Czy wszyscy widzimy barwy tak samo, czy nie? Czy wszystkie osoby, które pozytywnie przechodzą przez test Ishihary widzą dokładnie te same odcienie w sposób identyczny? A jak odzwierciedlanie barw wygląda w produkcji i postprodukcji? Na czym możemy polegać?
Tekst: Jerzy Rudziński
Poniższy tekst jest skrótem tekstu, który ukazał się na łamach FilmPRO. Publikujemy go z drobnymi zmianami zostawiając esencję. Od chwili pojawienia się tekstu, tematyka, o której piszemy, nie straciła nic ze swojej aktualności.
Realizując zdjęcia na taśmie filmowej, możemy przewidzieć wynik w 100 procentach. W końcu mamy za sobą ponad stuletnie doświadczenie i nic nie jest w stanie nas zaskoczyć. Przejście na system realizacji zdjęć kamerami cyfrowymi otworzyło przed nami nowe możliwości twórcze w dziedzinie kreacyjnego podejścia do koloru.
Tablica nr 6 Ishihary*
I tu zaczynają się piętrzyć problemy związane z odwzorowaniem obrazu na monitorach i projektorach. Typową sytuację można opisać następująco: podczas zdjęć wszyscy zaświadczą, że obraz na monitorze jest perfekcyjny. Natomiast w studiu postprodukcyjnym okazuje się, że ekspozycja materiału jest za niska, kontrast bardzo wysoki, a kolory nie te. Dla porównania przywieziony zostaje monitor, wykorzystywany podczas pracy na planie, pokazujący wszystko jak należy. Inne monitory wykorzystane do porównania obrazu tylko potęgują wątpliwości. Każdy z nich pokazuje co innego, ponieważ każdy jest inny. Który zatem pokazuje prawdę? Przyczyna całego zamieszania leży po stronie kalibracji i zdolności odwzorowania przestrzeni barwnej (gamutu) danego urządzenia.
Najbardziej zauważalne różnice występują w ustawieniu temperatury barwowej odpowiadającej za postrzeganie ciepłego lub chłodnego charakteru obrazu. Jasność i gamma monitorów odpowiadają za prawidłowe postrzeganie kontrastów i ustawienie prawidłowej ekspozycji materiału (jeżeli jedynym odniesieniem jest monitor). Gamma będzie zależna od ustawienia wartości luminancji monitora. Na przykład, jeżeli ustawimy wartość luminancji na 400 cd/m2 to zobaczymy obraz zupełnie inny, niż gdy ustawimy monitor na 100 cd/m2. Przy takich ustawieniach obserwujemy czterokrotną różnicę jasności jednego względem drugiego. Jeśli mamy monitor ustawiony na 400 cd/m2 i eksponujemy „na monitor”, w postprodukcji zobaczymy obraz niedoeksponowany. Gdy ustawimy z kolei na 100 cd/ m2 i według tego ustawienia będziemy pracować na planie, obraz w postprodukcji będzie wyglądał poprawnie. Do prawidłowej oceny ekspozycji na planie filmowym wymagana jest jasność 80-100 cd/ m2. Właściwe ustawienia można sprawdzić, wykorzystując skalibrowany światłomierz i paski testowe generowane przez kamerę. Przykładamy światłomierz bezpośrednio do białego pola testu (biel 100%), ustawiamy go na 320 ASA, 1/50s. Powinien pokazać F2 1/3. Wyższa wartość przysłony świadczy o większej niż 100 cd/ m2 luminancji monitora, co jest powodem do niepokoju odnośnie kalibracji. Wszystkie przestrzenie barwne odwzorowujące obraz, takie jak Rec709, Rec601- EBU SMTPE, obowiązujące w monitorowaniu sygnałów telewizyjnych, punkt bieli mają ustawiony na x = 312 i y = 329 na wykresie CIe1931, co odpowiada temperaturze barwowej 6500 K. Wydaje się to nieco skomplikowane, ale jeśli się przyjrzeć diagramom, nie jest aż tak złożone. Co prawda nie ma tam wartości 312 itd., ale w okolicach wartości 0,3 na osiach x oraz y zobaczymy reprezentujące je punkty.
Diagram 1
Diagram 1 pokazuje wykres chromatyczności CIe1931, obrazujący wszystkie kolory widziane przez człowieka w pewnym wycinku przestrzeni CIe XYZ, dużo większej niż RGB [To ten obszar przypominający połowę elipsy, choć nieco skoszonej – przyp. red.]. Tłumacząc to na język filmu, jest to obszar pokazujący, ile jest cukru w cukrze, czyli ile jest koloru w kolorze. Środek obszaru (tam, gdzie znajduje się duże centralne kółko) jest pozbawiony koloru. Natomiast oddalając się od środka w stronę granicy zewnętrznej, kolory stają się bardziej wysycone. Trójkąt zarysowany jasną kreską wyznacza gamut (przestrzeń barwną) Rec709 z określonymi pozycjami x, y najbardziej wysaturowanych kolorów R, G i B (R, G i B = 100%) możliwych do osiągnięcia w danym standardzie (ciemne kółka na wierzchołkach trójkąta) i wskazuje punkt bieli (sam środek – duże kółko). Taką przestrzeń barwną nazywamy zależną (np. zależną od możliwości monitora, projektora, kamery).
Punkt bieli oprócz wrażenia cieplej – chłodniej zmienia odwzorowanie kolorów dopełniających w naszym trójkącie RGB standardu Rec709. Zróbmy proste zadanie geometryczne. Nie będzie bolało. Sprawdźmy: jeżeli poprowadzimy prostą z wierzchołka, gdzie znajduje się kolor niebieski (nazwijmy go z angielska „B” jak „blue”) przez punkt bieli („W” jak „white”) – to wyznaczymy współrzędne, czyli pozycję x,y koloru dopełniającego – w tym wypadku żółtego. Zmieniając współrzędne punktu bieli x,y (czyli w praktyce stopnie Kelvina) na jakąś inną wartość – czyli przesuwając kółko określające biel do innej pozycji – np. W’, zauważymy, że wartości ulegną zmianie. Współrzędne x,y koloru żółtego, a wraz z nimi nasze postrzeganie żółci, purpury i turkusu również zmienią współrzędne x,y, zmieniając kolor. Dzieje się tak, ponieważ stanowią dopełnienie koloru G i R. Może znowu zabrzmiało to, jakby było skomplikowane, ale bez tego się nie da zrozumieć zjawiska. Tym, którzy nie złapali od razu, proponuję przeczytanie ostatniego akapitu jeszcze raz. Z pewnością wszystko stanie się jasne.
Idąc dalej: punkt bieli w kalibracji monitorów, nie oznacza samej bieli. Brzmi dziwnie, ale podchodząc purystycznie – tak jest. Co zatem oznacza punkt bieli? Oznacza całą oś luminancji Y, która przecina prostopadle wykres chromatyczności CIe w danym punkcie xy. Upraszczając poprzednie zdanie, oznacza to, że czernie i wszystkie stopnie szarości aż po samą biel, muszą świecić tą samą temperaturą barwową. Gdyby nie było takiej współzależności (wzajemnej korelacji), to w przypadku ustawienia tylko bieli, ciemne partie obrazu mogłyby być ciepłe, chłodne, zielonkawe itp. Żeby nie dochodziło do sytuacji, w której każdy ustawia parametry, jak chce, ustalono reguły, obowiązujące w świecie filmu i telewizji. Współrzędne odwzorowania x,y kolorów RGB, monitorów, punktu bieli i gammy regulują normy kalibracyjne przestrzeni barwnych monitorów. To są owe sławne akronimy, które powtarzają się bardzo często w instrukcjach obsługi profesjonalnych urządzeń, przy opisie parametrów monitorów, kamer, projektorów. Gdy zatem zobaczymy napisy: ITU Rec709, Rec601-eBU, Rec601-RP145, UHDTV – mamy do czynienia z różnymi przestrzeniami barwnymi i każda z tych przestrzeni ma inne punkty (x,y) odwzorowania kolorów. Oznacza to, że korzystając z różnych przestrzeni barwnych – nawet jeśli każdorazowo mamy punkt bieli w tym samym miejscu – zauważymy, że zarówno R,G i B jak i kolory dopełniające będą odwzorowane w innych miejscach. Każda z tych przestrzeni ten sam obraz będzie odwzorowywać nieco inaczej. Większość producentów [dobrych – przyp. red.] monitorów dostarcza oprogramowanie do kalibracji. Powód jest jeden: monitor wyciągnięty z pudełka jest tylko pobieżnie skalibrowany. Precyzyjnej
kalibracji musimy dokonać sami. Ten proces zajmuje parę godzin, a w dodatku nie wykonujemy go raz na zawsze. Kalibrację monitorów powinno się powtarzać co miesiąc, kalibrację projektorów kinowych – raz na trzy miesiące.
Przestrzeń barwna UHDTV różni się od przestrzeni telewizyjnej HD Rec709 zakresem odwzorowywanych kolorów z takim samym odwzorowaniem punktu bieli 6500 K.
Diagram 2
Diagram 2 pokazuje różnice graficzne w odwzorowywaniu kolorów. Rozpatrzmy sytuację, gdy pokazujemy na dwóch różnych monitorach kolor zielony („G” – green). Jeden monitor odzwierciedla przestrzeń UHDTV, drugi 709. W obu wypadkach zieleń ma wartość G = 100%. Każdy z nich zatem pokaże swoje 100%. My z kolei, patrząc raz na jeden, a raz na drugi monitor zobaczymy dwie różne zielenie, jedną mniej, drugą bardziej zieloną, z nieco innymi odcieniami. Jeżeli przyjmiemy, że kolor zielony na monitorze pracującym w przestrzeni Rec709 ma wartość 100%, to zielony w UHDTV będzie miał 140%. Jeżeli odwrócimy relacje względności, to zielony w Rec709 będzie miał 60% w stosunku do UHDTV. Ten przykład to tylko rozważanie matematyczne, by uzmysłowić skalę zjawiska. Natomiast percepcyjnie postrzeganie jednego zielonego koloru względem drugiego będzie nieco mniej dramatyczne. Idąc tym tropem, zauważymy, że różnice matematyczne w zakresie koloru czerwonego i niebieskiego będą mniejsze, natomiast percepcyjne – trochę większe. Oznacza to, że materiał przechodzący przez korekcję barwną w przestrzeni Rec709 odtworzony wprost na monitorze UHDTV będzie mocno wysycony barwnie, a materiał UHDTV pokazany w przestrzeni Rec709 czy Rec601-eBU będzie bladawy z obciętymi kolorami. Przyczyna jest prosta. Monitor nie będzie w stanie pokazać tych kolorów, które nie mieszczą się w danych gamutach (przestrzeniach barwnych). Dzieje się tak, ponieważ przestrzenie barw różnych urządzeń odwzorowujących kolory różnią się między sobą. Konieczne jest więc stosowanie konwersji.
Przestrzenie różnią się nie tylko liczbą barw, ale również ich rozmieszczeniem w pełnej przestrzeni barw postrzeganych przez człowieka. Oznacza to, że pewne barwy możliwe do uzyskania na jednym urządzeniu (obecne w jego przestrzeni, np. w kamerze) nie będą możliwe do otrzymania w innym urządzeniu, którego przestrzeń ich nie obejmuje (możecie to sprawdzić np. na waszych smartfonach).
Test Ishihary nr 11
Sfotografujcie coś, co jest bardzo mocno fioletowe albo zielononiebieskie. Widzicie różnicę pomiędzy tym, co postrzegacie gołym okiem a tym, co zostało zarejestrowane za pomocą aparatu w telefonie? Jasne, że widzicie, bo ludzkie oko i oko kamery korzystają z innej przestrzeni barwnej).
Nie istnieje jedna poprawna metoda konwersji pomiędzy przestrzeniami barwnymi. Barwa, kolor i jasność w obróbce cyfrowej to liczby, na których możemy dokonywać różnych obliczeń i w finale otrzymamy tablice przejść dla wszystkich stopni kwantyzacji. Takie tablice nazywamy LUT-ami (od angielskiego skrótu Look Up Table). I to są właśnie te popularne tajemnicze LUT-y stosowane w konwersji obrazu. Mogą być percepcyjne, względnie kolorymetryczne, bezwzględnie kolorymetryczne, nasyceniowo-graficzne, jak i LUT-y korygujące. Pokrótce zapoznajmy się z tymi metodami konwersji: Konwersja percepcyjna zachowująca pełen gamut polega na kompresowaniu lub rozciąganiu przestrzeni tak, aby całkowicie wypełnić drugą przestrzeń. W tej metodzie barwy nie zawsze są zachowane. Im większe różnice przestrzeni, tym potencjalnie większe różnice w barwach. Za to w każdej z nich wykorzystujemy jej pełne możliwości. Konwersję zachowującą nasycenie stosuje się w barwnych wykresach graficznych. I to właśnie właściwe nasycenie jest tu priorytetem, nawet jeśli ma to nastąpić kosztem zmiany w odcieniach barw.
Konwersja zachowująca barwy i punkt bieli jest względnie kolorymetryczna. Wszystkie barwy obecne w obu przestrzeniach pozostają zachowane, ale mogą ulec delikatnym przesunięciom. Zmiany te są podyktowane chęcią zachowania niezmienionego punktu bieli obrazu w obu przestrzeniach. Barwy wykraczające poza gamut przestrzeni docelowej, przybliżane są do barwy najbliższej.
Konwersja bezwzględnie kolorymetryczna to inaczej konwersja zachowująca barwy (dopasowująca). Wszystkie barwy występujące w przestrzeni docelowej pozostają zachowane bez zmian. Barwy obecne w przestrzeni wyjściowej a nieistniejące w docelowej są zamieniane na im najbliższe.
Wreszcie LUT-y korygujące kolory w danej przestrzeni barwnej związanej z urządzeniem (monitorem lub projektorem), odpowiadają za prawidłowość wyświetlania kolorów przez urządzenie zgodnie ze standardem. Są to LUT-y związane z wynikami pomiarów kolorymetrycznych i kalibracji urządzenia.
LUT-y w rozumieniu cyfrowego koloru to liczby. W związku z tym możemy je do siebie dodawać i sumować, np. dodając LUT percepcyjny i korygujący otrzymamy LUT dla konkretnego stanowiska pracy. W tym celu niezbędne są konkretne pomiary kolorymetryczne. W systemach używanych do korekcji barwnej (koloryzacji) wykorzystywane są dwie niezależne przestrzenie barwne CIe XYZ i CIe Lab. Przestrzenie te nie są powiązane z żadnym urządzeniem wyświetlającym kolory. Pozwala to na nieograniczanie się przestrzenią barwną podczas koloryzacji, pomimo ograniczeń w późniejszym odwzorowaniu. Gammut CIe XYZ jest największy, większy niż przestrzeń barwna postrzegana przez oko ludzkie, następne w kolejności są CIe Lab, ACeS (Academy Color encoding Specification), RGB, YUV… Przestrzenne normy Rec709, Rec601-eBU, DCI XYZ, DCI 3P, SMPTE itp. w zasadzie dotyczą odwzorowania przestrzeni barwnych wyświetlanych przez różne urządzenia i wskazują wytyczne odnośnie sygnałów wizyjnych i innych informacji potrzebnych inżynierom (diagram 3). Wraz z wejściem telewizji HD standard Rec709 stał się wspólny dla wcześniejszych analogowych standardów PAL i NTSC. Obecnie jest wykorzystywany w wielu studiach postprodukcyjnych w odwzorowaniu obrazu podczas koloryzacji.
Producenci kamer prześcigają się obecnie w licytacji, czyja kamera jest w stanie zarejestrować więcej kolorów. Wiadomo, więcej oznacza lepiej. Chcemy mieć jak najwierniejsze barwne odwzorowanie i oczywiście nie chcemy nic stracić. Jednak wszystko zależy od tego, gdzie docelowo nasz materiał będzie pokazywany. Czy to kino, telewizja a może telewizja internetowa?
Diagram 3
To co robić? Nagrywać w plikach RAW do Internetu? Zapis RAW nie ma konkretnej przestrzeni barwnej. Decyzję podejmujemy dopiero w postprodukcji. Kamery zapisujące w plikach RAW dla potrzeb odwzorowania podczas zdjęć najczęściej interpretują obraz w przestrzeni Rec709 na monitorze. Z kolei korekcja barwna rządzi się swoimi prawami technologicznymi. Jeżeli chcemy mieć wszystkie kolory w największej przestrzeni, a oglądamy obraz na monitorze Rec709, to musimy mieć odpowiednie LUT-y, które dopasują nam przestrzeń roboczą CIe XYZ do odwzorowania Rec709. Ale nie ma lekko. Nie może to być byle jaki LUT. W konkretnej sytuacji LUT powinien być wykonany do danego egzemplarza monitora, co z kolei wymaga konkretnych pomiarów kolorymetrycznych monitora. Dopiero wtedy możemy powiedzieć, że cokolwiek poprawnie widzimy. Generalna zasada wszędzie, gdzie mamy do czynienia z obrazem i poprawnym jego wyświetlaniem, brzmi: kalibracja, kalibracja, kalibracja!
Dochodzimy zatem do momentu, w którym czekają nas poważne decyzje. Nasz film ma być pokazywany w kinie na taśmie 35 mm, w kinach cyfrowych jako kopia DCP oraz w telewizji. Czyli w trzech różnych przestrzeniach barwnych. Pociąga to za sobą wykonanie trzech koloryzacji, za każdym razem w innej docelowej przestrzeni barwnej. Wymienione przestrzenie (35 mm, DCP, TV) są ustawione w kolejności od największej do najmniejszej. Efekt postrzegania koloru w tych trzech kopiach będzie więc różny. Ponieważ kamera była ustawiona na nagrywanie w RAW-ach – przy rozpoczęciu korekcji barwnej punkt wyjścia był za każdym razem taki sam, czyli ów obraz RAW. Jednak za każdym kolejnym razem w efekcie końcowym wykorzystaliśmy maksymalny zakres WYłąCZNIe danej przestrzeni docelowej (35 mm, DCP, TV). Różnice w owych trzech przestrzeniach barwnych będą dotyczyły oczywiście koloru i wielu innych niuansów. Mimo że w każdej z wymienionych koloryzacji będziemy dążyć do jak najtrafniejszej interpretacji kolorów, musimy zdać sobie sprawę, że te przestrzenie są po prostu inne. A skoro są inne, to będą mieć i inne docelowe możliwości.
Bardzo często studia postprodukcyjne idą na skróty technologiczne, wymuszone przez budżet (?) i proces koloryzacji następuje w kolejności: TV, DCP, 35 mm. Wówczas materiał RAW jest na początku konwertowany i kolorowany w przestrzeni TV, czyli najmniejszej przestrzeni barwnej, a potem konwertowany percepcyjnie do większych z małymi korektami koloryzacyjnymi. Efekt barwny takiego zabiegu to najmniejsze różnice w trzech różnych nośnikach, a my będziemy zadowoleni, że udało się okiełznać wszystkie zawiłości w kolorach. Warto jednak się zastanowić, co naprawdę chcemy osiągnąć? Czy chcemy uzyskać maksymalne podobieństwo we wszystkich rodzajach kopii filmu, czy zależy nam, żeby każdorazowo wyciągnąć możliwe maksimum z materiału, licząc się z tym, że każdy wariant będzie nieco inny?
Wszyscy lubimy chwalić się swoimi osiągnięciami. Wchodząc do firmy wypożyczającej sprzęt zdjęciowy lub do studia postprodukcyjnego, widzimy wiszące na ścianach imponujące plakaty filmów, w których powstanie dana firma miała znaczący wkład. Od razu wpadamy w zachwyt, ciesząc się na myśl o podjęciu współpracy. Podobnie wyglądają strony internetowe flagowych producentów urządzeń pomiarowych do kalibracji i zarządzania kolorami LUT-ami. Oni też się chwalą tym, jakie to firmy dokonały zakupu ich technologii i… tu nasz zachwyt maleje. Bowiem okazuje się, że np. tylko trzy firmy z Polski podeszły poważnie do problemu prawidłowego odwzorowania koloru. Oznacza to, że cała reszta nie przywiązuje do tego wagi lub stosuje metody znane w naszej szerokości geograficznej od lat, czyli „jakoś to będzie…”.
Ten sam problem mamy z projektorami cyfrowymi w salach kinowych. Każda projekcja jest inna, każda sala ma inne parametry wyświetlania. Każda lampa projekcyjna ma inny przebieg na liczniku… Jeśli na dodatek jesteśmy w sali przygotowywanej do projekcji 3D ze srebrnym ekranem, w zależności od tego, gdzie usiądziemy, zobaczymy zupełnie inne odwzorowanie barwne. I nikt tego nie weryfikuje, nie sprawdza, nie kalibruje. W końcu, gdy jest już bardzo źle – niezależnie od tego czy to korekcja barwna czy projekcja w kinie – specjaliści są wzywani, bo obraz zaczyna świecić kolorami tęczy… A ja pytam, gdzie jest mój kolor?!
Tekst ukazał się w nr 17 FilmPRO