Canon XF

@import((rwml-menu))
Video Compression Compared
The Canon XF 100 offers no less than 7 combinations of frame rates (25p, 50i, 50p), image resolutions (1920x1080, 1440x1080, 1280x720) and bitrates (25 Mbps, 30 Mbps, 50 Mbps).
I was curious to figure out how these parameters affect image quality. So I set up a test image with some colorful blocks, filmed it in all modes and compared the results as enlarged frame grabs.
And while I was at it, I also threw my iPhone 4S and the Canon EOS 5D Mark III with a 100 mm macro lens into the competition.
Some of the results are quite interesting. However, one has to keep in mind we are comparing freeze frames without motion. Real film adds a "motion" component to the experience which is disregarded in this test.
50i versus 25p
The first comparison is about spatial resolution versus temporal resolution. Or to put it simple: Is there a visible difference between 25 full frames versus 50 half frames?

Video Kompression im Vergleich
Die Canon XF100 bietet nicht weniger als 7 verschiedene Kombinationen von Bildraten (25p, 50i, 50p), Bildauflösungen (1920x1080, 1440x1080, 1280x720) und Datenraten (25 Mbps, 30 Mbps, 50 Mbps) an.
Ich wollte einmal wissen, wie sich diese Parameter auf das Bild auswirken. Deshalb habe ich einige bunte Bausteine in jeweils allen Einstellungen gefilmt und die Ergebnisse als stark vergrößerte Frame-Grabs verglichen.
Und wo ich gleich dabei war, habe ich auch ein iPhone 4S und die Canon EOS 5D Mark III mit dem 100mm Makro Objektiv in den Wettkampf aufgenommen.
Die Ergebnisse sind teilweise frappierend. Man sollte aber immer im Hinterkopf behalten, dass hier unbewegte Szenen, also Standbilder verglichen wurde. In realen Filmaufnahmen kommt die Komponente "Bewegung" hinzu, die hier im Test vernachlässigt wurde.
50i versus 25p
Beim ersten Vergleich geht es mir um die Frage, ob die (räumlich) Bildauflösung steigt, wenn man auf zeitliche Auflösung verzichtet. Einfach formuliert: Sind 50 Halbbilder von 25 Vollbildern optisch zu unterscheiden?

Stacks Image 4630
Canon XF100
50 Mbps
1920x1080
50i
400% scaled

Stacks Image 4525
Canon XF100
50 Mbps
1920x1080
25p
400% scaled

Conclusion: There is a difference, but it is small. I would go for the improved temporal resolution of 50i over 25p.
25 Mbps versus 35 Mbps versus 50 Mbps
Now it is all about bitrate. At 25 Mbps the camera can not record FullHD (1920x1080) but just the smaller HDV-format (1440x1080). We will see how that compares to the higher bitrates.

Fazit: Ein Unterschied ist sichtbar, aber er ist gering. Ich würde im Zweifelsfalls der besseren Bewegungsdarstellung von 50i den Vorzug geben.
25 Mbps versus 35 Mbps versus 50 Mbps
Jetzt geht es um die Frage der Bitrate. Bei 25 Mbps kommt erschwerend hinzu, dass die Kamera kein FullHD (1920x1080), sondern nur das HDV-Zwischenformat (1440x1080) auflöst.

Stacks Image 4538
Canon XF100
25 Mbps
1440x1080
50i
400% scaled

Stacks Image 4552
Canon XF100
50 Mbps
1920x1080
50i
400% scaled

Conclusion: Improvements are visible with increasing bitrate. Especially the lower edge of the red block against the black background benefits from the improved color resolution at 50 Mbps. However, if you are not interested in chroma keying then 35 Mbps will be fine since the higher color resolution is lost anyhow when rendering for YouTube or BluRay.
720p versus 1080i
There was a time when international television stations were in disagreement about 720p or 1080i as the new HD-standard. Well, that was long ago and all TV stations around the globe now use 1080i. For a very good reason, as you can clearly see in the following images.

"All" is a little premature, however. The German pay TV stations ARD and ZDF are still using 720p as their standard for the improved spatial resolution (50 full frame images versus 50 half frame images). So German viewers get the worst of both worlds: When watching Hollywood movies the visible resolution is cut in half and when watching international sports events the 720p image can not be utilized because all major events are produced in the world standard 1080i…

Fazit: Die Verbesserungen sind mit steigender Bitrate deutlich sichtbar. Insbesondere an der unteren Kante vom roten Stein in den schwarzen Hintergrund sieht man, wie die höhere Farbauflösung bei 50 Mbps positiv zu Buche schlägt. Andererseits: Wer kein Chroma-Keying macht kann ruhig bei 35 Mbps bleiben, denn spätestens beim Rendern für Youtube oder Blu-Ray wird die Farbauflösung sowieso wieder reduziert...
720p versus 1080i
Es gab mal eine Zeit, da wurde in den Fernsehanstalten heftig gerungen, ob der neue HD-Standard 720p oder 1080i heißen sollte. Nun, das ist lange her und alle Sender haben sich mittlerweile auf 1080i festgelegt. Aus gutem Grund, wie man an den folgenden Bildern sieht.

"Alle" ist leider nicht ganz korrekt: Die deutschen Pay-TV Sender ARD und ZDF sind weltweit mittlerweile die einzigen Fernsehanstalten, die wegen der besseren Bewegtbildauflösung (50 Vollbilder statt 50 Halbbilder) weiterhin auf 720p setzen. So bekommt man dort das schlechteste aus beiden Welten: Kinofilme werden mit der "kleinen" HD-Auflösung gezeigt und bei internationalen Sportereignissen, die natürlich im Weltstandard 50i produziert werden, hilft 720p überhaupt nicht. Hoffentlich hat dieser Unsinn bald ein Ende...

Stacks Image 4602
Canon XF100
50 Mpbs
1280x720
25p
600% scaled

Stacks Image 4611
Canon XF100
50 Mbps
1920x1080
50i
400% scaled

Conclusion: Not surprisingly 1080i wins this competition. It is amazing to see how far FullHD (1080i) is ahead of its smaller brother HD-ready (720p). The TV station's decision to use 1080i was obviously a wise choice.
Canon EOS 5D Mark III versus Canon XF 100 versus Apple iPhone 4s
And now to the final contest: Can the iPhone match or even beat the quality of its much more expensive rivals. Not that the iPhone were a cheap device, but first and foremost it is a smartphone and not a video camera.

Fazit: Es war zu erwarten, dass 720p hier nicht vorne landet. Überraschend jedoch, wie schlecht das "kleine" HD-Format tatsächlich abschneidet. Die Entscheidung für 1080i ist offensichtlich richtig.
Canon EOS 5D Mark III versus Canon XF 100 versus Apple iPhone 4s
Nun geht's um alles: Kann das iPhone die beiden viel teureren Kontrahenten schlagen? Nicht, dass das iPhone selber ein Schnäppchen wäre, aber es ist natürlich zunächst einmal "nur" ein Telefon...

Stacks Image 4571
EOS 5D Mark III
ALL-I
1920x1080
25p
400% scaled

Stacks Image 4580
Canon XF100
50 Mbps
1920x1080
25p
400% scaled

Stacks Image 4589
Apple iPhone 4s

Let's see this positively: The iPhone 4S delivers a decent image. But realistically the distance to the competition is still quite large.
Comparison of resolution
Finally a comparison of the Canon XF100 and the older HDV-camera Sony HDR-FX1.
Sagen wir's mal positiv: Das iPhone 4S schlägt sich wacker. Aber realistisch betrachtet ist der Abstand zu den Konkurrenten doch noch ziemlich groß.
Auflösungsvergleich mit Testchart
Zum Schluss ein Vergleich der Canon XF100 mit der schon etwas älteren HDV-Kamera Sony HDR-FX1.
Stacks Image 6672

Canon XF100
50 mbps, 1080-25p, f/4
Average MTF20 = 608 LPH

Stacks Image 6676

Sony HDR-FX1
25 mbps, 1080-50i, f/4
Average MTF20 = 541 LPH

Stacks Image 6674

Canon XF100
50 mbps, 1080-50i, f/4
Average MTF20 = 616 LPH

Interestingly, there is no remarkable difference in average resolution between 50i and 25p at the XF100. Yes: the 25p value was actually slightly lower - certainly within the range of uncertainty. When you examine the charts visually (click on the images to download a full resolution version) you can only see subtle changes. The FX1 is noticeably lower in resolution, especially in the horizontal axis.
Interessanterweise gibt es im Mittelwert keinen wesentlichen Auflösungsunterschied zwischen 50i und 25p bei der XF100. Und ja: Der Wert für 25p war tatsächlich etwas niedriger. Aber sicher immer Rahmen der Messunsicherheit. Schaut man sich die Testbilder mit dem Auge an (ein Klick auf die Bilder führt zum Download der vollaufgelösten Files), dann kann man auch nur kleine Differenzen ausmachen. Die FX1 ist sichtbar schlechter aufgelöst, vor allem in der horizontalen Achse.