Il mondo dell’PX500

Progettazione e sviluppo Panasonic dell'AG-HPX500

L'AG-HPX500 continua a ridefinire l'acquisizione HD di alta qualità a tuttavia economicamente conveniente. Sin dall'inizio, Panasonic voleva creare una telecamera che potesse produrre un contenuto notevole per il regista indipendente e il giornalista corrispondente - così come un'ampia gamma di applicazioni HD e SD professionali intermedie. Mentre ciò sembrava un compito improbabile, noi credevamo che fosse possibile perché avevamo creato una telecamera del genere con definizione standard nella nostra serie AG-DVX100. Analizzando il suo successo, abbiamo lavorato per unire i suoi punti di forza con una funzionalità simile nel campo HD per l'HPX500.

Il set di chip

L'intera progettazione della telecamera parte da 3 elementi:
 - la sezione di acquisizione  delle immagini,
 - la sezione di elaborazione del segnale e
 - la sezione di compressione e memorizzazione.

La più importante delle tre è il set dell'imager. Sapendo che la telecamera doveva funzionare in SD e HD, Panasonic esaminò le tecnologie e le relative “sostituibilità”. Se avessimo utilizzato una risoluzione nativa 1920 x1080 CCD da 2/3", non avrebbe avuto una sensibilità sufficiente per essere pratica in condizioni di scarsa luce perché i pixel sarebbero stati troppo piccoli per raccogliere luce a sufficienza.

Allo stesso modo un CCD con risoluzione nativa 1280 x 720 da 2/3" richiederebbe una tale trasformazione radicale dell'architettura per ottenere una sensibilità giusta e una gamma dinamica che creerebbe artefatti dell'immagine. Questi artefatti mettono in discussione il CCD per molte applicazioni. L'acquisizione interlacciata dell'immagine fornisce un guadagno per la sensibilità iniziale che può permettere pixel più piccoli a scapito però della qualità intrinseca dell'immagine e della flessibilità di un vero e proprio imager progressivo.

Con tali opzioni e limitazioni ben definite, sembrava che nessuna di queste tecnologie rispondesse alle esigenze che venivano avanzate dai clienti. I clienti volevano una telecamera che lavorasse in condizioni di scarsa luce, che avesse una valida gamma dinamica e tuttavia anche la risoluzione per lavorare nel campo HD.

Clearly the challenge in creating the best image was to find the optimal pixel density and size

Chiaramente la sfida nella creazione dell'immagine migliore stava nel trovare la densità e le dimensioni ottimali dei pixel per bilanciare la sensibilità e la gamma dinamica con la risoluzione in un vero e proprio imager progressivo. Il risultato? L'HPX500 utilizza una tecnologia che abbiamo chiamato Tecnologia progressiva avanzata o A.P.T. (Advanced Progressive Technology). Questa soluzione impiega intelligentemente un offset spaziale (una risoluzione molto conosciuta che migliora la tecnica) su 2 piani (biassiale) contemporaneamente per permettere l'utilizzo di pixel più grandi di quanto si sarebbe mai immaginato possibile.

Date un'ulteriore occhiata alle tre tecnologie di cui si è parlato sopra e confrontatele con la strategia offset spaziale. Lo schema riportato subito sotto mostra la risoluzione nativa della serie di chip HD Panasonic assieme ad altri attualmente presenti sul mercato. Si può notare che soltanto Panasonic utilizza l'offset spaziale biassiale, che consiste in uno shift sia orizzontale che verticale.

Il conteggio dei pixel costituisce uno dei tanti fattori importanti che determinano la qualità dell'immagine ma non è l'unico che deve essere considerato. Utilizzando un chip di tipo progressivo assieme a un'implementazione precisa dell'offset spaziale è possibile ottimizzare la risoluzione.

In generale, devono essere considerati due importanti concetti:
(a) la tecnologia dell'offset spaziale migliorerà la risoluzione di un fattore 1,5 a condizione che il guadagno nella risoluzione non venga compensato dalla qualità dell'obiettivo;
(b) la risoluzione del CCD interlacciata è equivalente al 70 % del conteggio di pixel verticali del CCD progressivo.

Ovviamente si tratta di uno “scenario dei casi migliori” teorico e altri fattori devono essere presi in considerazione durante la progettazione di una telecamera quale l'HPX500.

Per un imager da 2/3”, l'aumento della densità dei pixel oltre un livello ottimale diminuirà la funzione di trasferimento di modulazione, nonostante le linee di risoluzione possano aumentare. La funzione di trasferimento della modulazione (MTF) è una misura quantitativa della qualità dell'immagine per descrivere la capacità dell'obiettivo di trasferire il contrasto dell'oggetto. Creare un imager a definizione standard nel formato 2/3” esteticamente bello e con la giusta sensibilità è davvero difficile ma creare un imager HD da 2/3” con una sensibilità utilizzabile è persino più difficile. La sensibilità e la gamma dinamica sono determinate dalla capacità della quantità di carica che definisce un pixel e che è determinata dalle dimensioni di tale pixel. La struttura della grana della pellicola deve competere con le stese regole. I pixel o le grane delle pellicole di grandi dimensioni sono più sensibili rispetto a quelli/quelle di dimensioni inferiori e imager più piccoli richiedono pixel più piccoli per ottenere una risoluzione simile. Per una telecamera utilizzata nelle nuove applicazioni o per qualsiasi funzionamento molto competitivo, deve essere garantito un minimo di sensibilità e gamma dinamica. Panasonic ha giocato d'anticipo con la decisione di utilizzare un imager progressivo 960 X 540 unitamente alla strategia di offset spaziale orizzontale e verticale. Questa strategia permette all'HPX500 prestazioni in condizioni di scarsa luce e le fornisce la gamma dinamica che come abbiamo sentito dai nostri clienti era cruciale nelle loro applicazioni.

Il diagramma illustra come è possibile ottenere un'ulteriore risoluzione mediante il pixel shift o l'offset spaziale degli elementi rossi e blu rispetto a quelli verdei

Il blocco ottico per questo camcorder HD DVCPRO professionale è assemblato utilizzando una tecnologia brevettata ad alta precisione per impostare con esattezza il pixel orizzontale e verticale a ½ pixel. Ciò fornisce il vantaggio di migliorare la gamma dinamica e la sensibilità con un compromesso minimo in termini di risoluzione.