Этот семинар проводит специалист по цветоведению Питер Постма, один из авторов публикаций.ТУЗЫ— Предлагает невероятный обзор того, как измеряется и отображается свет в цифровом виде.

Цветоведение для визуальных эффектов

Цвет — это не формат файла, не таблица преобразования цветов (LUT) и не «вид». Это...светотфильтровано почеловеческое зрение, измеренное в числах, прошедшее через камеры и программное обеспечение, каждое из которых говорит на своем диалекте, и, наконец, выведенное на дисплей, который может отображать только треугольник цветов внутри более широкого мира, который могут видеть люди.

Если вы запомните только одно предложение о карьере:

«Красный» — это не длина волны на диске, а управляемое утверждение о том, как свет должен выглядеть для человека на данном устройстве при данном преобразовании.

Этот урок развивает эту идею, начиная с зрения → измерения CIE → цветовые охваты → почему нам необходимо управление цветом (IDT / рабочее пространство / ODT) → почему камеры кодируют логарифмические значения → теория информации и биты.

Что такое цвет в физическом смысле?

Видимый свет — это узкая полоса электромагнитного спектра — приблизительно.380–700 нмДля человеческого зрения. Более длинные волны имеют тенденцию к «красному» оттенку; более короткие — к «фиолетовому». Солнечный свет, вольфрам, светодиоды и пиксели RGB — это разные явления.спектры(Мощность в зависимости от длины волны).

Камера делаетнетОни хранят спектры. Ваш глаз тоже. Оба устройства сводят непрерывный спектр к нескольким откликам каналов:

Два разных спектра могут выглядеть одинаково для одного человека.метамеризмВот почему "соответствие тарелки" имеет такое значение.воспринимаемый цвет под трубопроводомРечь идёт не об одинаковых физических принципах повсюду.

Что же на самом деле означает «красный»?

Люди используют слово «красный» как минимум четырьмя несовместимыми способами:

1. Физика— длинноволновый свет (например, лазер с длиной волны ~650 нм).
2. Ощущение— «Мне кажется, это красный цвет», при некоторой адаптации (дневной свет против света от лампы накаливания).
3. RGB-код— например(1, 0, 0)в некотором цветовом пространстве.
4. Маркетинг / UI— Чистый угол треугольника на графике.

Только (3) находится в файлах EXR, ProRes и Nuke — и(1, 0, 0)Без цветового пространства это бессмысленно.

• (1, 0, 0) в sRGB / Rec.709На диаграмме CIE имеется один красный основной цвет.
• (1, 0, 0) в ACEScgявляетсядругойЦветовая гамма — гораздо «шире».
• (1, 0, 0) в журнал камерыЭто не линейный красный цвет сцены; это кодовое значение, полученное на основе логарифмической кривой и матрицы камеры.

Таким образом, «красный» на временной шкале всегда означает:

кодовые значения + цветовое пространство / кодирование + преобразование вида

Если допустить любую из этих ошибок, «красный» на клиентском мониторе превратится в розовый, оранжевый, затемненный или недопустимый.

Почему этим нужно управлять

Без управления вы получаете:

• Неправильные праймериз— обработка видеоматериалов Alexa как Rec.709 → изменение оттенков.
• Неверная передаточная функция— Обработка логарифмического значения как гамма-коррекции дисплея приводит к получению мутного или затемненного изображения.
• Неправильный белый— Рабочее пространство D60 показано как D65 без адаптации → общий состав.
• Срез— Пропуск широкого цветового пространства камеры через небольшой цветовой охват дисплея без надлежащего преобразования рендеринга → неоновые края, искажение оттенка, потеря деталей в светлых участках.

Управление цветом — это дисциплинаподписать каждое изображение, указав, что означают эти цифры. и трансформациякогда вы меняете смысл (камера → линейная сцена → дисплей).

Как мы измеряем цвет: CIE 1931

В 1931 году CIE формализовала способ сопоставления светил «стандартным наблюдателем» с использованием трех воображаемых главных звезд.X, Y, ZВ результате получилось:

• Способ назначениячислак воспринимаемым цветам (независимо от конкретной камеры).
• знаменитыйдиаграмма цветности: проект XYZ кксиТаким образом, вы можете построить график, аналогичный положению оттенка/насыщенности, без учета яркости.

x = X / (X + Y + Z)
y = Y / (X + Y + Z)

• Япередает информацию, подобную яркости.
• ксиЭто двухмерная диаграмма в форме подковы: изогнутый край — это...спектральный локус(чисто монохромные источники света). Прямое основание — этолиния фиолетовых(смесь крайнего красного и фиолетового цветов, а не отдельные длины волн).

Чтение диаграммы CIE 1931 года (используйте блок)

Ни один трехкомпонентный RGB-дисплей или кодирование камеры не могут охватить все аспекты.весьподкова. Именно из-за этого зазора мы и говорим огамма,объем, и отображение намерений.

Человеческое зрение (почему зеленый цвет, почему восприятие в виде длинных полос)

Колбочки и яркость

ГлазнетОдинаково чувствителен ко всему спектру. Яркость видео определяется преимущественно зеленым цветом (классический Rec.709):

Y ≈ 0.2126·R + 0.7152·G + 0.0722·B

(в линеаризованном формате RGB, связанном с Rec.709). Именно поэтому зеленый цвет отвечает за большую часть «детализации/яркости», и именно поэтому субдискретизация хроматичности позволяет обойтись без потери цветового разрешения.

Восприятие является сжимающим.

Физический свет может простиратьсямного порядков величины(звездный свет → солнце). Субъективная яркость примерно равналогарифмический / степенной законнелинейный. В стиле Вебера–Фехнера: равныйсоотношенияСвет ощущается скорее как равные шаги, чем равныйдобавляет.

Дисплеи и камеры используют это в своих целях:

• Сцено-линейныйФормат чисел с плавающей запятой (EXR) хранит приблизительно физические пропорции для математических вычислений, связанных с освещением.
• Гамма / PQ / HLG / логарифмИзменить форму значений таким образом, чтобы ограничить глубину битов и разместить больше кодов там, где изменение заметно глазу.

Это мост кпочему камеры кодируют лог (ниже).

Приспособление

Ваш мозг постоянно корректирует баланс белого. Серая карта под лампой накаливания «выглядит белой» через минуту; необработанный файл не адаптируется автоматически. Конвейеры обработки изображений должны выбирать...креативный белыйи придерживаться этого, несмотря на оценки и комиссионные сборы.

Гамма: треугольник — это не мир

Ацветовой охватЭто набор цветов, которые может отображать устройство или кодировка.

Важный факт из мира визуальных эффектов:На тарелках часто используются цвета фотоаппарата.снаружи Rec.709Если вы преждевременно перейдете к формату 709 и произойдет обрезка, вы потеряете информацию, необходимую для создания LUT-таблицы, цветокоррекции HDR или подбора соответствующей компьютерной графики.

На диаграмме CIE: треугольники камеры / ACES расположеныснаружиТреугольник 709. Задача управления цветом — безопасно поддерживать эти значения до тех пор, пока...выходное преобразованиерешает, как разместить их на настоящем мониторе.

Схема процесса: IDT → рабочее пространство → ODT (и сопутствующие товары)

Управление цветом — это цепочкаименованные преобразованияЯзык OCIO/ACES:

Ментальная модель

Camera log / RAW  --IDT-->  Scene-linear working RGB  --creative grade / CG-->  same working space
                                      |
                                    ODT / view
                                      v
                              Client monitor / deliverable

• IDTответы: «Эти значения кода были получены изэтотКодирование камеры; сделайте так, чтобы они означали «освещение сцены».
• ОДТответы: «Эти значения сцены должны выглядеть правильно наэтототображать подэтотстандарт.

Пропустите любой из концов, и вы будете гадать. Компрессор, «исправляющий» насыщенность на логарифмическом графике без IDT, — это карго-культовый подход к цвету.

Почему важны оба конца

Правило:Каждое изображение в скрипте должно иметь известный идентификатор.роль(кодировка ввода, работа, отображение). Конфигурации OCIO существуют, поэтому вам больше не нужно придумывать эту карту для каждого кадра.

Почему камеры кодируют логарифм

Датчики измеряют свет приблизительно следующим образом:линейная зависимость от экспозиции(в пределах их диапазона). Файлы делаютнетОбычно для каждого производственного кодека поставляется чисто линейное 16-битное целое число.

Журнал проблем решает

1. Динамический диапазон— Современные сенсоры захватывают множество ступеней света и тени.
2. Ограниченное количество значений кода— 10-битные и 12-битные целочисленные кодеки имеют фиксированный набор уровней.
3. Человеческое зрение— В средних тонах необходимы более тонкие шаги, чем в самых светлых участках (информация, где восприятие имеет значение).
4. Защита от подсветки— Чисто линейное кодирование тратит коды на яркие участки, которые будут сжаты при цветокоррекции, и исчерпывает запас кодов на средних участках.

Логарифмические кривые(LogC, S-Log3, REDLog3G10, V-Log, …) применитьпередаточная функция сжатия так что:

• Каждая светофорная остановка соответствует более равномерному распределению значений кода.
• Средне-серый цвет соответствует определенному коду (например, ~0,38–0,45 в зависимости от кривой).
• Светлые участки плавно сменяются, а не резко обрезаются с той же скоростью, что и при использовании чистой гаммы 2.2.

То есть нетвзгляд. Этокодирование контейнераОптимизировано для передачи данных и битовой глубины. «Внешний вид» формируется позже (показ LUT, цветокоррекция, ODT).

Связь с человеческим зрением и теорией информации

Подумайте вчасти бюджета:

• Динамический диапазон сцены может охватывать14+ остановокполезного сигнала.
• 10-битный сигнал имеет1024уровней на канал (меньше после истечения допустимого диапазона/запаса мощности).
• Если вы назначаете кодылинейно в светеБольшинство кодов идут к верхним точкам остановки; тени постеризуются.
• Если вы назначаете кодыпримерно равномерно на каждой остановке(логарифмически) вы подгоняете приблизительно постоянную чувствительность глаза кродственникИзменить и сохранить способность к обучению по успеваемости.

Тот же принцип, что и в случае с EXR-файлами с плавающей запятой для компьютерной графики:сцена-линейный плавающийОбладает огромным диапазоном значений с высокой относительной точностью. Логарифм целого числа — этосжатый компромиссдля камер и видеокодеков, когда в качестве конечного продукта не требуются RAW-файлы с плавающей запятой.

IDTПреобразует логарифмическую матрицу камеры (и применяет цветовую матрицу камеры) в рабочий линейный формат.ОДТПрименяет кривую отображения и карту цветового охвата, чтобы зритель не видел линейные данные.

Гамма-ритм, «линейный» и то, что делает Nuke.

• Линейный(относительно сцены): удвоение RGB ≈ удвоение света. Математические вычисления для экспозиции, размытия света, физическая компьютерная графика.
• Гамма, приведенная к дисплею:Коды уже адаптированы для монитора; «0,18» не является 18% серого в терминах сцены без преобразования.
• Бревно:Промежуточное кодирование; тщательно выполняйте математические вычисления (часто сначала преобразуйте в линейный формат для слияний, которые должны быть физическими).

Классическая ошибка: цветокоррекция и выравнивание видеоматериала по логарифмической шкале выполняются так, как если бы средне-серый цвет отображался именно в таком формате. Используйте...процесс просмотра(Вид OCIO) Таким образом, ваши глаза видят изображение в формате ODT, а текст скрипта остается правильно обозначенным.

LUT-таблицы и 3D LUT-таблицы

АЛУТЭто дискретизированная функция: входной RGB → выходной RGB.

• 1D LUT— кривая для каждого канала (приблизительная экспозиция, контраст, логарифмическая линейность).
• 3D LUT— Полная трехмерная сетка; возможность создания карт цветового охвата, настроек внешнего вида, эмуляции печати.

В современных конвейерах обработки данных используется множество таблиц поиска (LUT).запеченные видыиз цепочек IDT/ODT/look. Предпочтительный вариант.OCIO именованные преобразованияПо возможности используйте LUT-таблицы, если они предусмотрены контрактом.

LUT — этонетМагическая цветовая наука — это таблицы. Неправильное входное пространство → мусорный вывод.

Восприятие против измерения (по-прежнему)

Ваш мозг:

• Изменяет баланс белого
• Судьи раскрашивают изображения относительно соседних (одновременный контраст).
• Принимает искаженные черные тона в темном помещении, которые выглядят неправильно на ярко освещенном ноутбуке.

Так:

• Откалибруйте дисплейODT предполагает.
• Выравнивание при контролируемом освещении.
• Доверяйте обзору и съемкам в рамкахпреобразование того же видаиспользуется клиентом.

ACES / OCIO на одной странице

ТУЗЫ(Система кодирования цвета Академии) — это стандартизированное семейство пространств и преобразований, позволяющее учреждениям обмениваться информацией о работе без необходимости задаваться вопросом: «Какая гамма используется в этом EXR-файле?»

• ACES2065-1— широкий архивный RGB (AP0).
• ACEScg— общее рабочее пространство для компьютерной графики/композиции (AP1, линейное).
• IDT / ODT— Опубликованные схемы подключения камер и дисплеев (через конфигурации OCIO на реальных выставках).

OCIO(OpenColorIO) — этодвигательдемонстрирует, как применять эти преобразования согласованно в Nuke, Maya, Houdini, Blender и т. д.

Вам не нужно запоминать каждую версию ACES. Вам необходимо:

1. Знать входкодирование каждой пластины.
2. Работа влинейное пространство сценыСогласовано создателями шоу.
3. Видпосредством трансформации ракурса в сериале.
4. Доставлятьчерез правильный ODT / выходной путь.

Практический контрольный список для визуальных эффектов

1. Пометьте каждый входной сигнал— камера + логарифмическая кривая + цветовой охват (или RAW + название IDT).
2. IDT в рабочее пространстводо появления эффектного освещения/компьютерной графики/слияний, предполагающих линейное освещение.
3. CG-рендерингв том же рабочем пространстве, что и композиция (или с явным преобразованием).
4. Viewer = show OCIO configНе следует "исправлять" внешний вид, отключая OCIO.
5. ODT только по краям— мониторинг клиента, экспорт в QT, результаты работы — не случайным образом посреди скрипта.
6. Гамут— Ожидайте цветопередачи камеры за пределами диапазона 709; не обрезайте изображение слишком рано. Используйте блок диаграммы CIE, чтобы увидеть, насколько мал диапазон 709.
7. Биты— Для CG предпочтительнее использовать EXR с половинным/плавающим числом; 10-битный логарифм следует рассматривать как ценный, а не бесконечный формат.
8. "Красный"— всегда означает «красный»в этом пространствепросмотреноСюда.

Краткий справочник

Краткое содержание

• Что такое красный цвет?Управляемая взаимосвязь между освещением, трехканальным кодированием и преобразованием вида — а не одно число в файле.
• Зачем этим заниматься?Камеры, компьютерная графика и дисплеи расходятся во мнениях относительно основных цветов, белого цвета и кривых; неуправляемые конвейеры обработки приводят к ошибкам.
• CIE 1931дает общую карту человеческой цветопередачи; системы RGB являютсятреугольники внутрииспользуйте эту карту —Диаграмма CIE 1931 годаЧтобы это увидеть, нужно заблокировать.
• IDTпереносит пластины в рабочее пространство, соответствующее месту происшествия;ОДТвыставляет готовую работу на всеобщее обозрение.
• Журнал кодирования камерУместить широкий динамический диапазон в ограниченные целочисленные значения кода таким образом, чтобы это соответствовало приблизительно логарифмическому зрению — это...информационный бюджетВыбор, а не оценка.
• Работа линейныйдля несложных математических вычислений;видв процессе преобразования шоу; никогда не путайте значения лог-кода с внешним видом дисплея.