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...]

Правила и исключения в DV







Рис. 4. Как видно на этом примере, различные DV-кодеки и разные настройки могут существенно повлиять на декодированный диапазон изображения. Вверху показано изображение в исходном яркостном диапазоне DV; в центре - после обработки на кодеке, который растягивает диапазон до компьютерного; внизу - после DV-кодека фирмы Apple, который не только растягивает диапазон, но и выполняет коррекцию гамма-характеристики

Надеемся, что вы хорошо усвоили информацию о различных яркостных диапазонах; теперь займемся исключениями из правил, которые имеются в DV.

Сам поток данных DV базируется на яркостном диапазоне 601 с уровнями от 16 до 235. Программа обычно получает этот поток через какой-то кодек. Путаница возникает из-за того, что разные кодеки работают по-разному. Некоторые из них способны даже переключаться между разными режимами работы.

Так, в первой версии кодека Radius/Digital Origin диапазон 16-235 автоматически растягивается при декомпрессии в компьютерный диапазон 0-255, а при компрессии опять сжимается в диапазон 16-235. Вторая версия того же кодека этого не делает, предполагая, что внешняя программа работает в яркостном диапазоне 601. В текущей же его версии есть переключатель, который предоставляет пользователю выбор: если настройку кодека SoftDV установить в положение On, то диапазоны не пересчитываются, а если ее поставить в положение Off, то происходит автоматическое перемасштабирование.

Кодек ProMax DV, известный под названием DVSoft, был модернизирован и включен в комплекс инструментальных средств DV Toolkit. Одно из новшеств - переключатель яркостного масштабирования. На языке DVSoft "несжатые" (unclamped) яркости означают, что яркостные значения остаются в своем исходном диапазоне 601, а "сжатые" (clamped) - что будут автоматически выполняться преобразования между диапазонами 601 и компьютерным. В DVSoft также имеется переключатель для подстройки разработанного компанией Apple DV-кодека системы QuickTime.

Кстати о кодеке Apple: начиная с версии 4.0.3 в нем реализован целый ряд новшеств. Кроме того, что он автоматически подстраивает диапазон яркости, он еще изменяет гамма-характеристику изображения при компрессии и декомпрессии. В результате изображение субъективно воспринимается как более темное при его отображении, например, в After Effects, чем при использовании SoftDV с настройкой Off или DVSoft с настройкой Clamped. Фирма Apple считает, что в этом случае изображения DV на экране компьютера выглядят лучше. Если пользоваться кодеком Apple как при декомпрессии, так и при компрессии, все будет хорошо.

Проблема возникает тогда, когда кодек используется только для одного процесса. Например, вы делаете рендеринг трехмерного изображения на кодек Apple или вводите дополнительно отснятые материалы с камеры DV, а впоследствии выполняете композитинг в After Effects и выводите полученные материалы через какую-то другую систему.

В этих случаях, даже если кодек Apple выполняет автоматическое преобразование уровней яркости, вам придется отменить или вновь применить гамма-характеристику, чтобы полученное изображение соответствовало остальным материалам. Во время ввода, если требуется отменить гамма-характеристику этого кодека, используйте эффект Levels и установите Gamma равной примерно 1,228. При компрессии изображений, предназначенных для вывода на кодек Apple, примените Levels к окончательной композиции и установите Gamma равной примерно 0,824.