Profile obrazu to jedno z ustawień, którym przy fotografowaniu zazwyczaj się nie przejmujemy, a które ma z kolei dość fundamentalny wpływ na wygląd naszych filmów i możliwości ich późniejszej edycji. W poniższym tekście wyjaśnimy, czemu tak jest i opowiemy jak korzystać z narzędzia, jakim są właśnie profile obrazu.
O ile w fotografii nawet najtańszy amatorski aparat potrafi w dzisiejszych czasach zapisywać zdjęcia w formacie RAW, który daje ogromną elastyczność jeśli chodzi o obróbkę, o tyle mało które urządzenie jest w stanie zapisywać w tym formacie filmy. Wyjątkiem są tu kamery Blackmagic Design oraz najdroższe bezlusterkowce, takie jak Canon EOS R3, EOS R5, czy też Nikony Z8 i Z9.
Głównym powodem małej popularności filmowych RAW-ów są monstrualne objętości generowanych w tym trybie plików. Nawet jeśli są to RAW-y skompresowane, to godzina filmu w takim formacie potrafi zająć od ok. 150 GB do ponad 1 terabajta. Pliki w surowym formacie są przy tym zazwyczaj na przykład bardziej zaszumione niż takie już „wywołane”.
Z tego powodu filmy raczej nagrywa się w skompresowanych kodekach takich jak H.264 czy H.265 i ich wariacje, którym zdecydowanie bliżej do zdjęć w formacie JPEG czy HEIF. Na szczęście, pomimo ograniczeń, z jakimi wiążą się te skompresowane formaty, twórcy aparatów i kamer znaleźli sposoby, by dać użytkownikowi nieco więcej elastyczności w ramach postprodukcji i możliwości kształtowania obrazu w ramach korekcji barwnej. Po to właśnie stosuje się różne profile obrazu.
Nikon Z8
Nikon Z8 łączy w sobie możliwość filmowania w skompresowanym formacie RAW z udogodnieniami takimi jak szybki i celny autofokus czy stablizacja matrycy.
Zanim jednak przejdziemy do praktycznych zastosowań, poświęćmy chwilę na zrozumienie, jakie właściwie zadanie stoi przed profilami obrazu. Będziemy się w tym celu posiłkować opublikowanymi już na Poprostufotografuj artykułami o zakresie tonalnym oraz o przestrzeniach barwnych w filmowaniu. Zachęcamy w związku z tym do ich lektury przed przejściem do kolejnych akapitów.
Większość aparatów i kamer ma matryce, które są w stanie zarejestrować sceny o rozpiętości dynamicznej sięgającej 14 EV, czyli takie, których najjaśniejsze obszary są 214 (2 do potęgi 14, czyli 16384 razy) jaśniejsze od najciemniejszych obszarów. Na tyle bowiem w teorii pozwalają 14-bitowe przetworniki analogowo-cyfrowe. Problem pojawia się natomiast, gdy trzeba te ponad 16 tysięcy różnych poziomów jasności zapisać. Jeśli nasz kodek pracuje z 8-bitową głębią koloru, to może on zapisać jedynie 256 poziomów jasności (2 do potęgi 8). Przy 10-bitowym zapisie jest nieco lepiej, można zapisać 1024 różne poziomy (2 do potęgi 10), ale do wspomnianych 16 tysięcy nadal jest bardzo daleko.
Profil obrazu, a konkretniej jego element nazywany krzywą gamma, mówi aparatowi czy kamerze, w jaki sposób te 16 tysięcy poziomów jasności (i koloru oczywiście) zapisać na 256 lub 1024 poziomach oferowanych przez kodek. Podejścia są w tym przypadku dwa – można to albo zrobić tak, by obraz wyglądał w miarę ładnie od razu po nagraniu bez żadnej ingerencji, albo też tak, by zachować możliwie dużo informacji, nawet jeśli nagrany w ten sposób obraz sam z siebie będzie mało atrakcyjny i będzie wymagać dodatkowej obróbki. Pierwsze z tych dwóch podejść prezentują tak zwane profile standardowe, wyróżniające się wysokim kontrastem i przyjemnymi dla oka kolorami. Z kolei drugą filozofię ucieleśniają profile logarytmiczne – wizualnie dają one brzydki obraz, ale zapewniają elastyczność obróbki niewiele ustępującą plikom w formacie RAW, o ile tylko są zapisane z użyciem porządnego, 10-bitowego kodeka.
Po prawej — profil standardowy. Ciemne zasłony są czarną plamą, a tablica testowa jest prześwietlona, ale kolory są przyjemne dla oka. Po lewej — ten sam kadr nagrany w profilu logarytmicznym. Kolory nie wyglądają korzystnie, ale mamy zapas informacji w jasnych i ciemnych partiach obrazu.
A skąd właściwie wzięła się nazwa „profile logarytmiczne”? Zrozumienie tego wymaga niestety któtkiego wykładu z matematki. Wyobraźmy sobie wykres, na którym na osi poziomej mamy te 16 tysięcy poziomów jasności, jakie w idealnych warunkach byłaby w stanie zarejestrować matryca aparatu czy kamery. Z kolei na osi pionowej mamy 256 lub 1024 poziomy jasności, które może zapisać kodek. Krzywa gamma w profilu obrazu to właśnie funkcja, która przypisuje każdej wartości na osi poziomej jakąś wartość na osi pionowej.
Porównanie matematycznego modelu liniowego i logarytmicznego profilu obrazu. Na wykres nałożono też przykładowy histogram obrazu rejestrowanego przez matrycę.
Pierwszym rozwiązaniem przychodzącym do głowy jest w tym przypadku użycie linii prostej. Ma to jednak dość znaczące konsekwencje. Jak wspominaliśmy w artykule o zakresie tonalnym, zakres dynamiczny sceny mierzymy w jednostkach EV, gdzie 1 EV to każde podwojenie się jasności. Sensor urządzenia rejestruje 14 EV, a my to 14 EV przyporządkowujemy do 256 poziomów, jakie jest w stanie obsłużyć prosty 8-bitowy kodek. Przy krzywej gamma będącej linią prostą, najjaśniejsze 1 EV otrzyma 128 poziomów w obrębie kodeka. Kolejne 1 EV dostanie 64 poziomy. A jeszcze następne – odpowiednio 32, 16, 8 i 4. W ten sposób zapisaliśmy w obrębie kodeka jedynie 6 EV z 14 EV, jakie teoretycznie może zarejestrować kamera. Trudno bowiem uznać, że na 2 czy jednym poziomie, jakie zostały, da się zapisać jakiekolwiek informacje. To ogromne marnotrawstwo prowadzące do tego, że w obrazie będzie dużo czarnych i białych, pozbawionych informacji plam, tak jak widzieliśmy to na przykładzie powyżej.
Dlatego właśnie w pewnym momencie pojawił się inny pomysł – a co gdyby na każde 1 EV przypisać tyle samo miejsca w kodeku? Przy 14 EV zakresu tonalnego matrycy i 256 poziomach kodeka daje to około 18 poziomów jasności na każde 1 EV rozpiętości dynamicznej rejestrowanego obrazu. Gdy wyrysujemy to w formie graficznej, okaże się, że taka krzywa gamma ma kształt krzywej logarytmicznej. I to właśnie stąd wzięła się nazwa „profil logarytmiczny”.
Oczywiście w podanym przykładzie przypisanie jedynie ok. 18 poziomów jasności na 1 EV zakresu dynamicznego sceny to gotowa recepta na posteryzację i wizualną tragedię, dlatego przy pracy z profilami logarytmicznymi bezwzględnie należy stosować przynajmniej 10-bitowe kodeki – wówczas z ok. 18 poziomów przypadających na 1 EV robi się ok. 73.
Standardowy profil obrazu (nieobrobiona stopklatka). Kolory i kontrast są przyjemne dla oka, ale niebo jest całkowicie prześwietlone.Logarytmiczny profil obrazu (nieobrobiona stopklatka). Udało się zarejestrować zarówno detale w jasnych, jak i w ciemnych partiach obrazu, ale kolorystyka wymaga obróbki.Logarytmiczny profil obrazu (obrobiona stopklatka). Po edycji kolory są przyjemne dla oka, a jednocześnie nadal mamy zachowane detale nieba.
Profil standardowy (czyli liniowy) oraz logarytmiczny to oczywiście dwie matematyczne skrajności. Rzeczywiste profile obrazu implementowane w aparatach i kamerach zazwyczaj nie są ani idealną linią prostą, ani krzywą logarytmiczną. Ale działają podobnie, jak te matematyczne wzorce opisane powyżej. Czyli – profile standardowe stosujemy, gdy nie chcemy wykonywać skomplikowanej obróbki kolorystycznej nawet kosztem białych i czarnych plam w obrazie, a po profile logarytmiczne sięgamy, gdy chcemy zapisać możliwie dużo informacji w światłach i cieniach i jesteśmy gotowi na obróbkę tego co nagraliśmy.
A czy nie ma jakichś rozwiązań łączących zalety obu tych rodzajów profili obrazu? Są. Praktycznie każdy producent oferuje w swoich aparatach jakąś funkcję poprawiającą rejestrowany zakres tonalny. W aparatach Canona jest to „Priorytet Jasnych Partii Obrazu”, w Nikonie „Aktywna Funkcja D-Lighting” itd. Szczegółowo różne rozwiązania stosowane przez poszczególnych producentów omówiliśmy w cyklu artykułów o przydatnych przy filmowaniu funkcjach, do których odnośniki zamieszczamy poniżej i również zachęcamy do ich lektury.
Poza inną krzywą gamma, czyli odpowiednim odwzorowaniem jasności, profile obrazu mają też swoje przypisane przestrzenie barwne (o których szczegółowo pisaliśmy tutaj). Zazwyczaj w przypadku profili logarytmicznych są to szerokie przestrzenie barwne, które powodują, że nagrane z ich użyciem filmy mają jeszcze bardziej sprane kolory. Elementem profilu obrazu mogą też być określone nastawy dotyczące wyostrzania czy redukcji szumu – tu dużo zależy od poszczególnego producenta. Na największe ingerencje w szczegółowe ustawienia profilu obrazu zdecydowanie pozwalają urządzenia marki Sony. Są to jednak w dużej mierze nastawy, których poprawne ustawienie wymaga bardzo zaawansowanej wiedzy. Zalecamy zatem ostrożność przy modyfikowaniu ich.
Na koniec wspomnijmy jeszcze o szeregu profili obrazu takich jak Hybrid Log Gamma czy HDR PQ. Są to profile obrazu przeznaczone do nagrywania materiału kompatybilnego z telewizorami i monitorami HDR. Nagrane z ich użyciem ujęcia mogą, podobnie jak w przypadku profili logarytmicznych, wyglądać na sprane i mało atrakcyjne przy oglądaniu na ekranach nieobsługujących technologii HDR. W przypadku niektórych ustawień i niektórych producentów można tego rodzaju profilu użyć jako zamiennika profilu logarytmicznego, jeśli dany aparat czy kamera takiego nie posiada. Tak nagrane ujęcia wymagają jednak późniejszej obróbki i jest to rozwiązanie dla zaawansowanych użytkowników.
Amadeusz Andrzejewski
Na co dzień redaktor w portalu Optyczne.pl, gdzie regularnie testuje najnowszy sprzęt filmowy. Oprócz tego zawodowo filmuje i prowadzi szkolenia z filmowania, a po godzinach zajmuje się fotografią i kinem niezależnym. Absolwent Montażu Filmowego na PWSFTviT oraz Inżynierii Dźwięku i Obrazu na Politechnice Gdańskiej.
