Принципи корекції кольору.

Кольорова температура

Ко́льор  — це суб’єктивна характеристика світла, яка відображає здатність людського зору розрізняти частоту електромагнітних коливань у області видимого світла. Сприйнятий колір залежить від його спектру та від психофізіологічного стану людини. Але поняття кольору має два сенси: воно може стосуватися як психологічного відчуття, викликаного відбиттям світла від певного об’єкта, так і бути однозначною характеристикою самих джерел світла. Під час зйомки застосовується другий сенс поняття кольор. Під час обробки та перегляду відео, застосовується перше значення поняття кольор.

Абсолютно чорне тіло

Абсолютно чорне тіло — це фізико-математична абстракція. Це тіло, яке цілком поглинає проміння, що падає на нього. Не зважаючи на назву, абсолютно чорне тіло може випускати теплове випромінювання. Це випромінювання є електромагнітним коливанням, або як ми його називаємо в камерах — відео сигналом. Відео сигнал, так само як і звуковий сигнал можна пропустити через перетворення Фур’є. Таким чином отримується спектр відео сигналу. Спектр випромінювання абсолютно чорного тіла визначається тільки його температурою. Саме за цією температурою визначається кольор джерела випромінювання. Значення температур для джерел освітлення такі: 800 К — початок видимого темно-червоного свічення розжарених тіл; 2000 К — світло від полум’я свічки; 2360 К — лампа розжарювання, вакуумна; 2800 — 2854 К — газонаповнені (газоповні) лампи розжарювання з вольфрамовою спіраллю; 3200 — 3250 К — типові кінозйомні лампи; 5500 К — денне світло, пряме сонячне; 6500 К — стандартне джерело денного білого світла, воно близько до середньоденного сонячного світла; 7500 К — денне світло, з великою часткою розсіяного від чистого блакитного неба; 10000 К — колір джерела з «нескінченно високою температурою».
Типові діапазони кольорової температури сучасних «енергозберігаючих» люмінесцентних ламп з багатошаровим люмінофором: 2700 — 3200 — тепле біле, світло такої кольорової температури аналогічне до світла лампи розжарювання, воно створює атмосферу комфорту та захищеності, використовується в основному для домашнього освітлення; 4000 — 4200 — нейтральне біле, м’яке біле світло, ідеально пристосоване для офісного освітлення; 6200 — 6500 — холодне біле, використовується для офісного та промислового освітлення. Нижче приблизна шкала (умовна) кольорових температур:

Баланс білого

Перший сенс значення слова кольор, тобто людське сприйняття кольору об’єктів, напряму не залежить від температури освітлення. Людське око адаптується до зміни освітлення, і разом з мозком, автоматично корегує сприйняття кольорів. Тому білий папір здається людині білим і в теплому і в холодному освітленні.  Для відповідної адаптації камери, тобто приведення шкали кольорової температури у відповідність з людським сприйняттям кольорів, існує процедура балансу білого. Камера наводиться на об’єкт, який оператор вважає білим, і вносяться відповідні корективи, щоб значення усіх каналів RGB для цього зображення були однаковими. Є камери, що можна додатково балансувати по чорному. Це корисно, якщо в сцені присутні джерела світла з різною температурою, світло яких змішується.

Абсолютно чорна точка

Після зйомки постає проблема обробки відзнятого матеріалу, і часто потребується додаткова корекція кольору. Це доводиться робити на моніторі, або під час проявлення кіноплівки. У разі кіноплівки, процесхімічний, і ми його розглядати не будемо. А в разі монітору, процес фізико-матемаичний, і це треба розглянути. Перша проблема постає в тому, наскільки відповідає те зображення, що ми бачимо, реальному зображенню на носії. Це залежить від температурних та гамма-характеристик монітору. У трубочних моніторів та у рідкокристалічних панелей принципово різна гамма,  тому зображення на них не може виглядати однаково. В багатьох рідкокристалічних моніторах є спеціальний пресет, що називається Video або Film. Але важлива також і кольорова температура пристрою. В трубочних моніторах, параметри вимірюється електронними засобами, і кольори рахуються від умовної абсолютно чорної точки. Такі, відкалібровані трубочні монітори підходять для корекції кольору. Але варто зауважити, що зображення виглядає по-різному від температури зовнішнього освітлення що падає на монітор. Тому калібрація моніторів проходить під певну температуру. А на зйомках, при вивченні зображення у моніторі, будується чорна палатка, щоб не дати зовнішнім джерелам світла викривити сприйняття кольору. Рідкокристалічні монітори не можуть бути відкалібровані. Їх передача кольору залежить від якості матриці. Матриці TN+Film не передають реальної картини відзнятого зображення. Для цього підходять монітори з матрицями PVA (MVA) та IPS. Але багато людей, що мають великий досвід у роботі з кольором, можуть правильно корегувати зображення, спираючись на його цифрові покажчики, та спектральні графіки.

Корекція кольору

Корекція кольору, це математична операція, що за певним принципом, заданим оператором, змінює співвідношення значення каналів у точці зображення. При чому різні точки, що підпадають під корекцію, змінюються взаємопов’язано. Назва «корекція кольору», є певною мірою умовною, адже математичний апарат, що використовується при цьому дуже подібний до математичного апарату прорізки (keying) по зеленому або синьому, чи апарат створення ефекту свічення. Загалом часто для корекції кольору використовуються ті самі фільтри, що і для інших операцій. Усі операції з корекції кольору поділяються на дві великі групи. Одна з них, це корекція цілого зображення, інша — певної частини зображення.

Корекція цілого зображення

Канали HSL

Корекція цілого зображення побудована на операція зі значеннями каналів точок. Як правило, зображення зберігається з використанням каналів RGB. В той самий час більшість інструментів для корекцій кольору використовує кодування каналів HSL. Ця трійка каналів вкрай зручна для роботи  з кольором. В ній канал L представляє собою канал Y з двоканального кодування Y/C. Тобто L=Y=яркість. Канали HS представляються собою канал C, тобто сам кольор. Використовуючи кодування каналів HSL можна безпосередньо впливати на чисті тона, не зачипаючи параметр яркості. Найпростіший фільтр, який присутній у всіх програмах по обробці зображення, це фільтр Відтінки/Насиченість (Hue/Saturation або просто HSL). В ньому можна корегувати усі значення каналів HSL, де H — вимірюється у градусах, від 0 до 360. А канали S та L мають значення від мінімуму (Min), зазвичай 0, до максимуму (Max), залежно від бітності каналу. Нижче наведено зображення та його канали HSL.

Окрім того, існує трійка каналів HSV. Їх відмінність від попередньої трійки, в тому, що канал Y з пари Y\C тут розподілений між каналами S та V. З одного боку зникають переваги роботи з тонами без впливу яркості, проте обирати потрібний кольор стає значно простіше. Нижче наведені порівняльні діаграми кольорів HSL та HSV.

Використання фільтрів Відтінки/Насиченість дозволяє вам швидко отримати потрібний ефект на загальному вигляді зображення. Наприклад, встановивши S = 0 ви отримаєте чорно-біле зображення. Змінюючи H в невеликих межах, можете підкорегувати температуру зображення.

Рівні, контрастність та інше

Наступна група фільтрів для зміни кольору усього зображення, це система з трьох фільтрів, що присутні майже у кожній програмі по обробці відео. Вони працюють у RGB кодуванні. Це Рівні (Levels), Яркість/Контрасність (Brightness/Contrast), та Криві (Curves). Для розуміння їх роботи потрібно усвідомити діаграму переходу кольорів:

  Тобто ми «підіймаємо» криву. Відповідно кольори, що опинились «вище» 1, зникають, або йдуть «в розбілку».

Тобто ми «повертаємо» криву через центральну точку. Тут також можна втратити певні кольори.

  В різних програмах положення вертикальної та горизонтальної вісі можуть мінятися.

Пряма зміна каналів

Окрім цих фільтрів існує ще один простий, але дієвий засіб корекції зображення. Це індивідуальна зміна рівнів каналів, де напряму можна додати чи зменшити значення будь-якого каналу для усього зображення. Зокрема, це можна робити не тільки використовуючи фільтри, а також використовуючи накладення шарів за різними математичними принципами, це можуть бути як шари, що складаються з простого тону, так і шари, що повторюють зображення, яке корегується. Наприклад:

Справа накладений такий самий шар, за принципом «жорстке світло», (Hard Light). Це додає зображенню насиченості та контрастності. При корегуванні цілого зображення використовується принцип поділу його на дві зони, як у світлині наведені вище. Таким чином можна одразу порівняти результат з вихідним зображенням.

Інші методи корекції

Існує багато інших методів корекції цілого зображення, але усі вони є похідними від вищенаведених. З цікавого треба зупинитись на фільтрах які безпосередньо дозволяють змінити кольорову температуру. Вони зазвичай використовуються при імпорті «сирих» (Raw) зображень, тобто зображень, що мають запас по бітності, і завдяки цьому можуть бути відкориговані без втрати якості. Змінення кольорової температури, це перерахунок RGB каналів в інший метод представлення кольорів, зміна їх значень, та зворотній перерахунок у RGB. Бувають такі фільтри, і для роботи із звичайним зображенням, але в таких випадках, значення температури є умовним. Адже в «сирих» (Raw) зображення зберігається значення температури при якій зображення було відзняте. Майже усі інші види корекції кольору, це або застосування якоїсь математичної формули до зображення, або конвертація його в якийсь інший набір каналів, для зручності обробки.

Якість

Під час будь-якої корекції кольору, якщо зберігається значення бітності, якість обов’язково втрачається. Адже частина зображення або йде в чорне, або в «розбілку», або втрачається кількість градацій зображення. Тому для серйозної корекції кольору потрібно мати запас по бітності. В сучасних умовах простіше за все отримати відео в 10 або 12 бітах, і працювати на результат у 8 бітах.

Корекція певної частини зображення

Геометричне виділення

Найпростіший варіант роботи — це виділення частини зображення маскою, після чого можна застосувати усі вищеперераховані методи. Маска може бути рухомою. Часто при корекції кольору зображення розділяється на десятки шарів, кожен з яких корегується окремо.

Кольорове виділення

Цей метод трохи складніший. Існують його різновиди. Перший, класичний прийшов до нас з аналогового телебачення. Залежно від значення каналів RGB, можна умовно поділити зображення за основними кольорами. Це можуть бути синій, зелений, червоний, білий, жовтий, чорний, та інші. При цьому корекції підлягають відтінки інших тонів у відповідних головний тонах. Наприклад: додати зеленого в червоному, або прибрати синій з жовтого. Така корекція ефективно дозволяє корегувати температуру зображення. Кількість основних кольорів та відтінків залежить від фільтру який ви використовуєте та програми де він застосовується. Варіант номер два, це прорізка (keying) зображення, з метою поділити його на шари, а потім корегувати окремо.

Методика корекції

Усі існуючі методики корекції кольору, це комбінації з вищевикладених дій. Самі по собі дії є вкрай простими, і головна задача, визначити правильну комбінацію цих дій, в кожному конкретному випадку. Наприклад, якщо треба на крупному плані відкоригувати кольор обличчя людини, простіше за все виділити його в окремий шар, та відкоригувати як треба за допомогою методів корекції цілого зображення. Для розуміння своїх можливостей, треба навчитися користуватися інструментами вибору кольору (Color pickers), що використовуються у різних  фільтрах та програмах, та зрозуміти принцип відображення параметрів зображення на різних графіках. Також треба вчитися працювати з зображенням орієнтуючись на цифрові значення каналів у точках.

Принципи.

Під поняттям «корекція кольору» приховуються два принципово різних процеси, які, проте, здійснюються однаковими інструментами.
Один з цих процесів — це нормалізація зображення, яке було відзнято з технічними відхиленнями від стандарту.
Інший процес — надання зображенню такої стилізації, яка вимагається режисерським задумом. Часто буває, що ці два процеси протилежні за змістом, тим не менш іноді їх доводиться поєднувати.
Розглянемо їх по черзі.


Приведення зображення до стандарту

Стандарт полягає в дотриманні умов, за яких відзняте зображення буде виглядати так, як ми бачили його людським оком.
Як ми вже говорили у попередній лекції з корекції кольору, людське око по-іншому сприймає зображення ніж камера.
Отже зображення може відрізнятися від стандарту з двох причин:

Технічні особливості камери.

Суб’єктивний вплив оператора на налаштування камери.


Технічні особливості камери можуть спричинити наступні дефекти кольору:

Пересвіт (провал у розбілку)

Недосвіт (провал у темряву)

Шум

Нелінійні викривлення кольору

Аберація кольорових каналів


Суб’єктивний вплив оператора на налаштування камери призводить до:

Неправильного налаштування температури

Штучного пересвіту

Штучного недосвіту

Витиснення важливих деталей зображення у діапазон, що пошкоджується компресією.
З усіх цих дефектів найнеприємнішими є нелінійні викривлення кольору та аберація кольорових каналів. Вони потребують кропіткої роботи по їх виправленню.
Витиснення важливих деталей зображення у діапазон, що пошкоджується компресією є дефектом, який фактично не корегується.
В умовах реальних зйомок, зазвичай, дуже важко по зображенню на моніторі визначити кольорові параметри зображення. Професійні оператори часто не обмежуються самим зображенням, а налаштовують камеру за допомогою різноманітних діаграм.
Щоб дати раду цим проблемам існує два принципово різних підходу до зйомки:

Зйомка зображення з налаштуваннями камери максимально наближеними до бажаного результату.

Зйомка зображення з налаштуваннями камери для максимального збереження усіх деталей зображення.
Протягом майже ста років основним підходом був перший. Другий застосовувався переважно в високобюджетному кіно та відеокліпах.
Це пов’язано з тим, що достатній запас для якісної корекції кольору давала лише якісна кіноплівка.
З появою різних камер, що можуть писати відео у форматах RAW другий метод поступово стає домінуючим.
Його небезпека полягає в тому, що при неправильних налаштуваннях камери можна із усього її динамічного діапазону використати малу величну, наприклад 10%, і тоді запасу може не вистачити для корекції.
Проблеми першого методу пов’язані з тим, що для досягнення результату, як правило деякі деталі зображення треба вбити, і якщо тут відбулась помилка, то виправити її вже не можливо.
Приведенням зображенням до стандарту часто обмежуються на телебаченні, або в деяких кінострічках.
У роботі над фільмом часто необхідна наступна фаза.

Надання зображенню стилізації, яка вимагається режисерським задумом

При роботі над фільмом режисер часто вимагає балансу кольору, який не відповідав зйомочному. Це може бути як з метою впливу на настрій сприйняття, так і з банальної причини для зміни часу дії на вечірній або ранішній. Проте це найпростіша із змін які відбуваються. Серед кінематографістів популярна ідея стилізації під кольори розповсюджені в певному історичному періоді. Часто така стилізація вимагає відтворення специфіки передачі кольорів певної кіноплівки. Існують приклади зйомок на таку плівку, і необхідно створити пресет  (в програмах корекції кольору називається грейд – grade) для переходу від знятого зображення до потрібного. Іншим необхідним моментом буває виділення якогось елемента і створення для нього окремих параметрів корекції кольору. 

Створюють окрему палітру кольорів для поєднання відзнятого зображення з комп’ютерною графікою. Витягують деталі зображення які зазвичай не потрапляють звертають на себе увагу. Кольором акцентують на драматургічно важливих речах.

Бувають і ніші потреби відійти від стандартного зображення задля втілення режисерського задуму.

Методологія роботи.

В середині ХХ-го сторіччя вважалося що зображення у кіно має бути «стандартним». Тому методологія зводилася до двох вищеописаних прийомів:

  1. Зйомка зображення з налаштуваннями камери максимально наближеними до стандарту.
  2. Зйомка зображення з налаштуваннями камери для максимального збереження усіх деталей зображення. Потім приведення зображення до стандарту.

Превалював перший підхід. Тим не менш були експериментатори, які хотіли надати фільму оригінального вигляду, вони іноді йшли другим методом. З початку 80-х експериментувати з колористикою стало модно.

Тому методологія розширилася, і при бажанні створити нестандартне зображення,  стали використовувати такі шляхи:

1. Зйомка зображення з налаштуваннями камери максимально наближеними до стандарту. Потім викривлення стандарту згідно вимог режисера.

2.       Зйомка зображення з налаштуваннями камери максимально наближеними до бажаного результату.

3.       Зйомка зображення з налаштуваннями камери для максимального збереження усіх деталей зображення. Потім викривлення відзнятого згідно вимог режисера.

В теорії усі три методики дадуть подібний результат, але є такі зауваги:

1.       В першому випадку простіше за все корегувати зображення, треба створити необхідні грейди і вони будуть спільними для більшості кадрів. Але під час зйомки під стандарт можна припуститися браку, який важко буд виправити.

2.       В другому випадку корекція буде мінімальною, але знову ж таки ще легше припуститися браку, який важко буд виправити.

3.       В третьому випадку ймовірність браку нижче, проте для кожного кадру доведеться створювати окремий грейд.

Поділіться цим у...