Prueba de laboratorio del DJI Inspire 3 Zenmuse X9-8K Air: rolling shutter, rango dinámico y latitud

Lab Test

por Luciano OrlievskyJulio 11, 2023

No sucede a menudo, pero he aquí una novedad: ¡ha llegado nuestra primera prueba de laboratorio de una cámara de dron! Cuando nos enteramos de la última incorporación de DJI a la línea Inspire en abril con un sensor full frame de 8K en combinación con ProRes RAW a bordo, el Zenmuse X9-8K Air, no pudimos resistirnos a ponerlo a prueba en nuestro laboratorio. ¿Curioso por ver nuestros resultados? Entonces sigue leyendo en esta prueba de laboratorio del Inspire 3…

Nota del editor: Los resultados del DJI Inspire 3 con Zenmuse X9-8K de esta prueba de laboratorio también se agregaron a nuestras bases de datos. Los modos y tiempos de grabación se agregarán a las Bases de Datos más adelante.

Se ha escrito mucho sobre el dron DJI Inspire 3 con el nuevo módulo de cámara Zenmuse X9-8K Air. Puedes leer el anuncio con todas las especificaciones de mi colega Jakub Han aquí, y otro artículo con todo lo que necesitas saber aquí. Además, CineD otorgó el premio NAB 2023 a Lo Mejor de La Feria a DJI; lee sobre esto aquí. Actualmente también se está trabajando en una reseña en video más profunda del Inspire 3.

Por lo tanto, teníamos mucha curiosidad por ver cómo le iría en nuestra prueba de laboratorio estandarizada. Ahora bien, esta no fue una tarea sencilla. Necesitábamos alinearlo correctamente con nuestra tabla Xyla21 (obviamente no hay montura para trípode disponible ;-) y venía con la lente DL 50 mm F2.8 LS ASPH. Por lo tanto, Florian y yo no estábamos seguros de si la configuración de luz de nuestro estudio sería lo suficientemente fuerte como para acercar el canal rojo al recorte de la cara de nuestro sujeto usando la apertura F2.8 para probar la latitud de exposición. ¡Gracias Florián por toda tu ayuda!

Entonces, sin más preámbulos, ¡vamos directamente a los resultados! Para que conste, el firmware de la cámara era 10.00.15.01 (el más reciente al momento de escribir este artículo).

Rolling shutter del módulo de cámara Zenmuse X9-8K Air del Inspire 3

Primero, probamos el rolling shutter en modo full frame con la configuración 8K DCI (8192×4320) a 25 fotogramas por segundo (grabada en ProResHQ 422):

¡Ay, la friolera de 31,3 ms (menos es mejor)! Desafortunadamente, ese es un valor muy malo. Las cámaras full frame recientes que probamos mostraron un rango de 3 ms a 16 ms (por ejemplo, la Sony VENICE 2 en 8K DCI tiene menos de 3 ms, la Sony a7S III tiene 8,7 ms en 4K, la Canon EOS R3 en 6K tiene 9,3 ms y la Nikon Z 9 alcanzó 14,5 ms en 8,3K).

Se podría argumentar que el gimbal integrado mitiga muchos de los problemas con el rolling shutter, pero como este dron puede volar a una velocidad de hasta 95 km/h, ten en cuenta que los efectos del rolling shutter aparecerán, especialmente en las tomas de seguimiento.

Ahora, lo que nos pareció extraño es que DJI anuncia hasta 75 fps en 8K para disparos ProRes RAW (en una relación de aspecto de 1:2,4). ¿Cómo es eso posible? Lo probamos y descubrimos que el sensor cambia a otro modo de lectura si supera los 30 fotogramas por segundo. De 30 a 60 fps, el rolling shutter se reduce a 16,3 ms. No estábamos seguros de qué cambió realmente, por lo que echamos un vistazo rápido a nuestra tabla de resolución para verificar si todavía se muestreó el sensor completo o si se estaba produciendo algún tipo de sobremuestreo a partir de una resolución más baja:

En cuanto a la resolución, no pudimos ver ninguna diferencia, incluso alejándonos un poco más del gráfico para ver si aún se registraban los detalles más finos. Puedes ver en la pantalla anterior que no hay diferencia entre 25 o 60p para la grabación 8K DCI ProRes RAW.

No podemos decirte qué está sucediendo y por qué el sensor cambia el modo de lectura por encima de 30p, pero al menos no hay ningún impacto en la resolución. Por lo tanto, para escenas de acción rápida, es recomendable cambiar a velocidades de cuadro superiores a 30 fps en el modo 8K DCI ProRes RAW para mitigar los efectos del rolling shutter.

Curiosamente, para el modo de grabación ProRes HQ en modo full frame, también puedes seleccionar velocidades de fotogramas más altas, pero el sensor cambia a un modo de lectura diferente y una resolución reducida de 4,1K por encima de 30 fps, y nuevamente el rolling shutter registra 16,3 ms.

Ahora echemos un vistazo al modo Super35 (o APS-C):

En 4K DCI en la configuración ProresHQ 422 Super35, el rolling shutter se reduce a 14,7 ms para 25 fps o 50 fps.

Rango dinámico del módulo de cámara Zenmuse X9-8K Air

Cambiamos a ProRes RAW en 8K DCI, ISO800 y utilizamos el compresor de Apple para transcodificar el archivo ProRes RAW en ProResXQ 4444 D-Log de 12 bits antes de incorporar fotogramas a IMATEST.

La forma de onda muestra 13 paradas sólidas por encima del nivel de ruido:

IMATEST calcula 12,1 paradas sólidas con una relación señal-ruido (SNR) de 2, y 13,4 paradas con SNR = 1. Esos son muy buenos resultados, a la par, si no mejores, que las cámaras full frame más recientes que probamos en Modo RAW. La líder del grupo sigue siendo la ALEXA Mini LF, que registró 13,4/14,5 paradas con SNR = 2/1 en ARRIRAW.

La cámara Zenmuse X9-8K Air cuenta con un sensor ISO nativo dual, por lo que probamos el segundo ISO nativo en ISO4000, mostrando 11,7/13,2 paradas con SNR = 2/1:

Nuevamente, hay muy poco impacto en el rango dinámico si se utiliza el segundo ISO nativo – ¡muy bien!

Ahora, sólo por curiosidad, también probamos ProResHQ 422 en ISO800. Aquí está la forma de onda y el resultado de IMATEST en ISO800 (que muestra 12/13,5 paradas en SNR = 2/1): muy similar, pero con un ruido de fondo menos ruidoso:

En ProRes RAW (12 bits), así como en ProResHQ 422 (10 bits), hay paradas adicionales visibles en el diagrama central encima de la curva azul “13,5” (esas son paradas enterradas en el piso de ruido). Potencialmente, estas se pueden utilizar utilizando técnicas avanzadas de postproducción (reducción de ruido, etc.).

Desafortunadamente, el ruido presente en el piso de ruido no se distribuye uniformemente, incluso con el sensor 8K. Como resultado, al menos en nuestra escena de latitud de estudio estándar, no pudimos aprovechar este potencial.

Latitud del módulo de cámara Zenmuse X9-8K Air

La latitud es la capacidad de una cámara para retener detalles y colores cuando se sobreexpone o subexpone y se vuelve a la exposición base. Hace algún tiempo, elegimos un valor arbitrario de alrededor del 60% de luma (en la forma de onda) para las frentes de nuestros sujetos en nuestra escena de estudio estándar. Esta exposición base CineD debería ayudar a nuestros lectores a obtener un punto de referencia para todas las cámaras probadas, independientemente de cómo distribuyan los valores del código y qué modo LOG se utilice.

Para las siguientes tomas, post-procesamos los archivos ProRes RAW de dos maneras diferentes y los incorporamos a DaVinci Resolve 18.4 para su posterior análisis (ya que el DVR no es compatible con ProRes RAW hasta el momento):

• La aplicación Raw Converter en la tienda de aplicaciones de Windows, que transforma ProRes RAW en una secuencia Cinema DNG que se puede importar a DVR
• Final Cut Pro, usando el diálogo ProResRAW para ajustar la exposición y exportando un archivo ProResXQ 4444 de 12 bits, y luego usando el D-Log oficial para Rec709 LUT en DaVinci Resolve

Los archivos DNG del conversor Raw se desarrollaron directamente en Rec.709 en la pestaña Camera RAW de DaVinci Resolve:

A continuación, descubrimos que la luz de nuestro estudio no podía acercar el canal rojo de la cara de mi colega Nino al recorte en ISO800, debido a la lente F2.8 bastante lenta de DJI. El canal rojo está exactamente 0,5 paradas por debajo del recorte (como dedujimos al compararlo con el gráfico de forma de onda anterior):

Por lo tanto, tuvimos que agregar media parada a los resultados de latitud que se muestran a continuación. Aquí hay una toma de la exposición base usando el flujo de trabajo Cinema DNG:

Ahora, subexpongamos. Hicimos esto duplicando la velocidad de obturación de 1/25 a 1/50, 1/100, y así sucesivamente hasta 1/1600. Luego de eso, procedimos a disminuir la apertura del lente paso a paso, pasando de F2.8 a F4, F5.6 y finalmente F8.

Aquí hay 4 paradas debajo de la imagen de exposición base, recuperadas usando el flujo de trabajo CDNG:

Ahora estamos a 7,5 paradas de latitud (3 por encima a 4 por debajo más 0,5). El ruido comienza a infiltrarse en la imagen, como se puede ver, por ejemplo, en las sombras en la parte inferior derecha. Además, las zonas de sombra se han vuelto verdosas.

Este ruido se puede eliminar adecuadamente utilizando la reducción de ruido en DaVinci Resolve. Ahora vayamos a 5 paradas de subexposición, recuperadas (usando el flujo de trabajo CDNG):

La imagen ahora se ve muy afectada por el ruido y, desafortunadamente, es un ruido bastante grueso, no finamente disperso, lo que dificulta su eliminación (ver más abajo). También empiezan a aparecer rayas horizontales, que la reducción de ruido no puede mitigar por completo:

Hay un tinte verdoso en la imagen que no se puede eliminar lo suficiente. Parece que hemos llegado al límite. Como el color de la piel en el lado oscuro de la cara de Nino todavía está algo intacto, incluiré este resultado.

Veamos una parada más de 6 paradas de subexposición, recuperadas mediante el flujo de trabajo CDNG:

La imagen se vuelve verdosa (especialmente en las sombras) y el ruido degrada la imagen hasta un punto en el que no se puede recuperar, incluso cuando se utiliza una fuerte reducción de ruido temporal y espacial (consulta la configuración del DVR a continuación). Además, el color de la piel en el lado oscuro del rostro de Nino ya no está intacto:

Esto produce 8,5 paradas de latitud de exposición, una de las mejores que hemos visto hasta ahora en cámaras full frame para consumidores. La ALEXA Mini LF mostró 10 paradas en comparación (y la ALEXA 35 mostró 12 paradas).

Ese fue el flujo de trabajo de la pestaña Raw Converter / Cinema DNG / Resolve RAW. Ahora, por curiosidad, también probamos el segundo método: desarrollar los archivos ProRes RAW en Final Cut Pro, hacer el ajuste de exposición y luego exportar un archivo ProRes XQ4444 de 12 bits a DaVinci Resolve.

Bueno, el D-Log oficial para Rec709 LUT introdujo un tinte más rosado en la imagen en general, pero básicamente, los resultados son los mismos (como se esperaba). Echa un vistazo a las 5 paradas a continuación, imagen retrasada a continuación:

El uso de la reducción de ruido produce la siguiente imagen:

Y solo como referencia, a 6 pasos debajo de la imagen, el ruido se vuelve demasiado grueso para eliminarlo efectivamente con la reducción de ruido. Un fuerte tono verdoso cubre la imagen, arrastrándose desde las sombras; además, tenemos el problema de las líneas horizontales.

Resumen de la prueba de laboratorio del Inspire 3 para la Zenmuse X9 Air

La cámara DJI Inspire 3 Zenmuse X9 Air muestra un espectro bastante diverso de atributos de buenos a malos en nuestra prueba de laboratorio estandarizada: el rolling shutter es muy malo en el modo DCI 8K por debajo de 30 fotogramas por segundo, pero mejora significativamente por encima de 30 fps. El rango dinámico está a la par, si no mejor, que el de todas las cámaras full frame en el rango de precios al consumidor que hemos probado hasta ahora. Sólo las cámaras de cine de alta gama como la RED V-Raptor 8K o la ALEXA Mini LF logran superar estos resultados.

Una conclusión similar se deriva de la prueba de latitud de exposición: se muestra una sólida latitud de exposición de 8,5 paradas, que se encuentra entre las mejores que hemos probado en el rango de precios al consumidor.

Considerándolo todo, ¡una gran actuación!

¿Has trabajado con el DJI Inspire 3 y la cámara Zenmuse X9 Air hasta ahora? Dinos tus pensamientos y experiencias en la sección de comentarios a continuación…