Профилирование цифровых камер. DNG профили и их отличия от ICC. Применение Colorchecker 24.
Сразу скажу: субъективный цвет останется за пределами данной публикации. Это задача с бесконечным множеством решений, и писать об этом пока не берусь.
Я сегодня хочу поговорить о колориметрически точном воспроизведении цвета.
Зачем вообще нужен точный цвет?
Для каждой сцены помимо множества субъективно приятных цветовых вариаций существует лишь одно колориметрически точное решение, когда спектрографические данные о свете, излучаемом и отраженном от объектов реального мира (цветовые стимулы), получают наиболее точное численное выражение в рамках отдельно взятого цветового пространства.
Плюс в том, что, это решение единственное и может быть в каждом конкретном случае принято как стандарт и точка отсчета.
В жизни это можно сравнить например с водой. Вода может иметь разные привкусы, запахи, посторонние элементы и примеси. Но существует лишь единственная химическая формула воды: H2O. Для точных опытов используют дистиллированную воду, состав которой проверен, улучшен и приближен к этой формуле.
Так и с цветом - при колориметрическом подходе его точность можно не только легко и доступно проверить инструментально, но и улучшить. Как и химически чистая вода, точный цвет ведет себя ПРЕДСКАЗУЕМО.
Даже в том случае, когда нет цели получить точный цвет, колориметрически корректные данные облегчают обработку. Во-первых, наличие референсного цвета дает нам надежную базу, которой мы манипулируем уже по своему усмотрению - где-то оставляем естественный цвет, где-то меняем его по вкусу. Во-вторых, стандартизация цветовоспроизведения позволяет более эффективно автоматизировать обработку, применяя пресеты и экшены.
Рекламная фотосъемка - одна из наиболее частых ситуаций, при которых нужно точное воспроизведение цвета. Заказчику не важен мой личный субъективный взгляд на цвет его товара. Ему нужно получить в каталоге абсолютно точный референс, который бы не вводил в заблуждение покупателя.
Почему заводские профили в камере и конвертерах не работают как надо?
Почему производители камер и RAW-конвертеров не могут изготовить в «тепличных» условиях корректные профили, чтобы получать точный цвет одной лишь установкой баланса белого?
Проблем здесь лично мне видится несколько:
Первая проблема носит сугубо маркетинговый характер - производители избегают применения в камере радикальных коррекций цвета с помощью встроенных профилей, поскольку при этом сильно растет уровень шумов и постеризация.
Увидеть, к чему приводит сильная коррекция, можно на примере Picture Style от Кэнона - с нейтральным профилем небо чище, чем с профилем Landscape:
Вторая проблема состоит в том, что по разным причинам полноценного CMS в камере нет. Те же Picture Style у Кэнона по сути профилями не являются, они представляют собой некое подобие пресетов Selective color.
Третья проблема заключается в том, что в ПРИНЦИПЕ невозможно построить идеальный универсальный профиль, который бы одинаково хорошо работал при любом освещении. Здесь проявляют себя всякого рода нелинейности, обязанные своим появлением спектральным особенностям источников света (см. мою статью о спектрах и люминесцентных лампах).
Четвертая проблема в цветопередаче оптики. Недавно я купил в студию 70-200 2.8 L на замену такому же (своему старому), и новый оказался заметно контрастнее и холоднее, хотя это одинаковые объективы. Понятно, что один профиль не может дать корректную картинку для любой оптики, а баланс белого не решит проблемы.
Таким образом, главный вывод здесь будет таким: стандартное ICC профилирование работает преимущественно для тех параметров съемки, при которых была снята референсная мишень для калибровки. Изменение источника света, баланса белого, экспозиции и даже объектива может сделать профиль непригодным.
Тем не менее, профилирование камеры (и желательно для каждого сочетания условий освещения и параметров съемки) является единственным методом, дающим результат. Иных способов получить точный цвет НЕ СУЩЕСТВУЕТ. Это нужно усвоить и больше не страдать фигней, пытаясь пипеткой накликать правильные цвета.
DNG profile - новое слово в профилировании цифровых камер. Отличия DNG от ICC.
До появления DNG профилей с цифровыми камерами долгое время использовался стандарт ICC. В чем его принципиальные минусы?
Во-первых, ICC ориентирован на работу с пиксельным изображением уже после демозаика, т.е. на модификацию обработанной, "проявленной" картинки, а не на коррекцию входных RAW данных перед конвертером.
Во-вторых, все цветовые трансформации и гамма-кривая в ICC применяются скопом, что в случае с RAW-данными помешало бы дальнейшим настройкам кривой яркости, восстановлению светов и пост-обработке.
В-третьих, для ICC не установлено стандартов входного цветового пространства.
По этим причинам ICC-профили камер обычно привязаны к конкретному конвертеру и должны учитывать специфику его алгоритмов.
В-четвертых, ICC-профиль состоятелен на 100% лишь для той точки белого (условий освещения и оптики), для которой он был создан.
DNG-профили избавлены от этих недостатков. Они ориентированы на раздельное и последовательное применение селективных коррекций, цветовых таблиц, матриц и гамма-кривой и на коррекцию входной информации еще до демозаика.
Такой подход во-первых позволяет более бережно сохранить тональный диапазон, но, главное, делает профиль практически не привязанным к конкретным условиям съемки и RAW-конвертеру.
Еще одно выгодное отличие DNG-профиля в том, что при его создании может использоваться два снимка мишени, сделанные при освещении с разной цветовой температурой, что позволяет в дальнейшем более точно интерполировать параметры коррекции для цветовых температур, лежащих между этими двумя значениями. Такой профиль называется Dual Illuminant profile, он более точен и универсален, чем сделанный по одиночному снимку мишени.
Построение и использование DNG-профиля.
Профиль содержит в себе информацию о том, как нужно корректировать входящее изображение, чтобы его численные показатели соответствовали некому референсу, образцу, эталонные цвета которого заведомо известны.
В качестве такого образца используются цветовые таблицы (иначе - плашки, патчи).
Одна из самых известных и часто используемых таблиц - Colorchecker 24, по образцу которой выпускаются плашки разных размеров.
Таблица состоит из 24-х цветных патчей, запечатанных специальными красителями, цвета которых колориметрически выверены и стандартизованы. Каждая плашка соответствует одному из объектов реального мира. Первые две - цветам кожи, далее - небо и трава и т.д. Нижний ряд патчей отображает нейтрали разной плотности.
В качестве референсной мишени я использую X-Rite Colorchecker Passport, удобное компактное решение, состоящее из мини-версии Colorchecker 24, серой карты и дополнительной плашки с основными цветами для коррекций в пространстве HSL и тонкой настройки баланса белого.
Важно правильно снять тестовую мишень. Желательно под прямым углом, на ней не должно быть бликов (этому отчасти способствует матовость краски), и, разумеется, мишень должна быть нормально экспонирована (без вылетов в области белого патча и без недодержки):
После съемки специальная программа либо сам конвертер (как в случае с RPP) анализирует входящее RAW-изображение, замеряет численные параметры патчей, соотносит их с эталонными значениями, хранящимися у нее в базе и формирует набор коррекций, который собственно и является профилем.
Если требуется построить более точный и универсальный профиль для разных цветовых температур, то программе можно «скормить» два снимка таблицы, сделанные под разным светом. В этом случае коррекция для промежуточных температур будет более точной. Как уже говорилось выше, такой профиль будет называться Dual Illuminant profile.
Для построения DNG профиля можно воспользоваться Adobe DNG Profile Editor или же решением от самого X-Rite (то и другое бесплатно и доступно для скачивания с сайтов Adobe и X-Rite соответственно).
Любопытно, что программы дают несколько отличающиеся результаты:
Можно заметить, что профиль от Adobe получается больше по весу файла (количеству информации), но лучше ли по цветопередаче - еще вопрос, особенно глядя на красные патчи. С чем это связано, мне пока что не удалось выяснить, но на всякий случай, памятуя о некачественных встроенных профилях от Adobe Labs, я отдаю предпочтение «родному» софту, надеясь, что они лучше знают свои собственные мишени, чем Adobe.
Обе вышеописанные программы работают с форматом DNG, в который нужно предварительно сконвертировать исходный RAW с мишенью. Для конвертации используется бесплатная утилита Adobe DNG Converter. Остальные же файлы фотосессии конвертировать в DNG необязательно.
Построенный профиль сохраняется в общую папку для пользовательских профилей, где его увидят и Lightroom, и ACR.
Теперь, если открыть другую фотографию из серии и выбрать для нее построенный профиль, мы увидим, как она изменится.
Примерно так выглядит полный цикл работы с колорчекером и Adobe Lightroom:
Что делать с настройками конвертера после выбора профиля?
Открытым остается вопрос о первичных настройках конвертера по части кривой контраста, яркости, экспозиции, баланса белого. Документация к Colorchecker и к программам для профилирования не дает однозначного ответа. Не даёт и дать не может в принципе.
Нам привычно, что традиционное ICC профилирование выводит некие абсолютные цветовые координаты для каждого пикселя, то есть на выходе может быть только единственно верный вариант, и это дает абсолютную простоту и точность решения в случае например со сканированным изображением, но, как мы уже говорили выше, плохо применимо к RAW-данным.
DNG-профиль не дает абсолютных цветовых координат. Он вводит относительную коррекцию на уровне «сразу после матрицы», поручая дальнейшую обработку конвертеру. При этом, в отличие от ICC, применимого лишь после дебайера и дающего «истину в последней инстанции», DNG дает более качественное сырье для конвертера, но не предоставляет численно точных абсолютных значений.
Иными словами, DNG-профиль описывает в основном относительные селективные коррекции между эталонными значениями патчей и тем, что «увидела» камера на уровне до «проявки» в конвертере.
Поэтому настройки баланса белого, кривой контраста, экспокоррекции, насыщенности, восстановления светов и т.д. при DNG-профилировании всегда остаются на совести пользователя. Впрочем, для баланса белого в колорчекере имеется референсный патч (а в colorchecker passport - даже несколько патчей разной степени теплоты).
DNG-профили в сложных условиях освещения
Профилирование с помощью Colorchecker не только исправляет особенности цветопередачи конкретной камеры и объектива, компенсируя попутно недостатки встроенных профилей конвертеров, но также очень хорошо работает с кадрами, сделанными при сложном освещении, особенно под люминесцентными лампами, там, где не помогает простая настройка баланса белого.
В качестве иллюстрации приведу пример пользователя Botik с форума foto.ru. Александр использует в работе RPP (Raw Photo Processor), который имеет встроенные средства для создания профиля по колорчекеру.
Съемка велась в спортивном зале со сложным освещением. Так выглядит мишень до (вверху) и после (внизу) применения профиля. Очевидны улучшения по всем патчам:
А вот так выглядят реальные кадры из описанной фотосъемки (соответственно до и после). Отлично выправились скинтоны, перчатки стали вменяемого цвета, пропала «болезнь зеленых волос», которая так досаждает при съемке людей под люминесцентными лампами:
О степени универсальности DNG-профиля
Единожды построенный профиль можно использовать повторно для других фотосессий. При этом важно помнить, что:
а) цветовая температура может быть любой, но наибольшая точность достигается, когда профиль построен по мишени, снятой в тех же условиях освещения. Нужно учитывать, что спектр источника света описывается не только температурой (о спектрах см развернутую статью в моем блоге)
б) для разных камер, даже если это камеры одной модели, но разного времени выпуска, коррекции могут быть разными
в) профиль компенсирует цветопередачу конкретного объектива, для разной оптики целесообразно строить разные профили.
ICC профилирование камеры по Colorchecker 24
Несмотря на то, что ICC профили для цифровой камеры крайне ограничены в последующем использовании, в отдельных случаях, когда условия съемки и оптика неизменны, можно построить и ICC профиль. Собственно, если например съемка ведется в JPEG или используется конвертер, не поддерживающий DNG-профили, то иных вариантов у нас просто нет.
В этом случае JPEG с мишенью можно скормить например программе ProfileMaker:
Созданный профиль нужно положить в системную папку (в Windows - windows/system32/spool/drivers/color, на Mac OS - Юзернейм/Library/ColorSync), а после этого применить его к изображению:
После этого целесообразно конвертировать изображение в стандартный рабочий профиль (sRGB или aRGB).
Эта последовательность может быть записана как Action и автоматически исполняться при открытии файлов, что значительно облегчит потоковую съемку-обработку.