Przestrzenie barwne w filmowaniu. Poradnik na początek

Wyjaśnianie, o co w tym wszystkim chodzi, musimy zacząć od sprawy fundamentalnej, czyli od tego, jak aparat czy kamera rejestruje obraz oraz jak monitor, telewizor, czy projektor go wyświetla. Poszczególne rozwiązania mogą się co prawda różnić typem przetwornika czy nawet ilością tych ostatnich, ale fundamentalna zasada, stojąca u podstaw rejestracji i wyświetlania kolorowego cyfrowego obrazu jest niemal zawsze taka sama.

W przypadku typowej matrycy aparatu czy kamery filmowej każdy z pikseli takiego urządzenia rejestruje informacje o tylko jednym kolorze – czerwonym, zielonym lub niebieskim. Typowo poszczególne kolory ułożone są tak jak na widocznym poniżej obrazku prezentującym tzw. maskę Bayera, czyli właśnie rozkład kolorów na matrycy światłoczułej.

To, że dany piksel rejestruje tylko informacje o jednym kolorze, realizuje się poprzez nałożenie na piksel filtra barwnego. To trochę tak, jakby człowiek patrzył na świat przez kolorową folię. Filtr ten jest wykonany z jakiejś, najczęściej opatentowanej przez danego producenta, substancji chemicznej. A zatem poszczególne filtry na czerwonych, zielonych i niebieskich pikselach aparatów czy kamer jednego producenta mogą mieć nieco inne odcienie, niż te same filtry na matrycy innego producenta. To z kolei oznacza, że każde z tych urządzeń będzie rejestrować kolor nieco inaczej. Nie jest to zresztą nic odkrywczego, w dyskusjach o wyższości firmy X nad firmą Y specyficzna kolorystyka typowa dla produktów jednej czy drugiej jest często przywoływanym argumentem.

Jak to zatem ustandaryzować, tak, by mieć pewność, że kolor nagrany kamerą jednej firmy, a wyświetlany na monitorze czy telewizorze innej (który to wyświetlacz też posiada filtry barwne na pikselach posiadające swoją unikalną barwę) będzie odwzorowany prawidłowo i czerwona szminka na ustach modelki czy aktorki nie zrobi się nagle różowa albo pomarańczowa?

Z pomocą przychodzą przestrzenie barwne, inaczej nazywane też gamutami. By je zrozumieć, potrzebny będzie nam poniższy diagram stworzony przez organizację standaryzacyjną CIE. W umowny sposób (umowny, bo oglądamy ów wykres na niedoskonałych monitorach) prezentuje on wszystkie istniejące barwy, które jest w stanie zarejestrować ludzkie oko.

A skoro ten wykres przedstawia wszystkie istniejące barwy, to możemy nań nanieść barwy filtrów kolorystycznych na pikselach naszego aparatu, kamery, monitora czy telewizora. Gdy to zrobimy, możemy natomiast połączyć te punkty i tym sposobem uzyskać trójkąt.

Przechodzimy teraz do najważniejszej informacji zawartej w tym tekście. Otóż dany aparat czy kamera jest w stanie poprawnie zarejestrować, a monitor czy telewizor poprawnie wyświetlić, jedynie te barwy, które znajdują się wewnątrz trójkąta utworzonego z barw jego pikseli. Trójkąt ten jest zatem przestrzenią barwną, czy też gamutem danego urządzenia. Wszelkie barwy znajdujące się na zewnątrz jego gamutu (czyli poza trójkątem) będą przekłamane.

Skoro zatem dla każdego urządzenia możemy taki trójkąt wyrysować, to możliwe jest również arbitralne wybranie trzech punktów na tym wykresie i stworzenie jakiegoś standardu, czyli trójkąta zawierającego barwy, które każde szanujące się urządzenie powinno być w stanie poprawnie zarejestrować i wyświetlić. W ten sposób pozbywamy się też wspomnianych wcześniej różnic między urządzeniami różnych producentów.

Takie standardy oczywiście istnieją i jest ich kilka:

• Rec. 601 – stary standard stosowany przed upowszechnieniem się telewizji w jakości HD. Obecnie spotykamy się z nim coraz rzadziej.
• Rec. 709 – standardowa przestrzeń barwna oglądanej przez nas na co dzień telewizji Full HD
• DCI-P3 – przestrzeń barwna stosowana w kinie i obsługiwana przez projektory kinowe
• Rec. 2020 – przestrzeń barwna stosowana w telewizji 4K Ultra HD
• Rec. 2100 – wariant powyższej przeznaczony dla telewizji w standardzie HDR

Słowo „Rec” w nazwie większości z powyższych to skrót od „Recommendation”, czyli od słowa rekomendacja, którą to rekomendację opracował instytut standaryzacyjny ITU. Zamiennie zamiast niego może się też pojawiać oznaczenie „BT”, czyli zamiast „Rec. 709” – „BT.709″. Oba te oznaczenia sa z grubsza równoważne. Oczywiście analogiczne ustandaryzowane gamuty istnieją też w fotografii. Najbardziej znane to sRGB, Adobe RGB i ProPhoto RGB.

Każdy z gamutów wymienionych powyżej jest szerszy od poprzedniego, czyli pozwala na poprawne odwzorowanie większej ilości kolorów. Stanowi to odzwierciedlenie postępu technologicznego pozwalającego nam tworzyć coraz lepsze związki chemiczne wykorzystywane w filtrach barwnych nakładanych na piksele w urządzeniach rejestrujących i wyświetlających obraz.

Oczywiście poza ustandaryzowanymi przestrzeniami barwnymi, każdy aparat, kamera, monitor czy telewizor ma też swój własny gamut, czyli zakres barw, które jest w stanie poprawnie zarejestrować czy wyświetlić, który to zakres, jak już ustaliliśmy, wynika bezpośrednio z rodzaju barwników zastosowanych w filtrach barwnych pikseli danego urządzenia. Tak prezentuje się przykładowy gamut filmującego aparatu naniesiony na znany nam już wykres.

Jak widać, pełne gamuty aparatu czy kamery mogą być dużo szersze niż powszechnie stosowana w telewizji i internecie przestrzeń Rec. 709. Pozwalają za to na poprawną rejestrację ogromnej ilości barw. Tyle tylko, że gdy wyświetlimy nagrany z takim szerokim gamutem obraz na monitorze pracującym w przestrzeni barwnej Rec. 709, to kolory na ekranie będą sprane i mogą być dziwne, czy nienaturalne – na przykład skóra może być zielonkawa a błękity fioletowe.

Stąd też, żeby materiały nagrane w szerokim gamucie nadawały się do oglądania, konieczna jest obróbka. A konkretniej – transformacja sprowadzająca szeroki gamut danego aparatu do jednego ze standardów, na przykład do wspomnianego już Rec. 709. Zależnie od programu, w którym montujemy, możemy tego dokonać za pomocą tabeli typu LUT lub dedykowanych narzędzi do transformowania przestrzeni barwnych. Niektóre programy do montażu potrafią to zresztą zrobić automatycznie i rozpoznają, w jakim gamucie zostało nagrane dane ujęcie (informacje na ten temat są zazwyczaj zawarte w metadanych pliku filmowego).

Czy nie prościej zatem ustawić w aparacie, żeby od razu nagrywał w profilu Rec. 709 lub podobnym (większość profili typu „Standardowy”, „Neutralny” czy „Naturalny” działa w przestrzeni barwnej bardzo zbliżonej do 709-ki)? Jeśli nie zamierzamy w żaden sposób obrabiać kolorystycznie naszych ujęć, to jest to dobre rozwiązanie. Ustawiając jednak tego typu profil, nie będziemy w stanie poprawnie zarejestrować barw, które znajdują się poza gamutem Rec.709. A zatem – coś za coś – w tym przypadku z jednej strony mamy komfort pracy, a z drugiej zakres barw, które możemy zarejestrować i odwzorować. Każdy musi samodzielnie zdecydować które rozwiązanie kiedy będzie dla niego najlepsze.

A co zrobić, jeśli nie wiemy, w jakim gamucie pracuje nasz aparat czy kamera albo nasz program do montażu akurat tego konkretnego gamutu nie wspiera? Wówczas z pomocą przychodzą nam wzorniki barwne. Zawierają one zestaw pól prezentujących różne barwy wydrukowane na wysokiej jakości precyzyjnych drukarkach. Gdy nagramy sobie ujęcie takiego wzornika, to wiele programów będzie w stanie w oparciu o nie automatycznie przekształcić przestrzeń barwną, w jakiej filmowaliśmy (nawet nie znając jej nazwy ani specyfikacji) do któregoś z powszechnie stosowanych standardów. Takie rozwiązanie pomaga również łączyć materiały z wielu aparatów czy kamer różnych producentów w jednym projekcie filmowym.

Drugi element, o który musimy zadbać, to poprawne wyświetlanie standardowych przestrzeni barwnych przez nasz monitor. Po pierwsze zatem, warto kupić taki, który jest w stanie poprawnie (w 100%) odwzorować przynajmniej przestrzeń Rec.709. Droższe monitory graficzne są też w stanie wyświetlić przestrzenie DCI-P3 czy Rec. 2020, a wysokiej klasy monitory HDR także Rec. 2100.

Po drugie, nawet najlepszy monitor może nieznacznie zmieniać swoje parametry po setkach godzin ciągłej pracy. By skompensować te zmiany, co jakiś czas warto monitor skalibrować, czyli z pomocą specjalnego zewnętrznego urządzenia nazywanego kalibratorem upewnić się, że wyświetla on standardowe przestrzenie barwne możliwie prawidłowo.

Gdy zadbamy o te elementy, będziemy w stanie kontrolować kolor w naszych filmach od momentu wciśnięcia przycisku nagrywania, do momentu finalnego renderu i publikacji czy też oddania klientowi. Tego rodzaju panowanie nad kolorem i zarządzanie nim jest jednym z niezbędnych elementów na drodze do profesjonalizmu.