S-Log 3 und 8-bit-Video: Wirklich unbrauchbar?!
Heute möchte ich einen kurzen Beitrag zum Thema S-Log 3 mit 8-bit-Kameras bringen. Ich hatte in meinem ersten Beitrag ja bereits Bezug darauf genommen, dass es eine weit verbreitete Annahme ist, dass man S-Log 3 aufgrund seiner sehr flachen Kurvencharakteristik in Verbindung mit 8-bit-Farbtiefe vermeiden sollte [1] und stattdessen empfohlen wird, eher auf S-Log 2 zurückzugreifen. Das übliche Argument ist dabei ja, dass es sehr leicht zu Banding kommt, also zu unschönen Streifenbildungen, besonders im Himmel und auf einfarbigen Flächen.
Da ich immer wieder in der Werbung Filmchen sehe, die offensichtliches Banding enthalten, habe ich mir nun S-Log 3 nochmal vorgenommen und mir folgende Fragen gestellt: 1) Wenn es professionell agierende Konzerne nicht kümmert, wenn ihre Werbung letztlich voller Banding ist, warum sollte es mich als Privatperson dann überhaupt kümmern? 2) Ist S-Log 3 wirklich so schlimm? 3) Überwiegen die Vorteile ggf. die Nachteile?
1. Ist Banding 'schlimm'?
Banding entsteht im Zusammenhang mit Farbverläufen, wenn die Farbtiefe der Aufnahme nicht ausreicht, um die Verläufe flüssig abzubilden [2]. Nach meiner eigenen Erfahrung tritt das Problem umso deutlicher zutage, desto kontrastreicher die Umgebung ist: Wenn man bspw. die Sonne als maximale Helligkeitsquelle links im Bild hat (quasi 'weiß') und dann einen sukzessiven Übergang in den blauen Himmel nach rechts abbilden möchte, stellt das eine Extremsituation dar und es ist sehr wahrscheinlich, dass wir in 8-bit-Material mit stärkerem Banding zu tun bekommen werden.
Es ist aber je nach Situation und verwendetem Aufnahmeprofil auch so, dass Banding nicht immer deutlich erkennbar sein muss. Ich habe aus Neugier Tests mit Cine 4, S-Log 2, S-Log 3 und HLG 3 durchgeführt, wobei ich dieselbe Szene mit jedem Profil identisch aufgenommen und später die Belichtung komplett heruntergezogen habe. Das Ergebnis mag überraschen: Alle vier Aufnahmen enthielten Banding, allerdings war es in seiner Qualität unterschiedlich stark ausgeprägt – Cine 4 und S-Log 2 zeigten ein relativ feines, engmaschiges Banding-Muster, das bei normaler Belichtung quasi unsichtbar war, während das Muster bei S-Log 3 gröber war und dadurch auch früher ins Auge fiel. HLG 3 bewegte sich irgendwo dazwischen.
Die Frage, ob Banding 'schlimm' ist, ist hochgradig subjektiv. Neutral formuliert, könnte man sagen, dass es schlimmer wird, je deutlicher es wahrnehmbar ist, da es die Aufmerksamkeit vom Inhalt ablenken und somit zum Störfaktor werden kann. Wenn es nur ganz dezent auftritt, wird es von vielen Menschen, die nicht unmittelbar mit Kameratechnik zu tun haben, kaum wahrgenommen; selbst wenn man aktiv danach fragt, müssen Betroffene zweimal hinschauen und geben dann gern an "Da habe ich gar nicht drauf geachtet .. ist doch auch nicht so schlimm".
Letzterer Gedanke sollte bei diesem Thema nicht außer Acht gelassen werden: Wir sind es gewohnt, seit langer 8-bit-Material zu konsumieren ("Rec. 709") und ich habe persönlich noch nie gehört, dass jemand einen Film oder eine Sendung aufgrund von technischen Aufnahmebeschränkungen wie Banding oder Bildrauschen als schlecht bezeichnet hätte. Wenn man dazu den ganzen Hype um 10-bit-Kameras einbezieht, muss man sicherlich eine vermittelnde Position einnehmen: Ja, 10-bit-Farbtiefe bringt Vorteile mit sich, v.a. im Luma-Bereich und bei der Arbeit mit Farbmasken, die man mit 8-bit besser komplett links liegen lässt. Aber sind diese Vorteile aufs Ganze gerechnet derart substantiell, dass man die Auffassung vertreten müsste, dass es nicht mehr möglich wäre, mit 8-bit-Material ansprechende Videos zu erstellen? Ich würde diese Frage sicherlich mit Nein beantworten, obwohl ich keine 10-bit-Kamera habe. Das mag einerseits an den Gewohnheiten jahrelangen 8-bit-Konsums liegen, hat aber auch mit steigenden Hardware-Anforderungen, Speicherplatz und meiner eher wenig ausgeprägten Begeisterung gegenüber HLG-HDR 10-bit zu tun.
2. Ist S-Log 3 mit 8-Bit unbrauchbar?
Ich bin in meiner Nähe mal wieder zu Fuß unterwegs gewesen und habe dort einige (allerdings wenig spannende) Clips gedreht, um mögliche Probleme mit S-Log 3 in unterschiedlichen Aufnahmesituationen zu testen. Ich verlinke das Video hier, das ich aus diesen einzelnen Clips erstellt habe:
Wie man sieht, enthält das Video mehrere Clips, die den Himmel zeigen. Aufgrund des Grau-in-Grau-Wetters entstehen immer wieder Farbverläufe zwischen Weiß, Grau und grau-bläulichen Tönen. Insbesondere die ersten beiden Clips zeigen hier, dass das Banding nicht so prominent zutage tritt, dass es einem sofort auffällt. Aber: Es ist in beiden Aufnahmen vorhanden. Wichtig: In diesem Video wurde an keiner Stelle in irgendeiner Form eine Korrektur bzgl. Banding durchgeführt (s.u.). Einige weitere Beispiele aus Essen-Werden zeigen das Phänomen deutlicher (bes. bei 0:25-0:34), aber man muss je nach Helligkeit und Szene trotzdem genauer hinschauen:
Die (naive) Frage, die sich daran anschließt, lautet: Kann das jetzt so bleiben oder muss man da noch irgendwas machen? Ich würde behaupten, dass man je nach Kontext mit diesen Ergebnissen durchaus zufrieden sein kann; das Banding ist hier deutlich schwächer ausgeprägt als in so manchem Werbeclip, der ausgestrahlt wird. Man muss natürlich relativieren, dass Werbeclips sicherlich auch stark komprimiert werden, d.h. niedrige Datenrate und starke Kompression verschärfen das Banding noch, ggf. erzeugen sie es auch erst, wo vorher gar keins war. Die Aufnahme oben wurde in 4k mit 100mbps aufgenommen und (aufgrund des Crops für die Nachstabilisierung) ausgegeben als 3K (3200x1800) in H.264 mit einer Datenrate von 22,5 mbps. Wie YouTube diese Datenrate bei der Anzeige als 1440p verändert kann ich nicht genau beurteilen, aber sie wird sicherlich nochmal eine Ecke niedriger sein.
3. Wie kann man mit Banding umgehen?
Die leichteste Möglichkeit ist sicherlich: Nichts tun, wenn es nicht auffällt oder einen generell nicht stört.
Wenn man die Qualität seines Bildes aber weiter verbessern möchte, gibt es eine Möglichkeit, wie man den Effekt verringern kann: Banding lässt sich eliminieren (präziser: unsichtbar machen), indem man einen Weichzeichner über die betroffenen Stellen legt [3]. Dadurch werden die Übergänge geglättet und die Streifenbildung verschwindet. Wie wir unten noch sehen werden, wirken sich hierbei die Dateitypen und Upload-Kompressionen durch die Verringerung der Datenmenge gegenüber dem korrigierten Original aber auch wieder negativ aus, sodass es letztlich nicht so sehr ums 'Eliminieren' geht, sondern eher um geschicktes Minimieren.
Eine solche Weichzeichnung kann man bei Final Cut sowie auch bei DaVinci und Premiere mit dem sog. Gaußschen Weichzeichner ('Gaussian blur') erzielen. Hierbei gibt es einige kritische Aspekte zu beachten:
A. Man muss unbedingt eine Maske nutzen, da man ja nicht das ganze Bild, sondern nur einzelne Bereiche des Bildes feintunen möchte. Ideal wären (immer je nach Motiv ...) magnetische oder Zeichenmasken, da diese sich den Konturen besser anpassen können und sich somit bessere Ergebnisse erzielen lassen. Farbmasken würde ich hier persönlich nicht als erste Wahl ansehen, da wir ja lokal fest definierte Bereiche anpassen wollen. Etwas schwieriger wird es mit Formmasken, da man je nach Situation mit ziemlich vielen Masken stückeln muss, um den Bereich möglichst gut zu maskieren, denn ...
B. ... man sollte unbedingt darauf achten, zwischen dem maskierten Bereich und dem angrenzenden übrigen Bild genug Raum für einen unauffälligen Übergang zu lassen. Schließlich soll es nicht auffallen, dass mit einer Maske gearbeitet wurde.
C. Die Stärke der Weichzeichnung sollte nur so stark gesetzt werden, wie nötig ist, um den gewünschten Effekt zu erzielen, nicht pauschal auf Maximum. Nach meinen eigenen Erfahrungen reichen meistens 15-25% bereits aus, um das Banding zu entfernen.
D. Alle Bearbeitungen der betroffenen Clips, die in irgendeiner Form einen Crop implizieren (bspw. Stabilisieren, aber auch Zurechtschneiden des Bildausschnitts...) sollten immer vor dem Weichzeichner erfolgen, da die Verschiebung des Bildausschnitts sich auch auf die Maske auswirkt. Im schlimmsten Fall muss man dann alles nochmal neu anpassen. Mal sollte daher den Weichzeichner immer erst als letzten Arbeitsschritt drüber legen, wenn alles andere fertig ist.
Schauen wir uns das jetzt einmal in der Praxis an. Die folgenden Bilder sind Ausschnitte auf den Himmel aus einem größeren Bild (bzw. Clip). Um das Banding unzweifelhaft sichtbar zu machen, ziehen wir einmal die Belichtung komplett runter. Wir sehen einige grobe Streifen:
Achtung: Die Streifen hier sind gegenüber dem Original-Clip bereits stärker ausgeprägt! Das Bild aus dem Clip wurde aus Final Cut "als Einzelbild exportiert", die daraus resultierende TIFF-Datei wurde für den Upload zu JPG umgewandelt. Allein dieser Kompressions- und Uploadvorgang mit weiterer Kompression hat bereits dazu geführt, dass das Banding verstärkt wurde.
Wenn wir unseren Weichzeichner anwenden, sieht dasselbe Bild so aus:
Wieder die Anmerkung: Durch die Kompression sieht man hier wieder mehr Banding als im Original. Das Original zeigt an diesem Punkt keine Streifenbildung.
Auch wenn wir durch die Kompressions- und Uploadvorgänge etwas beeinträchtigt sind, sehen wir, dass die Qualität des Bandings sich verändert: Das grobe, blockartige Streifenmuster ist zu einer sehr viel feineren Linienbildung übergegangen. Da wir bedingt durch die Wuchsform der Bäume und ihrer Äste sehr ungleichmäßige Konturen für unseren Himmel definieren müssten, waren für dieses Ergebnis mehrere Masken nötig:
Wie man sieht, wurde hier zu den Rändern hin und unten links zwischen den Bäumen nicht ganz exakt maskiert, da wir Abschattungen neben dem Hausdach sowie leichte Banding-Überbleibsel im unteren, hellen Segment des Himmels sehen können. Da es sich hier nur um eine Demo des Vorgehens handelt, wollen wir mal nicht päpstlicher als der Papst sein. 😉
Wenn wir jetzt im letzten Schritt unsere Belichtung wieder hochziehen, sehen wir vom Banding effektiv nichts mehr, wenn wir nicht wirklich mit der Lupe danach suchen gehen:
(Für evtl. immer noch sichtbare Streifen gilt weiterhin, wie oben angesprochen, die Begründung, dass diese durch die starke Upload-Kompression zustandekommen. Das Original auf meinem Rechner zeigt keinerlei Streifen mehr.)
Nachtrag: Eine andere Möglichkeit, wenn man auf diese Stückelung mit einzelnen Masken keine Lust hat, ist die Verwendung des kostenpflichtigen Plugins Color Finale 2 Pro [4]: Hier kann man den Weichzeichner mit einer Zeichenmaske verbinden und so mit nur einer einzigen Maske deutlich präzisere Ergebnisse erzielen (siehe die gelbe Linie im Bild). Auch hier denken wir uns die Streifen im Bild wieder weg, da sie durch die Upload-Kompression entstehen.
Mit internen Mitteln kann Final Cut das auch, allerdings umständlicher. Für jegliche Farbanpassungen und Effekte lassen sich aus dem jeweiligen Menü nur Form-, Farb- und Magnetmasken wählen. Die Kleinschrittigkeit von Formmasken haben wir oben gesehen, Farbmasken sind hier nicht zu empfehlen; mit den Magnetmasken habe ich persönlich in dieser Art von Setting keine guten Erfahrungen gemacht, da sie nach der Analyse des Clips meine manuellen Anpassungen immer wieder rückgängig und somit ein exaktes Ergebnis unmöglich machen. Man muss für eine Zeichenmaske mit Gaußschen Weichzeichner zunächst den Clip duplizieren und dann beide Effekte separat auf den oberen der beiden Clips anwenden. Am oberen Clip wird dann wie im Beispiel mit Color Finale eine Zeichenmaske definiert und die Weichzeichnung eingestellt. Die Funktionalität ist dieselbe, allerdings kann das Duplizieren des Clips zu dem Problem führen, dass man den Clip minimal verschiebt; damit die Maske lückenlos auf den gewünschten Clip passt, müssen beide Clips absolut deckungsgleich sein. Wenn man nun viele Clips derart nachbearbeiten muss, kann das zu viel manueller Nacharbeit beim Ausrichten der Clips in der Timeline führen. Man muss hier also abwägen, ob einem der stringentere Workflow von Color Finale das zusätzliche Geld wert ist oder ob man mit dem unnötig komplizierteren Verfahren mit Final Cuts Bordmitteln auskommt. Die beste Lösung wäre sicherlich, wenn Apple seinen Effekten einfach die Zeichenmaske als vierte Option hinzufügen würde, da das Programm das ja ganz offensichtlich kann.
Wie man in jedem Fall sieht, lässt sich das Banding bei S-Log 3 also ganz gut in den Griff bekommen. Ein weiterer Ansatz, den ich hier nicht unter den Tisch fallen lassen möchte, sieht vor, die Sättigung bei Aufnahmen in S-Log generell zu erhöhen, damit bei der Aufnahme mehr Farbinformationen geschrieben werden [5]. Da ich aufgrund der YouTube-Kompression die Vergleiche zur Effektivität dieser Methode in dem verlinkten Video aber nicht beurteilen kann, möchte ich hier nur darauf hinweisen, dass es diesen Ansatz gibt und ich ihn ggf. in einem zukünftigen Beitrag nochmal aufgreifen werde. Da in dem Video zudem mit dem S-Gamut3.Cine-Farbraum gearbeitet wird, ist zu meinen eigenen Aufnahmen auch keine direkte Vergleichbarkeit gegeben, da ich selbst bisher ja immer direkt im Movie-Farbraum aufnehme. Meine Gründe dafür wurden im S-Log 2-Beitrag bereits ausgiebig diskutiert.
Die Fragen, die man sich zu S-Log 3 und Banding also final stellen sollte, sind: 1) Bin ich bereit, den höheren Aufwand der Maskierung usw. usf. in Kauf zu nehmen? 2) Ist es mir der noch etwas höhere Dynamikumfang gegenüber S-Log 2 und das bessere Schatten-Handling wert, dass ich dafür eher im Highlight-Bereich nacharbeiten muss?
4. Beispiel
Um diesen Überlegungen Taten Folgen zu lassen, war ich heute mal am Baldeneysee unterwegs. Alle Clips im folgenden Video wurden in S-Log 3 gedreht; zudem habe ich den Tipp aus Anmerkung [5] einmal aufgegriffen und im Farbraum S-Gamut3.Cine mit maximaler Sättigung (+32) aufgenommen. Nach meinen Beobachtungen hat das keinerlei Einfluss aufs Banding, allerdings hilft es an anderer Stelle: Das Material ist etwas cleaner und enthält weniger Colour blocking und Magenta/Grün-Verschiebungen. Ich habe meine LUT einfach dahingehend modifiziert, dass sie die Sättigung bei der Konversion direkt mit normalisiert. Ich denke, die Ergebnisse können sich von technischer Seite insgesamt sehen lassen, besonders weil das Banding-Problem bei bedeckten Verhältnissen weniger prominent auftritt als bei strahlendem Sonnenschein. Dass es am See mittlerweile etwas heruntergekommen aussieht, ist eine weniger erfreuliche Randnotiz.
5. Fazit: S-Log 3 – unbrauchbar in 8-bit ?
Um den obigen Schnelldurchgang auf die zentralen Punkte hin zusammenzufassen, will ich es auf folgende Thesen bringen:
5.1. S-Log 3 ist mit 8-bit sicherlich nicht "unnutzbar" oder "unbrauchbar". Auch wenn die hier gezeigten Clips kein Potential für die spannendste Doku des Jahres haben, zeigen Sie doch, dass man diese Bilder anschauen kann, ohne dass man dabei ständig darüber stolpert, dass das Bild falsch aussieht oder voller Artefakte wäre. Letztlich ist die Nutzbarkeit in Extremsituationen auch eine Frage nach den eigenen Bearbeitungsfähigkeiten: Bekommt man eine vernünftige Maskierung für den Weichzeichner hin, kann man das Thema Banding ad acta legen.
5.2. Es gilt wie so oft: Besser haben als brauchen, oder auch mehr ist immer besser. Das gilt für vieles im Leben, aber eben auch für die Größe von Farbräumen, und erst recht für die Farbtiefe in Bit. Zur Wahrheit gehört aber auch: Es geht oft auch mit weniger [6]. Und wie man in den beiden verlinkten Videos sieht: Auch ohne Korrektur mit Weichzeichner ist es absolut möglich, gute Bilder mit S-Log 3 zu filmen.
5.3. Hauptfaktoren für Banding sind die Beschränkung der Farbtiefe (d.h. 8-bit statt 10-bit oder mehr) sowie niedrige Datenraten, die die Informationsmenge noch weiter verringern. Auch die Farbunterabtastung kann am Problem beteiligt sein (4:2:0 vs. 4:2:2).
5.4. Da ich v.a. draußen filme, wo ich i.d.R. mit einem ständigen Wechsel von gleissendem Licht und tiefen Schatten konfrontiert bin, kann ich die Art, wie S-Log 3 mit den Schatten arbeitet, gar nicht genug schätzen. Alle paar Prozent mehr Dynamikumfang sind in solchen Szenarien mehr als willkommen.
5.5. Da viele Portale, auf denen Fotos und Videos hochgeladen werden, sowohl die Auflösung als auch die Datenmenge radikal reduzieren, um Speicherplatz zu sparen, ist es m.E. gar nicht so sehr relevant, ob man auf YouTube oder sonst wo Banding in den Dateien sieht. Maßgeblich ist für mich, dass ich mit meinem Produkt, d.h. der Datei, die ich aus meiner Schnitt-Software exportiere, zufrieden bin. Ich finde es einigermaßen misslich, mir beim Erstellen meiner Medien zu viele Gedanken über das Datei-Handling Dritter zu machen. Es kann ja auch keine Lösung sein, dass man sein Original als 259 GB große ProRes HQ XYZ-Datei hochlädt. Irgendwo wird es dann auch einfach absurd und man sollte pragmatisch denken.
5.6. Am Ende ist das eine individuelle Entscheidung. Was den einen verrückt macht, juckt den anderen kein bisschen – so ist jeder das Opfer seines eigenen Perfektionismus‘.
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ANMERKUNGEN
[1] Diese verbreitete Auffassung wird bspw. in diesen beiden Beiträgen vertreten: A) https://www.youtube.com/watch?v=Zu2yrVIFirs, B) https://www.youtube.com/watch?v=rJb4XEccCUQ&t=16s
[2] S. dazu etwa den Anfang von folgendem Video (bis etwa 2:05 min.), wenngleich der Titel extrem reißerisch daherkommt: https://www.youtube.com/watch?v=ExUzqKRQxjA&t=383s
[3] Diese Idee geht zurück auf das Video von Jeven Dovey, der den exakt gleichen Fall veranschaulicht: https://www.youtube.com/watch?v=mN5P4v1AMBU&pp=ygUTamV2ZW4gZG92ZXkgYmFuZGluZw%3D%3D
[4] https://colorfinale.com
[5] https://www.youtube.com/watch?v=k9cJKnQJaUY&t=2s
[6] Siehe hierzu auch das folgende Video, das eine ähnliche Zielrichtung hat: https://www.youtube.com/watch?v=qA6DwVUAx7k&t=163s Die Frage, ob der Unterschied zwischen 8- und 10-bit hinreichend groß ist, wird hier verknüpft mit der Frage, ob man sich nicht stattdessen auch auf andere Aspekte des Schnitts konzentrieren sollte, die womöglich einen deutlich größeren Einfluss auf das Endprodukt haben als die Farbtiefe.