Krzywe LOG oraz ich wpływ na dynamikę tonalną obrazu filmowego

Korekcja krzywej gamma

Żeby w pełni zrozumieć to, w jaki sposób krzywe logarytmiczne wpływają na lepszą jakość tonalną rejestrowanych przez nas obrazów filmowych, musimy najpierw wyjaśnić sobie pojęcie gammy – czyli wartości, która definiuje rozpiętość zakresu tonalnego naszego obrazu.

Powszechniej stosowanym terminem w kontekście obrazów cyfrowych jest tak zwana korekcja (krzywa) gamma, czyli algorytm, który decyduje o tym, w jaki sposób światło i barwy są odpowiednio kodowane oraz dekodowane na danym urządzeniu – korekta gamma decyduje więc o sposobie nagrywania oraz wyświetlania pikseli odpowiadających za jasne oraz ciemne partie obrazu, od czerni do bieli. 

Dlaczego korekta gamma jest nam tak bardzo potrzebna? Ponieważ koryguje ona sposób wyświetlania cyfrowych obrazów – ich jasność oraz kontrast – w taki sposób, aby był on jak najbardziej zbliżony do ludzkiej percepcji zmian tonalnych. 

Matryce naszych aparatów zapisują każdą ilość światła w sposób liniowy, a w praktyce oznacza to, że bez względu na natężenie tego światła, jest ono zapisywane konsekwentnie na takich samych zasadach – a więc proporcjonalnie. Ludzkie oko nie postrzega jednak światła w sposób liniowy, a każda zmiana jasności przetwarzana jest przez nasz aparat percepcyjny w sposób logarytmiczny – czyli nierównomiernie.

sposoby postrzegania jasności: logarytmiczny-ludzki (wykres górny) oraz liniowy-fizyczny (wykres dolny)

Korekcja krzywej gamma jest więc sposobem korekcji jasności oraz kontrastu, tak aby obrazy rejestrowane cyfrowo były po prostu bliższe fizjologii aparatu percepcyjnego ludzkiego oka – zdecydowanie bardziej wrażliwsi jesteśmy na subtelne zmiany w ciemnych partiach obrazu, z kolei na zmiany w jasnościach już niekoniecznie.

A więc podsumowując – korekta gamma pozwala przypisać odpowiednią ilość bitów informacji do pikseli, tak aby reprodukcje poszczególnych cyfrowych „odcieni szarości” były jak najbardziej zoptymalizowane i naturalne w odniesieniu do czułości ludzkiego oka. 

Krzywa LOG

Czym zatem są tajemniczo brzmiące LOGi, z których korzystają profesjonalni twórcy filmowi? Są to właśnie krzywe gamma o charakterze logarytmicznym, które pozwalają na szczególny rodzaj rejestracji obrazu. Umiejętne użycie LOGów podczas nagrywania materiałów może w znaczący sposób wpłynąć na dynamikę naszych obrazów, ponieważ pozwala on zarejestrować możliwie największą rozpiętość tonalną z danej matrycy, z którą pracujemy – punkt odniesienia zawsze stanowi dla nas jak najwierniejsze odwzorowanie rzeczywistości, a dzięki krzywym logarytmicznym, jesteśmy w stanie oddać doskonałe szczegóły zarówno w najjaśniejszych jak i w najciemniejszych miejscach obrazu. 

Na poniższym wykresie możemy zobaczyć funkcję krzywej liniowej – odpowiadającej sposobie rejestracji jasności przez matrycę naszego aparatu lub kamery (Input) – z uwzględnieniem krzywej (video) gamma dostosowanej do sposobu logarytmicznego postrzegania zmiany jasności przez ludzkie oko (Output). 

linia przerywana – jasność fizyczna (proporcjonalna), linia niebieska – jasność logarytmiczna dostrzegalna przez człowieka

Profile logarytmiczne 

W urządzeniach filmujących możemy wykorzystać właściwości krzywej logarytmicznej poprzez zastosowanie tak zwanych profili logarytmicznych dostępnych w opcjach większości systemów filmujących na rynku. Różnią się one od siebie nazewnictwem oraz oczywiście przypisanymi do nich właściwościami – przykładowo firma Canon posługuje się C-Logami, z kolei Panasonic (Lumix) V-Logami, a Fujifilm – F-Logami.

Obecnie wiodącym systemem na rynku specjalizującym się w rozwijaniu zaawansowanych funkcji swoich autorskich profili jest firma Sony, która implementuje S-Logi do swoich poszczególnych aparatów oraz kamer. 

Profile logarytmiczne zawierają w sobie określone ustawania względem zapisu (przestrzeni) barw w odniesieniu do konkretnej krzywej logarytmicznej gamma. A więc, profile LOG zawierają w sobie informacje m.in. o danej wartości gammy, o rozpiętości gamutu – czyli zdefiniowanym zakresie barw w ramach danej przestrzeni barwnej – oraz  o poziomie wyostrzenia naszego obrazu. Producenci w ramach swojego systemu oferują różne wariacje dostępnych profili logarytmicznych, które mają odmienne sposoby interpretacji barw – dlatego należy dopasować wybór danego profilu pod własne potrzeby. 

Każdy profil logarytmiczny charakteryzuje się tak zwanym płaskim obrazem, który na pierwszy rzut oka nie wydaje się zbytnio atrakcyjny – jest „szary”, mocno zdesaturowany oraz pozbawiony szczególnej ostrości. Taki obraz wymaga od swojego twórcy zabiegów postprodukcyjnych zwanych color gradingiem – czyli korekty barwnej umożliwiającej „wywołanie” barw z naszego obrazu. 

Jakość tonalna obrazu zarejestrowanego w LOGu umożliwia nam bardzo zaawansowaną obróbkę kolorystyczną w ramach określonego gamutu, ponieważ wsparcie krzywej logarytmicznej determinuje zachowanie bardzo wielu szczegółów w jasnych oraz ciemnych partiach obrazu. 

Proces kolorowania filmu nagranego w danym LOGu może dodatkowo odbywać się na kilka różnych sposobów. Profil logarytmiczny umożliwia nam bowiem stworzenie nieskończonej ilości wersji kolorystycznych tego samego materiału – nie jesteśmy niczym ograniczeni, a fakt ten otwiera przed twórcami możliwość tworzenia indywidualnych oraz niepowtarzalnych estetyk barwnych. Zaawansowaną pracę z kolorem umożliwi nam m.in. bardzo popularny program przystosowany do edycji wideo oraz kolor korekcji obrazów DaVinci Resolve. 

Warto pamiętać, że decydując się na płaski profil LOG zmienia się definicja poprawnej ekspozycji dla danego urządzenia filmującego – dlatego w ramach zapisu logarytmicznego ekspozycja powinna zostać przez nas powiększona zazwyczaj o dwie wartości EV – warto jednak zorientować się w specyfikacji technicznej aparatu lub kamery w jaki sposób właściwie eksponować w ramach wybranego profilu logarytmicznego.

Decydując się na profil logarytmiczny, powinniśmy także pamiętać o nagrywaniu obrazu w ISO natywnym – innymi słowy w ISO bazowym dla danego urządzenia filmującego. Taki wybór gwarantuje nam zachowanie największej rozpiętości tonalnej danego urządzenia przy jednoczesnym jak najmniejszym stopniu ewentualnego zaszumienia obrazu. 

Kiedy warto nagrywać w profilu logarytmicznym?

• gdy masz dostęp do zapisu co najmniej 10-bitowego obrazu
• gdy zależy Ci na dynamicznym i szczegółowym obrazie z dużą rozpiętością tonalną
• gdy chcesz mocno ingerować w postprodukcję kolorystyczną