Режимы изображения фотошопа. Знакомство с цветовыми каналами (RGB, CMYK, Плашечные, Lab, многоканальный и одноканальные режимы)
Зачем нужны разные цветовые модели и почему один и тот же цвет может выглядеть по-разному
Предоставляя услуги дизайна как в области веб, так и в сфере полиграфии, мы нередко сталкиваемся с вопросом Клиента: почему одни и те же фирменные цвета в дизайн-макете сайта и в дизайн-макете полиграфической продукции выглядят по-разному? Ответ на этот вопрос заключается в различиях цветовых моделей: цифровой и полиграфической.
Цвет компьютерного экрана изменяется от черного (отсутствие цвета) до белого (максимальная яркость всех составляющих цвета: красного, зеленого и синего). На бумаге, напротив, отсутствию цвета соответствует белый, а смешению максимального количества красок - темно-бурый, который воспринимается как черный.
Поэтому при подготовке к печати изображение должно быть переведено из аддитивной ("складывающей") модели цветов RGB в субтрактивную ("вычитающую") модель CMYK . Модель CMYK использует противоположные исходным цвета - противоположный красному голубой, противоположный зеленому пурпурный и противоположный синему желтый.
Цифровая цветовая модель RGB
Что такое RGB?
Аббревиатура RGB означает названия трех цветов, использующихся для вывода на экран цветного изображения: Red (красный), Green (зеленый), Blue (синий).
Как формируется цвет RGB?
Цвет на экране монитора формируется при объединении лучей трех основных цветов - красного, зеленого и синего. Если интенсивность каждого из них достигает 100%, то получается белый цвет. Отсутствие всех трех цветов дает черный цвет.
Таким образом, любой цвет, который мы видим на экране, можно описать тремя числами, обозначающими яркость красной, зеленой и синей цветовых составляющих в цифровом диапазоне от 0 до 255. Графические программы позволяют комбинировать требуемый RGB-цвет из 256 оттенков красного, 256 оттенков зеленого и 256 оттенков синего. Итого получается 256 х 256 х 256 = 16,7 миллионов цветов.
Где используются изображения в режиме RGB?
Изображения в RGB используются для показа на экране монитора. При создании цветов, предназначенных для просмотра в браузерах, как основа используется та же цветовая модель RGB.
Полиграфическая цветовая модель CMYK
Что такое CMYK?
Система CMYK создана и используется для типографической печати. Аббревиатура CMYK означает названия основных красок, использующихся для четырехцветной печати: голубой (Сyan), пурпурный (Мagenta) и желтый (Yellow). Буквой К обозначают черную краску (BlacK), позволяющую добиться насыщенного черного цвета при печати. Используется последняя, а не первая буква слова, чтобы не путать Black и Blue.
Как формируется цвет CMYK?
Каждое из чисел, определяющее цвет в CMYK, представляет собой процент краски данного цвета, составляющей цветовую комбинацию. Например, для получения тёмно-оранжевого цвета следует смешать 30 % голубой краски, 45 % пурпурной краски, 80 % жёлтой краски и 5 % чёрной. Это можно обозначить следующим образом: (30/45/80/5).
Где используются изображения в режиме CMYK?
Область применения цветовой модели CMYK - полноцветная печать. Именно с этой моделью работает большинство устройств печати. Из-за несоответствия цветовых моделей часто возникает ситуация, когда цвет, который нужно напечатать, не может быть воспроизведен с помощью модели CMYK (например, золотой или серебряный).
В этом случае применяются краски Pantone (готовые смешанные краски множества цветов и оттенков), их также называют плашечными (поскольку эти краски не смешиваются при печати, а являются кроющими).
Все файлы, предназначенные для вывода в типографии, должны быть конвертированы в CMYK. Этот процесс называется цветоделением. RGB охватывает больший цветовой диапазон, чем CMYK, и это необходимо учитывать при создании изображений, которые впоследствии планируется печатать на принтере или в типографии.
При просмотре CMYK-изображения на экране монитора одни и те же цвета могут восприниматься немного иначе, чем при просмотре RGB-изображения. В модели CMYK невозможно отобразить очень яркие цвета модели RGB, модель RGB, в свою очередь, не способна передать темные густые оттенки модели CMYK, поскольку природа цвета разная.
Отображение цвета на экране монитора часто меняется и зависит от особенностей освещения, температуры монитора и цвета окружающих предметов. Кроме того, многие цвета, видимые в реальной жизни, не могут быть выведены при печати, не все цвета, отображаемые на экране, могут быть напечатаны, а некоторые цвета печати не видны на экране монитора.
Так, подготавливая логотип компании для публикации на сайте, мы используем RGB-модель. Подготавливая тот же логотип для печати в типографии (например, на визитках или фирменных бланках), мы используем CMYK-модель, и цвета этой модели на экране визуально могут немного отличаться от тех, которые мы видим в RGB. Не стоит этого опасаться: ведь на бумаге цвета логотипа будут максимально соответствовать тем цветам, которые мы видим на экране.
Понимание того, что вы видите в каждом канале, предоставляет вам знания для создания сложных выделенных областей и тонкой настройки изображений. В этой статье вы заглянете внутрь различных цветовых каналов, начиная с наиболее распространенного режима изображения: RGB.
Сразу оговорюсь, что статья не охватывает . Они настолько важны, что будут описаны в отдельной статье.
Каналы RGB
Если вы готовите изображение, которое отправится на струйный принтер, вероятно, имеющийся у вас дома (а не в типографию), режим RGB - то, что вам нужно. В конце концов, ваш монитор - RGB, как и цифровой фотоаппарат со сканером. Фотошоп не отображает отдельные каналы красным, зеленым и синим цветом - они показаны в градациях серого , чтобы вы могли легко увидеть наиболее насыщенные цветом области. Поскольку цвета в этом режиме состоят из света, белый указывает области, где цвет проявляется в полную силу, черный указывает области, где он слабо заметен, а оттенки серого цвета представляют все участки между ними.
Как можно увидеть на рисунке выше, каждый канал содержит различную информацию:
Красный . Он, как правило, самый светлый из всех и демонстрирует наибольшую разницу цветовой гаммы. В приведенном примере он очень светлый, потому что на коже, волосах девушки много красного цвета. Он может быть очень важен при редактировании тона кожи.
Зеленый. Вы можете думать о нем как о «центре контраста», потому что он обычно наиболее контрастный (это логично, поскольку на цифровых фотоаппаратах зеленых датчиков установлено в два раза больше, чем красных или синих). Помните о нем, создавая слой-маску для усиления резкости изображения или работая с картами смещения.
Синий . Обычно самый темный из группы, он может быть полезен в случае, когда вам нужно создать сложную выделенную область, чтобы изолировать объект. Здесь же вы столкнетесь с такими проблемами, как шум и зерно.
Каналы CMYK
Хотя вы, вероятно, проводите большую часть времени, работая с изображениями RGB, вам также может потребоваться работать с изображениями в режиме CMYK . Его название, означает голубую, пурпурную, желтую и черную краски, применяемые коммерческими типографиями для печати газет, журналов, упаковок продуктов и так далее. В этом режиме также присутствует композитный канал.
Если вы планируете печатать изображение на обычном лазерном или струйном принтере, вам он не потребуется. Кроме того, этот режим лишает вас нескольких драгоценных фильтров и корректирующих слоев. Профессиональная типографская печать, с другой стороны, делит CMYK вашего изображения на отдельные цветоделения. Каждое деление - это идеальная копия цветового канала, который вы видите в фотошопе, напечатанная соответствующим цветом (голубой, пурпурный, желтый или черный). Когда печатная машина накладывает эти четыре цвета поверх друг друга, они образуют полноцветное изображение (этот метод известен как четырехкрасочная печать ).
Поскольку они представляют краски, а не свет, информация в градациях серого имеет противоположное значение, нежели в режиме RGB. В данном режиме черный цвет указывает на полную силу, а белый цвет указывает на самое слабое проявление цвета.
Плашечные каналы
В среде печати CMYK существует особый вид готовой краски, называемый плашечный цвет , для которого требуется особого рода канал. Если вы графический дизайнер, работающий в отделе пред-печатной подготовки (верстки), разработки дизайна продукта или в рекламном агентстве, вам необходимо знание приемов работы с плашечными цветами.
Каналы Lab
Режим Lab отделяет значения яркости (насколько яркое или темное изображение) от цветовой информации. Этот цветовой режим не используется для вывода изображения, как режимы RGB и CMYK, вместо этого он полезен, когда вы хотите изменить только значения яркости изображения (при усилении его резкости или яркости), без смещения цветов.
Подобным образом вы можете настроить только цветовую информацию (скажем, чтобы избавиться от оттенка), не меняя значение яркости. А если вы взглянете на палитру, вы увидите изображения, похожие на рентгеновские.
В режиме Lab присутствуют следующие каналы:
- Яркость (Lightness) . Он содержит обесцвеченные детали изображения, оно выглядит как действительно хорошая черно-белая версия. Некоторые люди клянутся, что, отделив его в новый документ, а затем проведя небольшую правку, вы сможете создать черно-белое изображение достойное Энсела Адамса .
- а . Он содержит половину цветовой информации: смесь пурпурного (понимайте как «красный») и зеленого.
- b . другая половина: смесь желтого и синего.
Многоканальный режим
Этот режим вам не понадобится, если только вы не станете подготавливать изображения для печати в типографии. Однако вы можете оказаться в этом режиме случайно. При удалении одного из цветовых каналов документа в режиме RGB, CMYK или Lab, фотошоп переведет документ в данный режим без появления предупреждения. Если это произойдет, используйте палитру История для возврата на шаг назад или нажмите сочетание клавиш Ctrl+Z, чтобы отменить совершенное действие.
В данном режиме отсутствует композитный канал. Этот режим предназначен исключительно для выполнения заданий на двух-или трехцветную печать, поэтому, когда вы перейдете в него, программа преобразует любые существующие цветовые каналы в плашечные.
При преобразовании изображения в этот режим, фотошоп сразу совершает одну из следующих операций (в зависимости от того, где вы находились ранее):
- преобразует RGB в голубой, пурпурный и желтый плашечные каналы;
- преобразует CMYK в голубой, пурпурный, желтый и черный плашечные;
- преобразует Lab в альфа-каналы под именами Альфа 1, Альфа 2 и Альфа 3;
- преобразует Градации серого (Grayscale) в черный плашечный.
Такие изменения вызывают радикальные цветовые сдвиги, однако чтобы создать желаемое изображение, вы можете отредактировать их в отдельности, как содержимое, так и плашечный цвет.
Закончив редактирование, сохраните изображение как PSD или как файл DCS 2.0, если вам нужно передать его в программу предпечатной подготовки.
Одноканальные режимы
Остальные режимы изображения не очень интересны, поскольку у них только один канал. К таким режимам относятся Битовый формат (Bitmap), Градации серого (Grayscale), Дуплекс (Duotone) и Индексированные цвета (Indexed Color).
Заметили ошибку в тексте - выделите ее и нажмите Ctrl + Enter . Спасибо!
Знаете ли вы, что Photoshop дальтоник?
Когда я говорю «дальтоник», я не имею в виду небольшие проблемы с восприятием оттенков зеленого и пурпурного. Я имею в виду, что он совершенно не различает цвета. Все, что видит Photoshop –это черные и белые цвета. Черный, белый и множество промежуточных оттенков серого. Самый мощный графический редактор в мире, промышленный стандарт среди фотографов, дизайнеров и практически всех творческих профессионалов, способный производить миллионы и даже миллиарды цветов, не имеет представления, что такое цвет.
Вы можете разглядывать свое фото кристально голубой воды океана, которое сделали во время последнего отдыха, но Photoshop видит его как серый океан. Удавалось ли вам заснять радугу, пересекающую небо после вечернего летнего урагана? Photoshop видит ее, как красивый набор оттенков серого цвета. А что же по поводу знаменитого горшка с золотом? Для Photoshop это всего лишь большой горшок чего-то серого.
Не сочувствуйте Photoshop’у. Он абсолютно счастлив в своем бесцветном мире.
Фактически, единственная причина, по которой Photoshop показывает нам изображение в цвете, заключается в том, что сами люди ожидают увидеть их в цвете. Мы не знали бы, что и думать, если бы все отображалось в черно-белых тонах. Но только не Photoshop. Для него нет ничего дороже, чем черный, белый и серые цвета.
Итак, Photoshop не имеет представления о том, что за цвет перед ним, и все, что он знает и видит – это черный, белый и серый цвета, как же он показывает нам изображения в цвете? Я имею в виду вот это изображение, которое открыто в Photoshop:
Фото, открытое в окне документа Photoshop.
Очевидно, что этот мальчик (или девочка) цветной. Ну, действительно, я не думаю, что есть более красочные птицы, чем эта. Но здесь не только птица. Листья на фоне цветные. Кусочек дерева, на котором сидит птица тоже в цвете. Все, что на изображении – цветное! И это изображение открыто в Photoshop, так как же такое может быть, если Photoshop не различает цвета? И если он действительно не видит цвета, как Photoshop проделывает такую большую работу, показывая нам что-то, что он не видит?
Для ответа на этот вопрос нам необходимо рассмотреть две вещи. Первая – цветовые режимы (color mode ) и вторая – цветовые каналы (channels ). Обе очень взаимосвязаны между собой, если вы понимаете цветовые режимы (color mode ), то цветовые каналы (color channels ) станут для вас также понятнее.
Мы знаем, или, по крайней мере, согласились с тем фактом, что Photoshop не видит цвета. Все, что он видит – черный, белый и серый. Так как же он берет эти черные, белые и серые цвета, превращая их в цветные, которые мы видим на нашем экране? Ответ – зависимость. Зависимость от чего, спросите вы? Это зависимость от цветового режима (color mode ), который использует Photoshop.
Существует совсем немного цветовых режимов в Photoshop, но два основных – это RGB и CMYK. Пару других, вы могли слышать в процессе работы с Photoshop, это Grayscale (Градации серого) и Lab (произносится, как «эл – эй –би», но не «Лэб»). Это все примеры цветовых режимов, и они определяют, как Photoshop переводит свою черно-белую информацию в цвет, за исключением цветового режима Grayscale (Градации серого ), который не использует цвета. Это строго черно-белый режим, и довольно часто он используется для быстрой конвертации цветного изображения в черно-белое.
Из всех четырех режимов, которые я назвал, единственный, который мы рассмотрим – RGB. Режим CMYK подходит для печати и публикаций, мы вернемся к нему как-нибудь в другой раз. Режим Grayscale (Градации серого), как я уже сказал, используется строго для черно-белых изображений, а режим Lab не понятен для большинства людей, живущих на этой планете, равно как и живущих на других планетах, хотя он часто используется при профессиональном редактировании изображений, но даже те люди, которые его используют, не имеют полного представления о том, как он работает. Что оставляет нам только RGB.
Безусловно, наиболее широко используемый в мире цветовой режим компьютеров и технологий – это цветовой режим RGB. Photoshop использует его, другие программы на вашем компьютере также его используют, ваш монитор, цифровая камера и сканер, ваш телевизор, и даже маленький экран вашего мобильного или iPod’a используют данный режим, равно как и портативные игровые системы вроде PSP Sony или Nintendo DS. Если это девайс, который как-то отображает или создает изображения, или программное обеспечение для редактирования изображений, подобное Photoshop, оно использует цветовой режим RGB. Звучит достаточно громко, не так ли? И, конечно же, это так. Для всего он имеет довольно широкое значение и важность, RGB является аббревиатурой трех цветов – красного (red), зеленого (green) и синего (blue).
RGB
и цветовые каналы: цветной мир красного, зеленого и синего.
Что же такого необычного в этих трех цветах – красном, зеленом и синем? Да, в общем-то, только то, что они являются основными цветами. Что это значит? Это значит, что каждый цвет, который мы с вами можем видеть, создается из некоторых комбинаций красного, зеленого и синего. Как мы получаем желтый? Путем смешивания красного и зеленого. Как мы получаем фиолетовый? Путем смешивания красного и синего. А как насчет оранжевого? 100% красного и 50% зеленого. И это только простые примеры. Каждый отдельный цвет, который мы видим, создается с помощью комбинации этих трех цветов. Знаю, это звучит практически нереально, но это действительно так.
Когда вы смешаете самые яркие варианты этих цветов между собой, то получите чисто белый цвет. Когда вы полностью удалите все эти три цвета, то получите чисто черный. А когда вы смешаете равное количество в процентном соотношении от 0 до 100%, вы получите оттенки серого.
Давайте снова посмотрим на наше изображение с птицей:
В самом деле, очень красочное изображение, но откуда появляются все эти цвета? Объясню для начинающих, давайте посмотрим на информацию, которая сообщается нам в верхней части окна документа Photoshop:
Информация в верхней части окна документа.
Тем, что я отметил красным кружком, Photoshop объясняет нам, что изображение используется в цветовом режиме RGB, который означает, что каждый цвет, который мы видим на фото, создан из некоторых комбинаций красного, зеленого и синего. Если вы хотите убедиться в этом, все, что нужно – навести курсор мыши на любую часть изображения и посмотреть на Панель информации (Info
) в Photoshop.
Я наведу курсор мыши на кончик клюва в районе ярко-красного участка.
Наведение курсора мыши на кончик клюва птицы.
Давайте обратимся к панели Информации (Info) в Photoshop, чтобы посмотреть, что он нам говорит об этой точке в изображении:
Панель Информации (Info) Photoshop.
Часть, которая нас интересует в панели Информации (Info) Photoshop, расположена вверху слева, она показывает нам значения RGB. Единственное, что вы должны понимать, так это то, что Photoshop не отображает цвета RGB в процентном соотношении, то есть мы не увидим значения типа «10% красного (red), 40% зеленого (green) и 50% синего (blue)». Вместо этого RGB имеет значения от 0 до 255, где 0 означает полное отсутствие указанного цвета в изображении, а 255 указывает на то, что используется полноценный цвет.
Таким образом, если мы посмотрим на участок, который я выделил, мы увидим, что точка содержит значения 216 для красного
(red) (очень большое значение), 59 зеленого
(green) (довольно маленькое значение) и 1 синего
(blue) (мог бы быть и 0), что означает, что в данной точке практически отсутствует синий цвет, и очень маленькое количество зеленого. Подавляющее большинство цвета идет от красного, что, в общем-то, естественно, поскольку клюв птицы определенно имеет красный цвет.
Посмотрим на другую точку. Я навожу курсор мыши на участок в районе спины птицы:
Наведение курсора мыши на точку в области спины птицы.
Этот участок выглядит для меня достаточно зеленым, и если мы посмотрим, что говорит нам панель Информации (Info):
Панель Информации (Info) Photoshop, показывающая нам значения RGB для участка изображения.
То мы убедимся, что зеленый
(green) – доминирующий цвет, имеющий значение 180. Красный
(red) имеет значение всего 20, что является очень маленьким значением, а синий
(blue) даже меньше 16.
Давайте проделаем это еще раз. Я наведу курсор мыши где-нибудь в районе головы птицы:
Наведение курсора мыши на точку в районе головы птицы.
На этот раз синий должен иметь более высокое значение в панели Информации (Info):
Панель Информации (Info) Photoshop, показывающая информацию RGB для точки, выбранной на голове птицы .
И снова убедились, что на этот раз синий (blue) цвет имеет преобладающее значение 208 и является доминирующим цветом. Конечно, голова птицы не чисто синяя. Она больше пурпурно-синяя, что объясняет, почему зеленый (green) имеет большое значение 100, и даже красный (red) имеет достаточно большое значение 90. Все три цвета смешались между собой на экране, чтобы образовать пурпурно-синий цвет, который мы видим.
Я мог бы продолжать наводить курсор мыши на любую точку на фото (я не хочу, но мог бы), и мы могли бы наблюдать, как изменяются значения красного
(red), зеленого
(green) и синего
(blue) в панели Информации
(Info), поскольку каждый отдельно взятый цвет на изображении состоит из определенной комбинации этих трех цветов.
Вот так работает режим RGB. Повторим, RGB, означает не что иное, как Красный
(R
ed), Зеленый
(G
reen) и Синий
(B
lue), и поскольку это изображение находится в режиме RGB, Photoshop представляет каждый цвет с помощью комбинаций красного, зеленого и синего.
Следующее, что мы рассмотрим во второй части изображения – цветовые каналы
(color channel).
На данный момент мы выяснили, что Photoshop не видит цвета. Все в мире Photoshop создано из черного, белого и некоторых оттенков серого. Мы также узнали, что Photoshop использует цветовой режим RGB для отображения цветов на экране путем смешивания различных комбинаций красного
(red), зеленого
(green) и синего
(blue). Но как Photoshop узнает, сколько красного, зеленого и синего нужно смешать, чтобы получить отдельный цвет на экране, когда он не знает, какой именно цвет должен быть? Я имею ввиду, что здорово, что Photoshop может отображать чисто желтый путем смешивания полноцветного красного
(red) со значением 255, а также зеленого
(green) с таким же значением, но как он узнает, что отображать нужно именно желтый?
Ответ – никак. Как, никак?
А вот так. Photoshop не знает, что вы ожидаете увидеть желтый цвет в определенной части изображения. Он знает только, что он отображается при красном (red) со значением 255 и зеленом (green) со значением 255, и исключает при этом синий (blue). Если это сочетание создаст точно такой цвет, который вы и я называем «желтым», то это здорово, но Photoshop при этом не остается в стороне. Все, что он знает – «отображать красный (red) со значением 255, зеленый (green) – 255 и синий (blue) 0 в определенном пикселе». Во время добавления различных цветов к изображениям, Photoshop является художником, «раскрашивающим цифрами».
Итак, поскольку Photoshop добавляет определенное количество красного
(red), зеленого
(green) и синего
(blue). Откуда он знает, сколько каждого цвета нужно добавить, когда все, что он понимает это черный, белый и серый? Два слова… Цветовые каналы
(Color Channels).
Давайте снова посмотрим на изображение с птицей:
Так мы видим с вами это изображение. Вот так его видит Photoshop:
Но, погодите. Также он видит его так:
Но как он видит его в двух различных черно-белых вариантах? Хороший вопрос. Ответ – никак. Он видит его в трех различных черно-белых вариантах. Вот еще третий:
Все, что мы видим в одном цветном изображении, Photoshop видит в трех отдельных черно-белых изображениях. Каждое из этих изображений представляет цветовой канал. Первый представляет красный канал, второй – зеленый, а третий – синий. Три отдельных канала для трех различных цветов, совмещенные вместе создадут полноцветное изображение.
Рассматривайте цветовые каналы, как цветовые фильтры. В то время как Photoshop отображает цветное изображение на экране, он знает, какие цвета отображать благодаря яркости света, проходящего через фильтры. Сначала он подсвечивает через красный фильтр (красный канал). Если свет не проходит через фильтр, Photoshop знает, что отображать красный необходимо со значением 0. Если весь свет проходит через фильтр, то Photoshop в полной мере отображает красный цвет со значением 255. Если количество света, проходящего через фильтры немного меньше, Photoshop отображает красный цвет со значением между 0 и 255, в зависимости от того, как много света проходит через фильтр. Затем он то же самое проделывает с зеленым фильтром (зеленым каналом), устанавливая для него значение 0, если свет не проходит через фильтр, и 255 если свет полностью проходит через фильтр, и некоторое значение между 0 и 255, если проходит немного света. Затем он то же самое проделывает с синим фильтром (синим каналом). После этого он знает, с какое значение устанавливать для красного, зеленого и синего, и комбинирует их, создавая цвет, который мы видим. Он проделывает все это для каждого пикселя вашего изображения, так, если ваше изображение содержит миллионы пикселей, как большинство фотографий, сделанных с помощью цифровой камеры в наши дни, Photoshop проделывает эту операцию миллион раз и только для того, чтобы отобразить изображение, которое вы видите на экране. Видите, как сильно вас любит Photoshop? Итак, секунду назад я сказал, что Photoshop не остается в стороне. Двигаемся дальше.
«Фильтры» Photoshop используют те три отдельных черно-белых изображения, которые мы видели. Красный:
Так как же Photoshop использует это черно-белое изображение в качестве красного фильтра? Помните, как я сказал, что Photoshop приписывает значения красного от 0-255, базируясь на том, какое количество света проходит через фильтр? Итак, сколько света проходит через фильтр зависит от того, насколько яркий участок черного и белого на изображении. Любой участок чисто черного цвета не позволит проникнуть какому-либо свету, это означает, что в этих участках изображения значение красного будет равно 0. Любые участки чисто белого цвета, позволяют свету проникать полностью, в этих участках значение красного будет равно 255. А в участках с различными оттенками серого, которых большинство в изображении, проходит некоторое количество света, зависящее от того, насколько светлый или темный участок серого представлен.
На изображении выше мы можем увидеть, что самые яркие участки изображения приходятся на клюв и грудь птицы, что подтверждает то, о чем я сейчас говорил: эти участки содержат большее количество красного цвета в полноцветном изображении. Равно как участки спины, крыльев и живота очень темные, поэтому в этих участках не должно быть много красного или он полностью отсутствует.
Давайте снова обратимся к полноцветному варианту изображения:
Мы сказали, что клюв и грудь должны содержать много красного цвета, и, как вы видите, это так! Мы также сказали, что спина, крылья и живот не должны содержать много красного, или он вообще должен отсутствовать, и я действительно не вижу на них красного.
Давайте снова обратимся к черно-белому изображению, которое Photoshop использует для зеленого канала:
Это черно-белое изображение содержит много ярких участков, которые означают, что на фото должно присутствовать много зеленого. Странно еще то, что один из самых ярких участков в изображении находится рядом с грудью птицы, но я не помню, чтобы там был зеленый цвет. Давайте это проверим, взглянув снова на полноцветное изображение:
На изображении, конечно, много зеленого, что объясняет множество ярких оттенков серого на черно-белом изображении. Если я посмотрю на ту сторону груди птицы, которая имела самый яркий участок в черно-белом изображении, то она не будет зеленой. В действительности она очень желтая! Как это возможно? Просто. Красный и зеленый в комбинации дают желтый, поэтому для отображения желтого цвета Photoshop смешал вместе красный и зеленый.
Посмотрим на еще одно черно-белое изображение, которое Photoshop использует в качестве синего канала:
На этом изображении множество очень темных участков, особенно на самой птице, за исключением головы, которая очень светлая. Это должно означать, что только одна часть птицы будет отображаться синим цветом – ее голова. Хотя ее животик тоже должен иметь заметное количество синего, так же ноги и кусок дерева, на котором она сидит. Давайте посмотрим:
Мы убедились, что голова птицы очень синяя, мы также увидели, что ее животик, так же как и ножки и кусок дерева тоже синие. Остальная часть птицы не имеет заметных синих участков, поэтому и появились в этих местах темные участки на черно-белом изображении.
Мы выяснили все о том, как работает цветовой режим RGB и цветовые каналы в Photoshop, все, кроме одной вещи. Мы до сих пор не видели, где вы можете получить доступ к этим цветовым каналам. Вы найдете их в соответствующе названной панели Каналы
(Channels), которые сгруппированы вместе с палитрой слоев
(Layers).
Панель Каналов (Channels) Photoshop.
Палитра Каналов
(Channels) выглядит примерно так же, как и палитра слоев
(Layers), только она показывает информацию о цветовых каналах
(color channels) вместо слоев. Здесь вы видите один Красный
(Red), один Зеленый
(Green) и один Синий
(Blue) канал, и каждый из них содержит свой собственный вариант черно-белого изображения, точно такие, как я показывал в этом уроке. Самый верхний канал «RGB» в действительности не является каналом. Это просто совокупность трех каналов, дающая нам полноцветное фото. Вы можете кликнуть отдельно по каждому каналу в палитре Каналов
(Channels) для отображения его черно-белого изображения в окне документа.
Вот и все. Мы теперь знаем, что Photoshop видит все через призму черного, белого и серого цветов. Мы знаем, что использование режима RGB (в любом случае, установлен по умолчанию) смешивает разное количество красного, зеленого и синего для получения полноцветного изображения, которое мы видим на своих экранах. И мы также знаем, что в зависимости от того, как много красного, зеленого и синего цвета, черно-белый вариант изображения у каждого из трех каналов будет свой, что все эти операции проделываются для каждого отдельно взятого пикселя в изображении. И, таким образом, вы и я можем видеть полноцветную версию изображения, в то время как Photoshop довольствуется черно-белым.
Теперь мы знаем, как Photoshop любит нас. На этом мы закончим этот урок.
Различные цветовые режимы:
- Режим RGB (миллионы цветов)
- Режим CMYK (цвета четырехцветной печати)
- Режим индексированных цветов (256 цветов)
- Режим градаций серого (256 оттенков серого)
- Битовый режим (2 цвета)
Цветовой режим, или режим изображения, определяет, как объединяются цвета на основе количества каналов в цветовой модели. Разные цветовые режимы дают различные уровни детализации цвета и размер файла. Например, используйте цветовой режим CMYK для изображений в полноцветной печатной брошюре, а цветовой режим RGB для изображений, предназначенных для Интернета или электронной почты, чтобы уменьшить размер файла, сохраняя достоверность цветов.
Цветовой режим RGB
Режим RGB в Photoshop использует модель RGB, назначая каждому пикселу значение интенсивности. В изображениях с 8 битами на канал значения интенсивности находятся в диапазоне от 0 (черный) до 255 (белый) для каждого из RGB-компонентов цвета (красный, зеленый, синий). Например, ярко-красный цвет имеет значение R=246, G=20 и B=50. Если значения всех трех компонентов одинаковы, получается затемнение нейтрально-серого цвета. Если значения всех компонентов равны 255, то получается чистый белый, а если 0, то чистый черный.
Чтобы воспроизвести цвета на экране, в изображениях RGB используются три цвета, или канала . В изображениях, содержащих 8 бит на канал, каждый пиксел содержит 24 бита (3 канала по 8 бит) цветовой информации. В 24-битных изображениях три канала позволяют воспроизводить до 16,7 миллиона цветов на пиксел. В 48-битных (16 бит на канал) и 96-битных (32 бита на канал) изображениях каждый пиксел может воспроизводить еще больше цветов. Помимо того что модель RGB является режимом по умолчанию для новых изображений, создаваемых в Photoshop, она еще используется для отображения цветов компьютерными мониторами. Это означает, что при работе в цветовых режимах, отличных от RGB (например, в CMYK), Photoshop конвертирует изображение в RGB для отображения на экране.
Несмотря на то что RGB является стандартной цветовой моделью, точный диапазон отображаемых цветов может быть разным в зависимости от приложения и устройства вывода. Режим RGB в Photoshop изменяется в зависимости от параметров настройки рабочего пространства, установленных в диалоговом окне «Настройка цветов» .
Режим CMYK
В режиме CMYK пикселу для каждой из триадных красок присваивается значение в процентах. Самым светлым цветам (цветам подсветки) назначается меньшее значение, а более темным (цветам тени) - большее. Например, ярко-красный цвет может состоять из 2 % голубого, 93 % пурпурного, 90 % желтого и 0 % черного. Если в изображениях CMYK все четыре компонента равны 0 %, то получается чистый белый цвет.
Режим CMYK предназначен для подготовки изображения к печати с использованием триадных цветов. В результате преобразования RGB-изображения в CMYK получается цветоделение . Если исходное изображение было RGB, его лучше всего отредактировать в режиме RGB и только в самом конце редактирования преобразовать в CMYK. В режиме RGB команды «Параметры цветопробы» позволяют имитировать эффекты преобразования в CMYK, не изменяя сами данные. В режиме CMYK можно также работать непосредственно с изображениями CMYK, полученными со сканера или импортированными из профессиональных систем.
Несмотря на то что CMYK - это стандартная цветовая модель, точный диапазон воспроизводимых цветов может различаться в зависимости от печатной машины и условий печати. Режим CMYK в Photoshop изменяется в зависимости от параметров настройки рабочего пространства, установленных в диалоговом окне «Настройка цветов» .
Цветовой режим Lab
Цветовая модель L*a*b* (Lab) Международной светотехнической комиссии основана на восприятии цвета человеческим глазом. В режиме Lab числовые значения описывают все цвета, которые видит человек с нормальным зрением. Поскольку значения Lab описывают, как выглядит цвет, а не сколько конкретной краски требуется устройству (например, монитору, настольному принтеру или цифровой камере) для воспроизведения цветов, модель Lab считается аппаратно-независимой цветовой моделью. Системы управления цветом используют Lab в качестве справочника цветов, чтобы получать предсказуемые результаты при преобразовании цвета из одного цветового пространства в другое.
В режиме Lab есть компонент яркости (L), который может находиться в диапазоне от 0 до 100. В палитре цветов Adobe и на панели «Цвет» компоненты a (зелено-красная ось) и b (сине-желтая ось) могут иметь значения в диапазоне от +127 до –128.
Изображения Lab можно сохранять в следующих форматах: Photoshop, Photoshop EPS, Large Document Format (PSB), Photoshop PDF, Photoshop Raw, TIFF, Photoshop DCS 1.0 и Photoshop DCS 2.0. 48-битные (16 бит на канал) изображения Lab можно сохранять в форматах Photoshop, Large Document Format (PSB), Photoshop PDF, Photoshop Raw и TIFF.
Примечание.
Файлы в форматах DCS 1.0 и DCS 2.0 в момент открытия преобразуются в CMYK.
Режим градаций серого
В режиме градаций серого в изображениях используются различные оттенки серого цвета. В 8-битных изображениях допускается до 256 оттенков серого. Каждый пиксел изображения в градациях серого содержит значение яркости в диапазоне от 0 (черный) до 255 (белый). В 16- и 32-битных изображениях количество оттенков серого значительно больше.
Значения оттенков серого также могут быть выражены в процентах суммарного покрытия черной краской (значение 0 % эквивалентно белому, а 100 % - черному).
Режим градаций серого использует диапазон, определенный параметрами рабочего пространства, заданными в диалоговом окне «Настройка цветов» .
Битовый режим
Битовый режим представляет каждый пиксел изображения одним из двух значений (черный или белый). Изображения в этом режиме называются битовыми (1-битными), поскольку на каждый пиксел приходится ровно один бит.
режим «Дуплекс»
В режиме «Дуплекс» создаются монотонные, дуплексные (двуцветные), триотонные (трехцветные) и тетратонные (четырехцветные) изображения в градациях серого с использованием от одной до четырех заказных красок.
Режим «Индексированные цвета»
Режим «Индексированные цвета» выдает 8-битные изображения, содержащие не более 256 цветов. При преобразовании в режим индексированных цветов Photoshop строит таблицу цветов изображения (CLUT) , в которой хранятся и индексируются цвета, используемые в изображении. Если цвет исходного изображения отсутствует в этой таблице, программа выбирает ближайший из имеющихся цветов или выполняет дизеринг для имитации недостающего цвета.
Хотя палитра цветов этого режима ограниченна, он позволяет уменьшить размер файла изображения, при этом сохраняя качество изображения, необходимое для мультимедийных презентаций, веб-страниц и т. п. Возможности редактирования в этом режиме ограниченны. Если необходимо большое редактирование, следует временно перейти в режим RGB. В режиме индексированных цветов файлы можно сохранять в следующих форматах: Photoshop, BMP, DICOM (медицинский формат цифровых изображений и связи), GIF, Photoshop EPS, формат больших документов (PSB), PCX, Photoshop PDF, Photoshop Raw, Photoshop 2.0, PICT, PNG, Targa® и TIFF.
Многоканальный режим
Изображения в многоканальном режиме содержат 256 уровней серого для каждого из каналов и могут пригодиться при специализированной печати. Такие изображения можно сохранять в следующих форматах: Photoshop, Large Document Format (PSB), Photoshop 2.0, Photoshop Raw и Photoshop DCS 2.0.
При преобразовании изображений в многоканальный режим могут оказаться полезны следующие сведения.
Слои не поддерживаются, и поэтому выполняется их сведение.
Цветовые каналы исходного изображения становятся каналами плашечных цветов.
При преобразовании изображения CMYK в многоканальный режим создаются голубой, пурпурный, желтый и черный каналы плашечных цветов.
При преобразовании изображения RGB в многоканальный режим создаются голубой, пурпурный и желтый каналы плашечных цветов.
Удаление канала из изображения RGB, CMYK или Lab автоматически преобразует это изображение в многоканальный режим путем сведения слоев.
Чтобы экспортировать многоканальное изображение, его нужно сохранить в формате Photoshop DCS 2.0.
Примечание.
Изображения с индексированными и 32-битными цветами невозможно преобразовать в режим «Многоканальный».
- Перевод
Я собираюсь совершить экскурс в историю науки о человеческом восприятии, которая привела к созданию современных видеостандартов. Также я попытаюсь объяснить часто используемую терминологию. Кроме того, я вкратце расскажу, почему типичный процесс создания игры со временем будет всё больше и больше напоминать процесс, используемый в киноиндустрии.
Пионеры исследований цветовосприятия
Сегодня мы знаем, что сетчатка человеческого глаза содержит три разных типа фоторецепторных клеток, называемых колбочками. Каждый из трёх типов колбочек содержит белок из семейства белков опсинов, который поглощает свет в различных частях спектра:Поглощение света опсинами
Колбочки соответствуют красной, зелёной и синей частям спектра и часто называются длинными (L), средними (M) и короткими (S) согласно длинам волн, к которым они наиболее чувствительны.
Одной из первых научных работ о взаимодействии света и сетчатки был трактат «Hypothesis Concerning Light and Colors» Исаака Ньютона, написанный между 1670-1675 гг. У Ньютона была теория, что свет с различными длинами волн приводил к резонансу сетчатки с теми же частотами; эти колебания затем передавались через оптический нерв в «сенсориум».
«Лучи света, падая на дно глаза, возбуждают колебания в сетчатке, которые распространяются по волокнам оптических нервов в мозг, создавая чувство зрения. Разные типы лучей создают колебания разной силы, которые согласно своей силе возбуждают ощущения разных цветов…»
Больше чем через сотню лет Томас Юнг пришёл к выводу, что так как частота резонанса - это свойство, зависящее от системы, то чтобы поглотить свет всех частот, в сетчатке должно быть бесконечное количество разных резонансных систем. Юнг посчитал это маловероятным, и рассудил, что количество ограничено одной системой для красного, жёлтого и синего. Эти цвета традиционно использовались в субтрактивном смешивании красок. По его собственным словам :
Поскольку по причинам, указанным Ньютоном, возможно, что движение сетчатки имеет скорее колебательную, чем волновую природу, частота колебаний должна зависеть от строения её вещества. Так как почти невозможно полагать, что каждая чувствительная точка сетчатки содержит бесконечное количество частиц, каждая из которых способна колебаться в идеальном согласии с любой возможной волной, становится необходимым предположить, что количество ограничено, например, тремя основными цветами: красным, жёлтым и синим…Предположение Юнга относительно сетчатки было неверным, но он сделал правильный вывод: в глазе существует конечное количество типов клеток.
В 1850 году Герман Гельмгольц первым получил экспериментальное доказательство теории Юнга. Гельмгольц попросил испытуемого сопоставить цвета различных образцов источников света, регулируя яркость нескольких монохромных источников света. Он пришёл к выводу, что для сопоставления всех образцов необходимо и достаточно трёх источников света: в красной, зелёной и синей части спектра.
Рождение современной колориметрии
Перенесёмся в начало 1930-х. К тому времени научное сообщество имело достаточно хорошее представление о внутренней работе глаза. (Хотя потребовалось ещё 20 лет, чтобы Джорджу Уолду удалось экспериментально подтвердить присутствие и функции родопсинов в колбочках сетчатки. Это открытие привело его к Нобелевской премии по медицине в 1967 году.) Commission Internationale de L"Eclairage (Международная комиссия по освещению), CIE, поставила задачу по созданию исчерпывающей количественной оценки восприятия цвета человеком. Количественная оценка была основана на экспериментальных данных, собранных Уильямом Дэвидом Райтом и Джоном Гилдом при параметрах, схожих с выбранными впервые Германом Гельмгольцем. Базовыми настройками были выбраны 435,8 нм для синего цвета, 546,1 нм для зелёного и 700 нм для красного.
Экспериментальная установка Джона Гилда, три ручки регулируют основные цвета
Из-за значительного наложения чувствительности колбочек M и L невозможно было сопоставить некоторые длины волн с сине-зелёной частью спектра. Для «сопоставления» этих цветов в качестве точки отсчёта нужно было добавить немного основного красного цвета:
Если мы на мгновение представим, что все основные цвета вносят отрицательный вклад, то уравнение можно переписать так:
Результатом экспериментов стала таблица RGB-триад для каждой длины волны, что отображалось на графике следующим образом:
Функции сопоставления цветов RGB по CIE 1931
Разумеется, цвета с отрицательным красным компонентом невозможно отобразить с помощью основных цветов CIE.
Теперь мы можем найти трихромные коэффициенты для света распределения спектральной интенсивности S как следующее внутреннее произведение:
Может казаться очевидным, что чувствительность к различным длинам волн можно проинтегрировать таким образом, но на самом деле она зависит от физической чувствительности глаза, линейной по отношению к чувствительности к длинам волн. Это было эмпирически подтверждено в 1853 году Германом Грассманом, и представленные выше интегралы в современной формулировке известны нам как закон Грассмана.
Термин «цветовое пространство» возник потому, что основные цвета (красный, зелёный и синий) можно считать базисом векторного пространства. В этом пространстве различные цвета, воспринимаемые человеком, представлены лучами, исходящими из источника. Современное определение векторного пространства введено в 1888 году Джузеппе Пеано, но более чем за 30 лет до этого Джеймс Клерк Максвелл уже использовал только зародившиеся теории того, что позже стало линейной алгеброй, для формального описания трихроматической цветовой системы.
CIE решила, что для упрощения вычислений будет более удобно работать с цветовым пространством, в которой коэффициенты основных цветов всегда положительны. Три новых основных цвета выражались в координатах цветового пространства RGB следующим образом:
Этот новый набор основных цветов невозможно реализовать в физическом мире. Это просто математический инструмент, упрощающий работу с цветовым пространством. Кроме того, чтобы коэффициенты основных цветов всегда были положительными, новое пространство скомпоновано таким образом, что коэффициент цвета Y соответствует воспринимаемой яркости. Этот компонент известен как яркость CIE (подробнее о ней можно почитать в замечательной статье Color FAQ Чарльза Пойнтона (Charles Poynton)).
Чтобы упростить визуализацию итогового цветового пространства, мы выполним последнее преобразование. Разделив каждый компонент на сумму компонентов мы получим безразмерную величину цвета, не зависящую от его яркости:
Координаты x и y известны как координаты цветности, и вместе с яркостью Y CIE они составляют цветовое пространство xyY CIE. Если мы расположим на графике координаты цветности всех цветов с заданной яркостью, у нас получится следующая диаграмма, которая вам наверно знакома:
Диаграмма xyY CIE 1931
И последнее, что нужно узнать - что считается белым цветом цветового пространства. В такой системе отображения белый цвет - это координаты x и y цвета, которые получаются, когда все коэффициенты основных цветов RGB равны между собой.
С течением времени появилось несколько новых цветовых пространств, которые в различных аспектах вносили улучшения в пространства CIE 1931. Несмотря на это, система xyY CIE остаётся самым популярным цветовым пространством, описывающим свойства устройств отображения.
Передаточные функции
Прежде чем рассматривать видеостандарты, необходимо ввести и объяснить ещё две концепции.Оптико-электронная передаточная функция
Оптико-электронная передаточная функция (optical-electronic transfer function, OETF) определяет то, как линейный свет, фиксируемый устройством (камерой) должен кодироваться в сигнале, т.е. это функция формы:
Раньше V был аналоговым сигналом, но сейчас, разумеется, он имеет цифровое кодирование. Обычно разработчики игр редко сталкиваются с OETF. Один из примеров, в котором функция будет важна: необходимость сочетания в игре видеозаписи с компьютерной графикой. В этом случае необходимо знать, с какой OETF было записано видео, чтобы восстановить линейный свет и правильно смешать его с компьютерным изображением.
Электронно-оптическая передаточная функция
Электронно-оптическая передаточная функция (electronic-optical transfer, EOTF) выполняет противоположную OETF задачу, т.е. она определяет, как сигнал будет преобразован в линейный свет:
Эта функция более важна для разработчиков игр, потому что она определяет, как созданный ими контент будет отображаться экранах телевизоров и мониторов пользователей.
Отношение между EOTF и OETF
Понятия EOTF и OETF хоть и взаимосвязаны, но служат разным целям. OETF нужна для представления захваченной сцены, из которого мы потом можем реконструировать исходное линейное освещение (это представление концептуально является буфером кадра HDR (High Dynamic Range) обычной игры). Что происходит на этапах производства обычного фильма:- Захват данных сцены
- Инвертирование OETF для восстановления значений линейного освещения
- Цветокоррекция
- Мастеринг под различные целевые форматы (DCI-P3, Rec. 709, HDR10, Dolby Vision и т.д.):
- Уменьшение динамического диапазона материала для соответствия динамическому диапазону целевого формата (тональная компрессия)
- Преобразование в цветовой пространство целевого формата
- Инвертирование EOTF для материала (при использовании EOTF в устройстве отображения изображение восстанавливается как нужно).
До текущего момента стандартный техпроцесс игры выглядел следующим образом:
- Рендеринг
- Буфер кадра HDR
- Тональная коррекция
- Инвертирование EOTF для предполагаемого устройства отображения (обычно sRGB)
- Цветокоррекция
Стандартный рабочий процесс цветокоррекции SDR (изображение принадлежит Джонатану Блоу (Jonathan Blow))
После внедрения HDR большинство игр начало двигаться к техпроцессу, похожему на используемый в производстве фильмов. Даже при отсутствии HDR схожий с кинематографическим техпроцесс позволял оптимизировать работу. Выполнение цветокоррекции в HDR означает, что у вас есть целый динамический диапазон сцены. Кроме того, становятся возможными некоторые эффекты, которые раньше были недоступны.
Теперь мы готовы рассмотреть различные стандарты, используемые в настоящее время для описания форматов телевизоров.
Видеостандарты
Rec. 709
Большинство стандартов, относящихся к вещанию видеосигналов, выпущено Международным союзом электросвязи (International Telecommunication Union, ITU), органом ООН, в основном занимающимся информационными технологиями.Рекомендация ITU-R BT.709 , которую чаще называют Rec. 709 - это стандарт, описывающий свойства HDTV. Первая версия стандарта была выпущена в 1990 году, последняя - в июне 2015 года. В стандарте описываются такие параметры, как соотношения сторон, разрешения, частота кадров. С этими характеристиками знакомо большинство людей, поэтому я не буду рассматривать их и сосредоточусь на разделах стандарта, касающихся воспроизведения цвета и яркости.
В стандарте подробно описана цветность, ограниченная цветовым пространством xyY CIE. Красный, зелёный и синий источники освещения соответствующего стандарту дисплея должны быть выбраны таким образом, чтобы их отдельные координаты цветности были следующими:
Их относительная интенсивность должна быть настроена таким образом, чтобы белая точка имела цветность
(Эта белая точка также известна как CIE Standard Illuminant D65 и аналогична захвату координат цветности распределения спектральной интенсивности обычного дневного освещения.)
Свойства цветности можно визуально представить следующим образом:
Охват Rec. 709
Область схемы цветности, ограниченная треугольником, созданным основными цветами заданной системы отображения, называется охватом.
Теперь мы переходим к части стандарта, посвящённой яркости, и здесь всё становится немного сложнее. В стандарте указано, что «Общая оптико-электронная передаточная характеристика в источнике» равна:
Здесь есть две проблемы:
- Не существует спецификации о том, чему соответствует физическая яркость L = 1
- Несмотря на то, что это стандарт вещания видео, в нём не указана EOTF
Где L = 1 соответствует яркость примерно 100 кд / м² (единицу кд / м² в этой отрасли называют «нит»). Это подтверждается ITU в последних версиях стандарта следующим комментарием:
В стандартной производственной практике функция кодирования источников изображения регулируется таким образом, чтобы конечное изображение имело требуемый вид, соответствующий видимому на эталонном мониторе. В качестве эталонной принимается функция декодирования из Рекомендации ITU-R BT.1886. Эталонная среда просмотра указана в Рекомендации ITU-R BT.2035.Rec. 1886 - это результат работ по документации характеристик ЭЛТ-мониторов (стандарт опубликован в 2011 году), т.е. является формализацией существующей практики.
Кладбище слонов ЭЛТ
Нелинейность яркости как функции приложенного напряжения привела к тому, как физически устроены ЭЛТ-мониторы. По чистой случайности эта нелинейность (очень) приблизительно является инвертированной нелинейностью восприятия яркости человеком. Когда мы перешли к цифровому представлению сигналов, это привело к удачному эффекту равномерного распределения ошибки дискретизации по всему диапазону яркости.
Rec. 709 рассчитана на использование 8-битного или 10-битного кодирования. В большинстве контента используется 8-битное кодирование. Для него в стандарте указано, что распределение диапазона яркости сигнала должно распределяться в кодах 16-235.
HDR10
Что касается HDR-видео, то в нём есть два основных соперника: Dolby Vision и HDR10. В этой статье я сосредоточусь на HDR10, потому что это открытый стандарт, который быстрее стал популярным. Этот стандарт выбран для Xbox One S и PS4.Мы снова начнём с рассмотрения используемой в HDR10 части цветности цветового пространства, определённой в Рекомендации ITU-R BT.2020 (UHDTV). В ней указаны следующие координаты цветности основных цветов:
И снова в качестве белой точки используется D65. При визуализации на схеме xy Rec. 2020 выглядит следующим образом:
Охват Rec. 2020
Очевидно заметно, что охват этого цветового пространства значительно больше, чем у Rec. 709.
Теперь мы переходим к разделу стандарта о яркости, и здесь снова всё становится более интересным. В своей кандидатской диссертации 1999 года “Contrast sensitivity of the human eye and its effect on image quality” («Контрастная чувствительность человеческого глаза и её влияние на качество изображения») Питер Бартен представил немного пугающее уравнение:
(Многие переменные этого уравнения сами по себе являются сложными уравнениями, например, яркость скрывается внутри уравнений, вычисляющих E и M).
Уравнение определяет, насколько чувствителен глаз к изменению контрастности при различной яркости, а различные параметры определяют условия просмотра и некоторые свойства наблюдателя. «Минимальная различаемая разница» (Just Noticeable Difference, JND) обратна уравнению Бартена, поэтому для дискретизации EOTF, чтобы избавиться от привязки к условиям просмотра, должно быть верно следующее:
Общество инженеров кино и телевидения (Society of Motion Picture and Television Engineers, SMPTE) решило, что уравнение Бартена будет хорошей основой для новой EOTF. Результатом стало то, что мы сейчас называем SMPTE ST 2084 или Perceptual Quantizer (PQ).
PQ был создан выбором консервативных значений для параметров уравнения Бартена, т.е. ожидаемых типичных условий просмотра потребителем. Позже PQ был определён как дискретизация, которая при заданном диапазоне яркости и количестве сэмплов наиболее точно соответствует уравнению Бартена с выбранными параметрами.
Дискретизированные значения EOTF можно найти с помощью следующей рекуррентной формулы нахождения k < 1 . Последним значением дискретизации будет являться необходимая максимальная яркость:
Для максимальной яркости в 10 000 нит с использованием 12-битной дискретизации (которая используется в Dolby Vision) результат выглядит следующим образом:
EOTF PQ
Как можно заметить, дискретизация не занимает весь диапазон яркости.
В стандарте HDR10 тоже используется EOTF PQ, но с 10-битной дискретизацией. Этого недостаточно, чтобы оставаться ниже порога Бартена в диапазоне яркости в 10 000 нит, но стандарт позволяет встраивать в сигнал метаданные для динамической регуляции пиковой яркости. Вот как 10-битная дискретизация PQ выглядит для разных диапазонов яркости:
Разные EOTF HDR10
Но даже так яркость немного выше порога Бартена. Однако ситуация не настолько плоха, как это может показаться из графика, потому что:
- Кривая логарифмическая, поэтому относительная погрешность на самом деле не так велика
- Не стоит забывать, что параметры, взятые для создания порога Бартена, выбраны консервативно.
Вот пример того, как выглядит 8-битная дискретизация Rec. 709 с пиковой яркостью 100 нит:
EOTF Rec. 709 (16-235)
Как можно видеть, мы намного выше порога Бартена, и, что важно, даже самые неразборчивые покупатели будут настраивать свои телевизоры на значительно большие 100 нит пиковые яркости (обычно на 250-400 нит), что поднимет кривую Rec. 709 ещё выше.
В заключение
Одно из самых больших различий между Rec. 709 и HDR в том, что яркость последнего указывается в абсолютных значениях. Теоретически это означает, что контент, предназначенный для HDR, будет выглядеть одинаково на всех совместимых телевизорах. По крайней мере, до их пиковой яркости.Существует популярное заблуждение, что HDR-контент в целом будет ярче, но в общем случае это не так. HDR-фильмы чаще всего будут изготавливаться таким образом, чтобы средний уровень яркости изображения был тем же, что и для Rec. 709, но так, чтобы самые яркие участки изображения были более яркими и детальными, а значит, средние тона и тени будут более тёмными. В сочетании с абсолютными значениями яркости HDR это означает, что для оптимального просмотра HDR нужны хорошие условия: при ярком освещении зрачок сужается, а значит, детали на тёмных участках изображения будет сложнее разглядеть.
Теги:
Добавить метки
