Pełna klatka

Maksymalny potencjał twórczy w kinematografii cyfrowej

Ilustracja pełnoklatkowego przetwornika obrazu z jego fizycznymi wymiarami.

Co to jest pełna klatka?

W największym uproszczeniu wyróżnikami pełnoklatkowego przetwornika obrazu są duże wymiary (36 x 24 mm) i zdolność nadawania obrazowi charakterystycznego wyglądu. Przetwornik tego typu ma ponad dwa razy większą powierzchnię niż matryca Super 35mm. Cechuje go też szerszy kąt widzenia i mniejsza głębia ostrości. 
Przetworniki pełnoklatkowe to zdecydowanie największe matryce będące obecnie w powszechnym użyciu. Uważa się je także za szczytowe rozwiązanie dla kinematografii cyfrowej. Wynika to zarówno z zalet samej matrycy, jak i wielu nowocześniejszych technologii wspomagających.

Diagram porównawczy rozmiarów matryc do aparatów i kamer: od przetwornika typu 1/3" po Super 35 i pełnoklatkowy.

Rodowód pełnej klatki

Historia „pełnej klatki” sięga początków XX w. To właśnie wtedy standardem w przemyśle filmowym stała się taśma 35 mm, a po niej filmy formatu 135 stosowane przez dekady w aparatach małoobrazkowych. W tradycyjnej produkcji filmowej taśma przemieszcza się pionowo przez filmującą kamerę, która pozwala na wybór różnych formatów obrazu.

W jednym z nich, zwanym 3 Perf, do utrwalenia jednej klatki obrazu wykorzystywane są tylko 3 otwory perforacji. Taka klatka, mająca szerokoekranowy format i wymiary 24,89 x 14 mm, jest powszechnie określana mianem Super 35mm. Film w aparacie fotograficznym przemieszcza się z kolei poziomo, pozwalając na użycie największego z popularnych formatów obrazu, jakie stosuje się na filmach 35 mm: jest to właśnie „pełna klatka” o wymiarach 36 na 24 milimetry, wykorzystująca aż 8 otworów perforacji.

Na przełomie XXI wieku kamery cyfrowe z przetwornikami formatu Super 35 (w tym Sony F35) zaczęły dorównywać tradycyjnym kamerom filmowym, a w Hollywood i na całym świecie zaczęła się cyfrowa rewolucja. Producenci kamer chcieli jednak, by nowa generacja miała przetworniki większe niż Super 35. Znacznie większe.

Porównanie klatki filmu 35 mm z rozmiarami przetwornika Super 35mm i przetwornika pełnoklatkowego.

Zalety pełnoklatkowych przetworników obrazu

Przetwornik pełnoklatkowy ma wymiary klatki filmu małoobrazkowego (35 mm). Dzięki temu na nowych aparatach cyfrowych można używać obiektywów i adapterów ze starszych modeli na filmy, zachowując identyczne wrażenie, zasady wykonywania zdjęć, kadrowanie, ostrość i głębię ostrości. Zapewnia to również zgodność wstecz z formatem Super 35 i innymi.

Szersze pole widzenia

Ponieważ pełnoklatkowy przetwornik obrazu jest większy niż Super 35mm, w naturalny sposób utrwala szerszy obraz. Podczas zdjęć z tego samego miejsca przy użyciu tego samego obiektywu kamera pełnoklatkowa pozwala objąć większy fragment sceny. Bywa to użyteczne. W zilustrowaniu tego pomogą poniższe obrazy.

Pole widzenia zapewniane przez pełnoklatkowy przetwornik obrazu.

Pełna klatka

Pole widzenia zapewniane przez przetwornik Super 35.

Super 35mm

Twórcza głębia ostrości

Pełnoklatkowe przetworniki obrazu pozwalają uzyskać małą głębię ostrości i w pełni wykorzystać twórczy potencjał obiektywów z dużymi otworami przysłony. Jeśli pełnoklatkowy przetwornik obrazu zostanie połączony z obiektywem z dużym maksymalnym otworem przysłony, łatwo jest uzyskać bardzo małą głębię ostrości. Można wtedy eksponować wybrane elementy sceny, podczas gdy obiekty znajdujące się w mniejszej i większej odległości staną się nieostre. W rezultacie widzowie będą podświadomie koncentrować się na określonych obiektach, zgodnie z intencją scenariusza lub narracji.

Zdjęcie szachownicy ukazujące małą głębię ostrości.

Mała głębia ostrości

Zdjęcie szachownicy ukazujące dużą głębię ostrości.

Duża głębia ostrości

Więcej formatów z pełnoklatkowej matrycy

Wymiary matrycy pełnoklatkowej zapewniają obsługę wielu dodatkowych formatów. Rejestrując dane tylko z wybranego fragmentu przetwornika, można utrwalać różnorodne obrazy o wysokiej jakości, dostosowane do różnych wymagań i formatów. Przykładowo, różne tryby pracy przetwornika kamery VENICE zapewniają obsługę niespotykanej dotąd liczby formatów obrazu stosowanych w produkcji filmowej, a tym samym dają pełną swobodę twórczą. 

Diagram przedstawiający różne wymiary obrazów, które można uzyskać przy filmowaniu kamerą z pełnoklatkowym przetwornikiem.

Wysoka rozdzielczość: większa wyrazistość i oversampling

Większe wymiary pełnoklatkowego przetwornika obrazu pozwalają zwiększyć rozdzielczość (poprzez dodanie elementów światłoczułych), zwiększyć czułość (poprzez powiększenie elementów światłoczułych) lub — jak w większości przypadków — jedno i drugie. Wysoka rozdzielczość daje możliwość oversamplingu: przetwornik rejestruje więcej pikseli niż potrzeba do wygenerowania końcowego obrazu, ale w wyniku zaawansowanego przetwarzania danych przez kamerę uzyskuje się większą wyrazistość i zachowuje drobne detale, które mogłyby zniknąć z obrazu z mniejszej matrycy o niższej rozdzielczości.

Elementy światłoczułe różnych przetworników o zbliżonych rozdzielczościach

Porównanie trzech przetworników ukazujące różne wymiary i zróżnicowanie poszczególnych elementów światłoczułych.

Pełna klatka i nowa technologia

Poprawę parametrów i większą twórczą swobodę zapewniają nie tylko zalety samego pełnoklatkowego przetwornika obrazu, lecz także dodatkowe technologie.

Zakres dynamiczny i Exmor R 

Zwyczajową miarą zakresu dynamicznego są stopnie przysłony w obiektywie. Lepsze przetworniki obrazu umożliwiają rozróżnienie większej liczby stopni (poziomów) szarości między czernią a bielą. Zakres dynamiczny oka ludzkiego wynosi około 10–15 stopni. 

Ze względu na większe elementy światłoczułe i znaczny ogólny rozmiar pełnoklatkowe przetworniki obrazu są zdolne zapewnić szerszy zakres dynamiczny. W przypadku matrycy Sony Exmor R, którą zastosowano w kamerze FX9, dodatkową zaletę stanowi całkowicie odmienny sposób rozmieszczenia elementów światłoczułych. Widać to na ilustracji poniżej. W rezultacie pełnoklatkowe przetworniki obrazu Sony mogą dorównać zakresem dynamicznym oku ludzkiemu, a nawet je przewyższyć. 

W standardowym przetworniku Exmor CMOS między soczewką a warstwą światłoczułą znajdują się metalowe przewody

Przetwornik Exmor CMOS

Standardowy przetwornik w technologii FSI użyty w kamerze FS7II

W przetworniku CMOS Exmor R metalowe przewody biegną pod warstwą światłoczułą, co pozwala zwiększyć jasność obrazu.

Przetwornik CMOS „Exmor R”

Przetwornik w technologii BSI użyty w kamerze FX9

Dwie bazowe czułości ISO

Cyfrowe przetworniki obrazu działają najlepiej przy tak zwanej bazowej czułości ISO, zależnej od przetwornika. Wtedy właśnie można uzyskać bardzo czysty obraz z minimalnym poziomem zakłóceń, największy odstęp sygnału od szumu i, w większości przypadków, najszerszy zakres dynamiczny. Wynika to z faktu, że przy bazowej czułości ISO sygnał z przetwornika nie jest wzmacniany ani podbijany (napięciem). Stosowanie wzmocnienia lub zwiększanie czułości ISO w celu rozjaśnienia obrazu wprowadza także szumy. Wzmocnienie na poziomie dwukrotnie rozjaśniającym obraz powoduje także podwojenie poziomu szumów w obrazie, a tym samym pogorszenie jakości. O ile ziarno na filmie analogowym, takim jak ASA 400, może nadawać obrazowi przyjemny wygląd, zakłócenia cyfrowe rzadko kiedy są miłe dla oka.

I właśnie z tego powodu w pełnoklatkowych przetwornikach obrazu kamer VENICE i FX9 zastosowano rozwiązanie zwane dwiema bazowymi czułościami ISO. Dwie bazowe czułości ISO oznaczają dwie niezależne światłoczułości matrycy.

Kamera VENICE pozwala na wybór bazowej czułości ISO 500, zapewniającej optymalny zakres dynamiczny w zastosowaniach, w których standardem jest oświetlenie planu. Druga czułość bazowa, ISO 2500, doskonale sprawdza się przy rejestrowaniu materiałów HDR w słabym oświetleniu. Bazowa czułość kamery FX9 wynosi ISO 800. Zapewnia ona optymalny zakres dynamiczny w typowych zastosowaniach, takich jak filmowanie w plenerach i dobrze oświetlonych wnętrzach. Druga czułość bazowa, ISO 4000, doskonale sprawdza się przy słabym oświetleniu.

Diagram przedstawiający zakres dynamiczny i tolerancję naświetlenia przy ISO 800.

Bazowa czułość ISO 800

Do dobrze oświetlonych scen

Diagram przedstawiający zakres dynamiczny i tolerancję naświetlenia przy ISO 4000.

Bazowa czułość ISO 4000

Do słabiej oświetlonych scen

Czułość ISO 500 jest przeznaczona do filmowania w środku dnia, przy mocnym świetle. Umożliwia utrwalenie detali filmowanego nieba.

Niska bazowa czułość ISO

Obraz rodziny przy nocnym ognisku pokazuje, jak czułość ISO 2500 pozwala utrwalić detale w słabym oświetleniu.

Wysoka bazowa czułość ISO

Twórcze połączenie elektronicznego filtra ND o zmiennej gęstości optycznej z pełnoklatkowym przetwornikiem obrazu 

FX9 to pierwszy na świecie pełnoklatkowy kamkorder z elektronicznym filtrem ND o zmiennej gęstości optycznej, który w największym uproszczeniu eliminuje konieczność ręcznego montowania i zmieniania filtrów o stałej gęstości. Jest to zaleta sama w sobie, ale dopiero połączenie elektronicznego filtra ND z pełną klatką i jasnym obiektywem z automatyczną przysłoną sprawia, że utrwalane sceny przeobrażają się w niespotykany dotąd sposób. Zmiana ustawienia filtra ND w czasie zdjęć spowoduje bowiem automatyczną korektę ustawienia przysłony, służącą zachowaniu właściwego naświetlenia sceny. W rezultacie zmieni się głębia ostrości obrazu. A jeśli obiektyw nie ma automatycznej przysłony? Nic nie szkodzi! Wystarczy przełączyć elektroniczny filtr ND w tryb automatyczny i regulować w czasie zdjęć przysłonę — efekt będzie ten sam. Dalsze informacje o posługiwaniu się elektronicznym filtrem ND można znaleźć na stronie prezentującej technologię elektronicznego filtra ND.

Loading video...

Zaawansowana automatyka ostrości Sony do matryc pełnoklatkowych

Mała głębia ostrości, tak charakterystyczna dla kamer pełnoklatkowych, stanowi też wyzwanie dla operatora, trudno jest bowiem tak dokładnie utrzymywać ostrość. W przypadku kamer kinematograficznych najwyższej klasy, jak VENICE, nastawianiem ostrości tradycyjnie zajmuje się ostrzyciel. Nie jest to jednak praktyczne w produkcjach bez scenariusza, takich jak dokumentalistyka czy reportaż.

Operatorzy kamer patrzą zazwyczaj z góry na systemy AF: uważają je za niewystarczająco dokładne i ograniczające twórczą swobodę. Kamera Sony FX9 jest jednak wyposażona w zaawansowany system automatycznej regulacji ostrości, jakiego nigdy dotąd nie użyto w żadnym kamkorderze profesjonalnym. Jego dokładność pozwala utrzymywać bardzo małą głębię ostrości, a równocześnie daje szereg twórczych możliwości w zakresie szybkości i śledzenia. W rezultacie system ten nie tylko nie zawęża wachlarza środków twórczej ekspresji, lecz wręcz go rozszerza i sprawia, że małą głębię ostrości można stosować w praktycznie każdej produkcji, od niespiesznych seriali historycznych po dynamiczne relacje sportowe.

Loading video...

Pełnoklatkowe kamery profesjonalne Sony

Cyfrowa kamera filmowa VENICE

VENICE to pierwsza w historii Sony cyfrowa kamera kinematograficzna wysokiej klasy wyposażona w pełnoklatkowy przetwornik obrazu. Model ten pozwala na wybór dwóch czułości bazowych — ISO 500 i ISO 2500 — i jest niezrównany wśród produktów Sony po względem ilości obsługiwanych formatów zapisu.

Cyfrowa kamera kinowa VENICE
Kamkorder PXW-FX9 z pełnoklatkowym przetwornikiem obrazu 6K.

PXW-FX9

Kamera FX9 jest wyposażona w pełnoklatkowy przetwornik 6K, zapewniający wysoką jakość obrazu nagrywanego w rozdzielczości DCI 4K*, Ultra HD lub HD. Dzięki zaawansowanemu przetwarzaniu obrazu, obejmującemu rekonstrukcję kolorów i oversampling, końcowy materiał ma jakość nieosiągalną przy użyciu standardowych matryc Super 35mm. Model ten jest pierwszym na świecie pełnoklatkowym kamkorderem z elektronicznym filtrem ND o zmiennej gęstości optycznej, szybkim systemem automatyki ostrości Fast Hybrid AF i dwiema bazowymi czułościami ISO: 800 i 4000.

*Wymagana jest przyszła aktualizacja.