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 Análisis del codec Blackmagic RAW

Iniciado por ramon.cutanda, 30 de Junio de 2019, 20:44:24

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ramon.cutanda

30 de Junio de 2019, 20:44:24 Ultima modificación: 02 de Julio de 2019, 10:38:52 por ramon.cutanda
Artículo actualizado. Añadidos los apartados Pruebas de grabación en una Pocket Cinema 4K y Resultados en una prueba real

¿Qué es un formato RAW?

RAW significa "crudo" en inglés. Grabar en RAW permite registrar la señal original que llega al sensor, preservando así el 100% de la calidad que la cámara es capaz de ofrecer. Si no se graba en RAW, la máxima calidad que se puede obtener de la mayoría de cámaras de gama media-alta es vídeo con profunidad de color de 10-bits con submuestreo de color 4:2:2. Ese submuestro, por sí solo, implica ignorar el 50% del color que llega al sensor. A ese submuestreo hay que añadirle, además, la compresión con pérdida que se produce dentro de la propia cámara, aunque afortunadamente en la actualidad hay muchos codecs que permiten reducir notablemente el tamaño de los archivos sin una notable pérdida visual.

Cuando un vídeo no se va a gradar y se va a reproducir tal cual sale de la cámara el submuestreo 4:2:2 no es realmente un problema. El ojo humano es mucho más sensible a la luminosidad que al color, con el resultado que esa pérdida de color es realmente inapreciable. El problema llega cuando queremos manipular el color; jugar con él haciendo gradaciones y personalizando el aspecto de la imagen. Ahí es cuando empiezan los cálculos matemáticos y el redondeo y dónde cada cambio en la imagen añade pérdidas de calidad sumativas. Es como cuando se hace una fotocopia. Si la fotocopiadora es buena, es difícil distinguir la primera copia del original. Pero conforme se van haciendo copias de 2ª, 3ª, 4ª generación, etc, esas pérdidas acumulativas son cada vez más evidentes. Por eso, en el mundo del vídeo profesional es importante contar con originales de la máxima calidad aún en aquellos casos en los que visualmente no sea posible apreciar la ganancia con respecto a originales de mayor compresión (pérdida) y menor tamaño. Es, por tanto, al finalizar el proceso de gradación de color, cuando las diferencias entre usar o no formatos RAW son más evidentes.

Historia de los formatos RAW

La primera empresa en darle un empuje serio al formato RAW en vídeo fue Red Digital Cinema con su primera cámara, la Red One, lanzada en el 2007. El principal problema es que RED RAW es un formato propietario solo disponible para cámaras RED. Lo mismo que sucede con otros formatos propietarios como ARRIRAW o Cinema RAW Light de Canon. Poco después de la aparación de la Red One y RED DAW, Adobe impulsó el desarrollo de CinemaDNG, un códec abierto basado en el formato DNG (negativo digital) que ya había desarrollado para fotografía, pero adaptando su uso para vídeo. Una de las principales desventajas del CinemaDNG es que no es un formato de vídeo "real", sino que se genera un archivo de imagen por cada fotograma. De modo que si grabas un minuto de vídeo a 60 fotogramas se generan 3.600 archivos.

En abril de 2018 Apple lanzó sus nuevos codecs ProRes RAW y ProRes RAW HQ que ofrecen una importantísima reducción en el tamaño de los archivos y facilitan la edición. Sin embargo, ProRes RAW es un formato propietario y, unque Apple ha llegado a acuerdo con diversos fabricantes de cámaras y grabadores externos, en el momento de escribir estas líneas (junio de 2019) solo Final Cut Pro X (FCPX) puede editar ProRes RAW de forma nativa.

Y llegamos a septiembre de 2018. Apenas unos meses tras la presentación de ProRes RAW, Blackmagic anunció su nuevo codec Blackmagic RAW (BRAW en adelante). Pero a diferencia de Apple, junto con el codec Blackmagic ofrece un kit de desarrollo (SDK) abierto para todos los desarrolladores y sistemas operativos (Linux, macOS y Windows). Inicialmente Blackmagic RAW solo estaba disponible para la videocámara Blackmagic Design URSA Mini Pro, pero en marzo de este año (2019) Blackmagic publicó la actualización Blackmagic Camera Setup 6.2 que añadió el codec Blackmagic Raw a la Cinema Pocket 4K. Con la publicación del BRAW, Blackmagic Design ha eliminado la posibilidad de grabar en CinemaDNG. La explicación a esa desaparición ha sido por "motivos de patentes"; algo extraño teniendo en cuenta que el CinemaDNG es un formato abierto. Pero las ventajas del BRAW sobre el CinemaDNG son tan apabullantes que aunque el CinemDNG siguiera estando disponible en la Pocket Cinema 4K ¿quién querría usarlo pudiendo grabar en BRAW?

Enorme reducción en el ancho de banda.

BRAW está disponible en dos variantes: una de calidad constante (Q0 y Q5), pero con tamaño final de archivo variable, y otra con un ancho de banda (bitrate) fijo con el que es posible predecir el tamaño de archivo en función del tiempo de grabación. Sin embargo, con un bitrate fijo las escenas más complejas sufren algo de pérdida de calidad. En la variante de ancho de banda fijo es posible elegir entre diversos niveles de compresión, desde 3:1 con el que se obtiene la máxima calidad, al 12:1 con el que se logran los archivos más pequeños. En la siguiente tabla, realizada por Blacmagic Design, se pueden comprobar los distintos anchos de banda necesarios en función de la variante elegida.

BRAW-bitrate.png
Fuente: Blackmagic Design

Los requisitos de ancho de banda durante la grabación con BRAW se han reducido tanto que ahora es posible grabar en vídeo RAW con resolución 4K usando tarjetas SD en lugar de las mucho más caras CFast. Eso sí, debemos asegurarnos de que las tarjetas SD que usemos sean lo bastante rápidas. Para grabar BRAW en 4K necesitaremos tarjetas SD de tipo UHS-II. La velocidad necesaria oscila entre los 34 MB/s del formato con más compresión (BRAW 12:1) a un máximo de 274 MB/S en Q0, pasando por los 135 MB/s fijos del BRAW 3:1.

En el siguiente enlace es posible consultar las diferentes tarjetas y discos recomendados por Blackmagic Design para los distintos formatos

https://www.blackmagicdesign.com/es/support/faq/59025

Pruebas de grabación en una Pocket Cinema 4K

Blackmagic Design me facilitó una Pocket Cinema 4K con la que grabé una boda, así que pude usarla en un entorno de pruebas real. Además de la tarjeta CFast proporcionada por BlackMagic Design, usé una de las dos Cfast de las que dispongo para usar con mi Canon XC10. Me parece relevante comentar que funcionaron sin problema alguno a pesar de tener un precio bastante inferior a otros modelos (unos 85€ por tarjeta):

Super Talent STT CFAST 256GB Pro Storage Cards (FDM256JMDF)

http://www.supertalent.com/products/sd_detail.php?sid=263&series=CFast%20Pro

Usando resolución UHD (3840 x 2160) pude grabar en BRAW Q0 (calidad constante) o 3:1 (ancho de banda constante) sin saltos tanto en la CFast (400 MB/s según especificaciones del fabricante) como en la SD que me proporcionó BlackMagic Design, de 300MB/s según fabricante.

Durante diversas pruebas en casa con resolución a DCI 4K (4096 x 2160) la grabación se paraba al usar la máxima calidad posible (BRAW Q0) con tarjeta SD. Con calidades BRAW inferiores no hubo ningún problema ni con la SD ni con la CFast.

Finalmente grabé un total de 2 horas 13 minutos repartidos en 339 clips de vídeo UHD 3840 x 2160 en BRAW Q5 que ocuparon un total de 302 GB por lo que la media total fue de 38,75 MB/s.

Mejora del rendimiento en la edición

Una de las claves del BRAW en cuanto a la mejora de rendimiento durante la edición es que el proceso de interpolación cromática (demosaicing en inglés), que permite convertir los datos en "crudo" del sensor en una una señal de vídeo convencional, se lleva a cabo en la propia cámara, liberando así al ordenador de tener que realizar ese proceso adicional durante la edición. Editar BRAW es, por tanto, una tarea mucho menos intensiva que hacerlo con otros codecs RAW. Otra ventaja no tan obvia es que al realizar este proceso en la propia cámara, BRAW optimiza la información a almacenar dentro del archivo en función de las capacidades reales del sensor de la cámara empleada. BRAW está, además, optimizado para aprovechar la capacidad multi-núcleo de la CPU (procesador), así como de las funciones AVX, AVX2 y SSE4.1 cuando están disponibles. No solo eso, también ofrece soporte para aceleración mediante GPU (tarjeta gráfica) en entornos Apple Metal, CUDA y OpenCL y permite usar múltiples tarjetas gráficas de forma simultánea.

Resultados en una prueba real

Puse a prueba el BRAW durante la edición de una boda que grabé en UHD 3840 x 2160 en BRAW Q0 con la Pocket Cinema 4K. El equipo empleado fue el siguiente:

  • Procesador: Intel Core i7-7700K con refrigeración líquida y overclocking a 4,8 GHz
  • Plaba base: MSI MS-7A78
  • Memoria: 64 GBytes, 4 x GSkill F4-2400C15-16GVR
  • Tarjeta gráfica: NVIDIA GeForce GTX 1080 con 8 GBytes de memoria GDDR5X
  • Almacenamiento: Samsung NVMe PCIe SSD Controller de 1TB para sistema operativo y originales de la edición + Crucial CT512MX100SSD1 de 512 GB para cache, temporales y renders.

A excepción de la gestión del color y algún pequeño retoque, la edición fue sencilla, usando únicamente una pista de vídeo. Para reproducir esta única pista de vídeo no fue necesario generar proxies ni reducir la calidad de reproducción. A tener en cuenta que aunque grabé en 50p, el proyecto lo configuré en 25p por si hacía alguna cámara lenta. La reproducción con los originales fue siempre fluida. Solo muy de vez en cuando había alguna pequeña desincronización con el audio que, pausando y soltando pausa, se solucionaba. No diré que tuve estas desincronizaciones de este tipo en todas las sesiones de trabajo, pero sí que las experimenté un número suficiente de veces como para que merezca la pena mencionarlo. Además de la boda, durante los últimos meses he editado 6 obras de teatro y un cortometraje con Resolve 16 usando vídeo 4K y HD de mi Canon XC10 y no he tenido ninguno de esos parones, así que supongo que probablemente esos fueran causados por los archivos BRAW.

Pude realizar todas las gradaciones primarias y secundarias en tiempo real, lo que fue una auténtica gozada y agilizó muchísimo la edición. Tuve que estabilizar la práctica totalidad de los planos en movimiento. El análisis necesario para dicha estabilización no fue en tiempo real, pero sí lo bastante rápido para que fuera solo "molesto" y no desesperante. Los procesos más intensos y que acumularon tiempos de espera fueron las modificación en la velocidad de reproducción (cámara lenta) y la suavización de ruido. Cada uno de estos procesos, por sí solo, no supuso un gran retraso en la fluidez de trabajo. Sin embargo, conforme avanzaba la edición y un plano acumulaba dos o más de estos procesos los tiempos de espera fueron aumentando, aunque la velocidad de trabajo fue bastante buena en todo momento.

Tras la publicación de este artículo me pondré a trabajar en un análisis en vídeo de Resolve 16. En él podrá verse exactamente a lo que me refiero.

Metadatos

BRAW ofrece la máxima flexibilidad posible a la hora de usar archivos .braw gracias a un extenso juego de metadados que se almacenan en un archivo adjunto o sidecar. Estos metadatos permiten modificar los ajustes globales, para todo el clip tales como la corrección gamma, o a nivel de fotograma como el balance de blancos, temperatura de color, exposición, ISO o tamaño de salida y formato de píxeles. Esta flexibilidad permite realizar cambios en la visualización de los archivos sin modificar para nada los archivos originales.

BRAW: bueno, bonito y barato ¿dónde está la trampa?

Pues hay dos. La primera es que, como ya se ha mencionado, en el momento de escribir estas líneas (junio de 2019) solo hay dos cámaras capaces de grabar en BRAW: la URSA Mini Pro por un lado y la Pocket Cinema 4K por otro; las dos de Blackmagic Design. Y de momento no hay tampoco ningún grabador externo capaz de grabar en BRAW.

La segunda limitación es que, también de momento, los archivos BRAW solo se pueden abrir y editar de forma nativa con Davinci Resolve. Aunque sí que hay un reproductor oficial de archivos .braw para macOS, no hay versión para Windows ni Linux. No obstante, el plugin BRAW Studio, desarrollado por Autokroma, ya permite importar archivos BRAW en Adobe Premiere, tanto en su versión de Windows como para macOS. Y hablando de macOS, es altamente improbable que Apple, tras haber desarrollado ProRes RAW específicamente para Final Cut Pro X (FCPX), le abra la puerta a la competencia. En macOS, la aplicación EditReady 2 desarrollada por Divergent Media ya es compatible con BRAW, aunque los formatos de salida están limitados a H.264 y diversas variantes de DNxHR y Apple ProRes. No se puede convertir, sin embargo, a ningún formato RAW, por lo que la conversión de los archivos BRAW, aunque los hará compatibles con cualquier editor, provará que se pierdan las ventajas de editar con el contenido original.

Que no cunda el pánico...

A la hora de valorar las limitaciones actuales de BRAW hay dos aspectos importantes a tener en cuenta. El primero de ellos es que gracias a que el SDK de BRAW es abierto y accesible a cualquier desarrollador es de esperar que poco a poco el ecosistema de productos de hardware y software compatibles con BRAW se expanda. Y dadas las enormes ventajas de BRAW sería lógico que así sea.

Por otro lado, y aunque todavía pasen unos meses antes de que los distintos editores de vídeo acepten el BRAW, tener que editar con Davinci Resolve no es "tan malo". En primer lugar poque, siendo gratuito, Davinci Resolve sigue siendo uno de los referentes en lo que a la gradación de color se refiere y, además, desde sus últimas versiones cuenta con un editor cada vez más potente y flexible. Y por si todo eso fuera poco, también incluye en la misma aplicación el software de composición Fusion y de edición de audio Fairlight. Y no olvidemos que la versión Studio, con funciones adicionales, solo cuesta 269€ y, una vez adquirida una licencia, es válida para dos equipos de forma simultánea y es vitalicia, incluyendo todas las actualizaciones futuras de DaVinci Resolve que Blackmagic Design lance en el futuro.

Si quieres saber más sobre la experiencia de editar con BRAW sigue atento a videoedicion.org ya que en los próximos días publicaré un análisis en vídeo sobre DaVinci Resolve 16 y su comportamiento con archivos BRAW generados con una Pocket Cinema 4K.

ramon.cutanda

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