 640x240 pixel allo straordinario frame rate di 400fps per la durata di tre secondi; se però si va ad analizzare il flusso dati corrispondente, ci si renderà conto che la fotocamera è costretta ad elaborare in modalità filmato una notevole quantità di dati pari a circa 983 Mbit per secondo, risultato straordinario per una fotocamera dal costo di alcune centinaia di euro.

Attivazione REC video della Nikon D5300 in wireless dal Telecomando Nikon WR-T10
La Nikon D5300 permette l’attivazione REC video anche in wireless attraverso il telecomando radio Nikon WR-T10 ed il ricevitore WR-R10. L’attivazione del REC video invece dello scatto fotografico è regolabile dall’opzione “Comando a distanza” del menù “Impostazioni”. Radiocomandi Nikon WR-T10/WR-R10.

Tecniche software per la simulazione dello Slow Motion

Lo slow motion può essere simulato artificialmente nei software di post-produzione mediante l’impiego di una tecnica in cui i fotogrammi aggiuntivi vengono creati interpolando i fotogrammi reali (morphing). Vengono in aiuto, in fase di editing video, plug-in come Twixtor (acquistabile separatamente dai pacchetti Adobe) e Time Warp disponibili per Adobe Premiere Pro CC e After Effects CC, che possono risultare molto utili per creare degli slow motion con un effetto rallenty superiore a quello consentito dal frame rate di ripresa. Tuttavia proprio come l’ingrandimento di una fotografia con i metodi d’interpolazione non crea ulteriori dettagli, così lo slow motion ottenuto “artificialmente” attraverso il “morphing” non rivela ulteriori comportamenti ad alta velocità. Queste tecniche di creazione di fotogrammi aggiuntivi sono finalizzate principalmente a mascherare il movimento a scatti che si otterrebbe rallentando un filmato ripreso a velocità standard. Per poter funzionare correttamente queste tecniche digitali richiedono clip video ottenute con tempi di posa rapidi, sfondi staccati notevolmente dal soggetto principale (sfocati) e dal movimento dei soggetti ripresi prevedibile, al fine di ottenere un ottimo rallenty con la scarsa presenza di aloni e altro genere di artefatti video. Questi effetti richiedono notevoli potenze di calcolo parte dei personal computer e tempi d’elaborazione e rendering delle clip molto lunghi. Il plug-in Twixtor è utilizzato prevalentemente nel caso in cui si desideri rallentare ulteriormente la scena ripresa o per ottenere rallenty con valori intermedi di frame rate. L’effetto Twixtor è in grado di operare il “time remap”, ossia la modifica del tempo; chi lavora con Adobe After Effects può utilizzare una funzione analoga inserita direttamente nel software il Time Warp. Time Warp consente la creazione di “nuovi” fotogrammi analizzando i fotogrammi registrati dalla camera e ricostruendo tramite interpolazione i fotogrammi mancanti. L’utilizzo di questa tecnica agevola l’aumento di rallentamento degli slow motion registrati in camera, a 50/60fps per intenderci, ma non è consigliabile per clip riprese a 24/25/30fps, essendo il frame rate di quest’ultimi troppo basso per garantire slow motion fruibili. Impiegando clip registrate a 50/60fps in abbinamento a Twixtor o Time Warp, all’interno di una timeline a 25/30fps, si possono ottenere degli slow motion che cercano di emulare, ovviamente non con la stessa risoluzione temporale, quelli ottenuti da telecamere straordinarie come la Phantom Flex. Quando si effettuano slow motion con plug-in che dilatano il tempo, bisogna prendere delle precauzioni durante le riprese, soprattutto per quel che riguarda la velocità dell'otturatore (tempo di posa del singolo fotogramma). La cattura del motion blur (sfocatura da movimento che nelle normali riprese aiuta ad una percezione più naturale e fluida delle scene dinamiche) è da evitare durante le riprese delle sequenze da rallentare via software, dato che renderebbe difficoltosa la ricostruzione dei pixel dei nuovi fotogrammi da parte di Twixtor o Time Warp.

Attivazione Live View Nikon D5300 dal pulsante “Fn” del Telecomando Nikon WR-T10 in wireless
La Nikon D5300 permette di associare al pulsante “Fn” del telecomando radio Nikon WR-T10 l’attivazione wireless del Live View. L’opzione è da impostarsi all’interno del menù “Comando a distanza” del menù “Impostazioni”. Radiocomandi Nikon WR-T10/WR-R10.