Диапазоны яркости: О черном и белом, как определяются значения черного и белого. Опции

[Weliyaminov Anto...]

Диапазоны яркости: О черном и белом

Кажется, что может быть очевиднее: черный - самый темный из возможных цветов; белый - самый светлый. Однако так их воспринимают не все аппаратные и программные средства для работы с видео. Очень часто в них допускаются значения темнее черного и светлее белого, что в ряде ситуаций обеспечивает большую надежность. Следовательно, в разных системах используются различные значения черного и белого.

Такие различия создают множество сложностей для видеомонтажеров и художников, которые в процессе производства пользуются разнообразными инструментальными средствами. В изображении без всякой видимой причины могут сместиться относительные значения яркости и контрастности. Проблема усугубляется отсутствием точной информации о том, как нужно обращаться с такими смещениями. Но если их игнорировать, в конечном счете можно получить блеклое изображение или недопустимые цвета.

Поэтому необходимо иметь представление о том, как в разных системах определяются значения черного и белого и как их следует преобразовывать друг в друга. Чтобы разобраться в этих вопросах, вначале понадобятся определенные умственные усилия, которые безусловно оправдаются в дальнейшем.

Цифровые параметры

В большинстве программ компьютерной графики, в том числе в программах для рисования, 3D-графики и композитинга, используются интуитивно понятные определения: черный означает нулевую яркость, которой в цветовом представлении RGB с 8 битами на канал соответствуют значения 0/0/0; белый - максимальную яркость, которой соответствуют значения 255/255/255. Получить изображение темнее черного или светлее белого невозможно. Таким образом, компьютерная яркостная система охватывает диапазон 0-255.

Но во многих системах цифрового видео используются различные варианты определений: черный - это яркость чуть более 6%, которой в RGB соответствуют цветовые значения 16/16/16; белый - яркость чуть выше 92%, т. е. значения RGB 235/235/235 (опять-таки при 8 битах на каждый цветовой канал). Эта система, описанная в спецификации ITU-R BT601, используется в большинстве устройств цифрового видео - в видеомагнитофонах с форматами от DV до D-1 и в системах передачи цифрового видео (например, SDI и IEEE 1394/FireWire). Следовательно, яркостная система 601 охватывает диапазон 16-235.

Система 601 допускает цвета темнее черного и светлее белого. Это особенно важно для съемочных камер. При съемке объекта, имеющего яркое пятно, в котором сигнал выше принятого уровня белого, вы можете впоследствии восстановить детали в этом ярком пятне. Уровни темнее телевизионного черного иногда применяются для синхросигналов, а также в ряде несложных кеинговых приложений, например "superblack", когда система маскирует или вырезает области изображения, где уровень чернее черного.

Важно понимать, когда и как нужно выполнять трансляцию из одной системы в другую.

[Weliyaminov Anto...]

Диапазоны яркости: О черном и белом

Кажется, что может быть очевиднее: черный - самый темный из возможных цветов; белый - самый светлый. Однако так их воспринимают не все аппаратные и программные средства для работы с видео. Очень часто в них допускаются значения темнее черного и светлее белого, что в ряде ситуаций обеспечивает большую надежность. Следовательно, в разных системах используются различные значения черного и белого.

Такие различия создают множество сложностей для видеомонтажеров и художников, которые в процессе производства пользуются разнообразными инструментальными средствами. В изображении без всякой видимой причины могут сместиться относительные значения яркости и контрастности. Проблема усугубляется отсутствием точной информации о том, как нужно обращаться с такими смещениями. Но если их игнорировать, в конечном счете можно получить блеклое изображение или недопустимые цвета.

Поэтому необходимо иметь представление о том, как в разных системах определяются значения черного и белого и как их следует преобразовывать друг в друга. Чтобы разобраться в этих вопросах, вначале понадобятся определенные умственные усилия, которые безусловно оправдаются в дальнейшем.

Цифровые параметры

В большинстве программ компьютерной графики, в том числе в программах для рисования, 3D-графики и композитинга, используются интуитивно понятные определения: черный означает нулевую яркость, которой в цветовом представлении RGB с 8 битами на канал соответствуют значения 0/0/0; белый - максимальную яркость, которой соответствуют значения 255/255/255. Получить изображение темнее черного или светлее белого невозможно. Таким образом, компьютерная яркостная система охватывает диапазон 0-255.

Но во многих системах цифрового видео используются различные варианты определений: черный - это яркость чуть более 6%, которой в RGB соответствуют цветовые значения 16/16/16; белый - яркость чуть выше 92%, т. е. значения RGB 235/235/235 (опять-таки при 8 битах на каждый цветовой канал). Эта система, описанная в спецификации ITU-R BT601, используется в большинстве устройств цифрового видео - в видеомагнитофонах с форматами от DV до D-1 и в системах передачи цифрового видео (например, SDI и IEEE 1394/FireWire). Следовательно, яркостная система 601 охватывает диапазон 16-235.

Система 601 допускает цвета темнее черного и светлее белого. Это особенно важно для съемочных камер. При съемке объекта, имеющего яркое пятно, в котором сигнал выше принятого уровня белого, вы можете впоследствии восстановить детали в этом ярком пятне. Уровни темнее телевизионного черного иногда применяются для синхросигналов, а также в ряде несложных кеинговых приложений, например "superblack", когда система маскирует или вырезает области изображения, где уровень чернее черного.

Важно понимать, когда и как нужно выполнять трансляцию из одной системы в другую.

[Weliyaminov Anto...]

Композитинг



Рис. 2. Для преобразования записи из яркостного диапазона 601 в компьютерный применяется эффект типа Levels, причем параметр Input Black устанавливается равным 16, а Input White ? равным 235. Тот факт, что в источнике нет цветовых значений ниже 16 (показано курсором), говорит о том, что данный материал представлен в яркостном диапазоне 601



Рис. 3. Для преобразования типичного компьютерного изображения в яркостный диапазон 601 снова применяется эффект типа Levels, но теперь Output Black устанавливается равным 16, а Output White ? равным 235

Допустим, у вас имеется система Media100 (как и у многих наших клиентов). Поэтому отснятые материалы, а также результаты окончательного рендеринга часто представлены в формате Media100, который использует яркостный диапазон 601. Композитинг мы выполняем преимущественно в After Effects, пользуясь материалами из нашей обширной видеотеки и добавляя к ним элементы 3D, полученные в результате рендеринга.

Задавая себе указанные выше три вопроса, получаем следующие ответы.

1. Оцифрованные источники представлены в яркостном диапазоне 601. Все остальные источники имеют компьютерный диапазон яркостей.
2. В программе используется компьютерный диапазон.
3. Выходные материалы должны быть представлены в диапазоне 601.

Таким образом, для работы в After Effects все источники с диапазоном 601 должны быть преобразованы в компьютерный диапазон, а результат окончательного рендеринга в After Effects нужно преобразовать из компьютерного диапазона в диапазон 601.

Чтобы в такой программе, как After Effects, осуществить необходимое входное преобразование, к каждому источнику Media100 нужно применить эффект Levels, установив параметр Input Black равным 16, а параметр Input White - равным 235. Параметр Output Black должен сохранить свое исходное значение 0, а Output White - исходное значение 255.

Если один и тот же источник предполагается использовать несколько раз, целесообразно поместить каждый источник в отдельную композицию, применив эффект Levels, и потом работать с этой уже обработанной композицией (а не с самим источником) в других композициях. Заметим, что в некоторых системах (например, в Videonics Effetto Pronto) можно задавать индивидуальные значения параметров для каждого источника. Было бы неплохо, если бы это позволяли и другие программы.

Почему бы входные материалы Media100 не оставить в первоначальном виде, преобразовав другие источники в диапазон Media100? Так поступить нельзя, потому что After Effects не знает, что уровень черного нужно поддерживать равным 16, а уровень белого - 235. При наложении различных эффектов (свечение, переход) легко получить яркие пятна, достигающие уровня 255. Если вы хотите в каком-нибудь слое сделать затемнение до черного, вам придется вместо этого затемнять его до совпадения с другим фиктивным источником, имеющим цветовые уровни 16/16/16. Создавая белый текст, не забудьте присвоить ему цвет 235/235/235, а не 255/255/255. Да, все эти настройки можно делать вручную, но это потребует гораздо больше усилий.

Существуют два способа добиться того, чтобы после рендеринга окончательной композиции изображение имело яркостный диапазон 601. Раньше мы делали так: вставляли окончательную композицию в новую для рендеринга и к ней снова применяли Levels. На этом этапе входные и выходные настройки меняются местами: Output Black устанавливается на 16, а Output White - на 235, тогда как входные параметры сохраняют свои значения по умолчанию - 0 и 255 соответственно. Но, поскольку в версии 4.0 After Effects появились настроечные слои (Adjustment Layers), мы помещаем один из этих слоев на верхний уровень окончательной композиции и применяем Levels, как описано выше. Теперь черный уровень равен 16, а белый - 235.

С этим способом связана одна проблема. Эффект Levels будет преобразовывать только те точки изображения, которые не являются совершенно прозрачными. Трудности возникают, когда, например, создаются простые титры на черном фоне. Если на изображении есть места, где значение альфа-канала равно 0, то фоновый цвет не будет преобразован из 0 в 16. Поэтому лучше всего поместить полноразмерный фиктивный черный слой (например, сплошной слой в After Effects) в самый низ окончательной композиции. Тем самым прозрачные области будут заполнены и впоследствии правильно преобразованы. (Конечно, у каждого правила есть исключения - см. врезку "Superblack".)

Хотелось бы, чтобы такая опция обработки рано или поздно появилась в меню Output Module программы After Effects. Это, например, упростило бы рендеринг нескольких версий одной и той же композиции как для Media100, которая работает в системе 601 и поэтому требует такого преобразования, так и для указанного клиентом кодека, который может выполнять преобразование автоматически. Перенос обработки в выходной модуль после расчета альфа-канала также позволил бы обойтись без "подкладывания" под прозрачные места черного фона, которое описано выше.