16марта

Некоторые особенности настройки видеокамер

 

Часть 1 - Управление четкостью (на примере камер SONY).

Возможно, кто-то скажет «сколько можно об одном и том же», но, к сожалению, достаточно часто приходится сталкиваться с непониманием сути основных режимов камер и принципов их настройки даже у тех людей, кого никак нельзя назвать «незнайками».

 

Примером может служить достаточно часто встречающийся неверный подход к использованию режима кино-гаммы, в частности, к попыткам использовать его при цветовой рир-проекции (Chroma Key). Приходилось слышать высказывания типа «Ну что это за камера?! Я на ней даже в кино-гамме не смог сделать нормальный хромакей!». Это один из ярких примеров неверного подхода к применению определенных режимов камер и такие же неверные подходы часто имеют место при настройке параметров камеры. Кроме того, часто встречаются вопросы о том, что та или иная функция вменю настроек камеры означает, как и вопросы общего плана, типа «как правильно настроить камеру». Таким образом, тема настройки камеры и понимания «как это работает» относится к разряду «вечных вопросов», требующих детального освещения.
 

 

Итак, поговорим о некоторых нюансах настройки камер на примере цифровых камер Sony.

Прежде всего, следует отметить, что характер настройки камеры зависит от конечной задачи. Например, настройки четкости, а точнее контурной коррекции, изображения совершенно разные для, скажем, эфирного вещания, для компоузинга, для интернет-вещания или для последующего вывода готового материала на кинопленку.

 

 

Разрешающая способность - наиболее часто употребляемая характеристика камеры и большинство пользователей оценивают камеру, прежде всего, по ее разрешающей способности. И при настройке камеры многие стремятся добиться максимально возможной четкости изображения. Однако, такой «слепой» подход к достижению максимального визуального разрешения не всегда оправдан, а часто даже вреден, и мы должны подходить к настройкам камеры, исходя из конкретной задачи. Более того, следует учитывать и ту технологическую (сигнальную) цепочку, по которой далее пойдет изображение с камеры. Говоря о четкости и разрешающей способности, можно сказать, что на наше субъективное восприятие четкости изображения наибольшее влияние оказываю два основных фактора – частотный диапазон  и контраст изображения. О цветопередаче пока говорить не будем, тем более, что она часто связана еще и с субъективными подходами и предпочтениями.

 

В камерах, как правило, имеется возможность менять верхнюю граничную частоту ее частотного диапазона (собственно ее разрешающую способность), но никто, практически, этого не делает, потому что слишком редко нам нужны режимы с пониженным разрешением камеры. А вот контурная коррекция (коррекция четкости или по-английски Detail Correction) используется довольно часто и, как правило, четкость стремятся поднять повыше, что не всегда оправдано. Контурная коррекция влияет на подчеркивание мелких деталей, в том числе шумов. При увеличении контурной коррекции происходить оконтуривание шумовых «точек», делая шум более заметным. Кроме того, изображение становится более «жестким» и менее пластичным. И если для живой трансляции подъем детализации изображения часто бывает оправдан (особенно при наличии существенных потерь в линиях передачи сигнала), то для рир-проекции он может оказаться катастрофическим. Надо сказать, что подъем контурной коррекции не добавляет полезной информации в сигнале. Он не влияет на разрешающую способность матриц камеры и не сдвигает верхнюю граничную частоту АЧХ камеры. Независимо от того, какой уровень Detail установлен в камере, количество информации в сигнале остается неизменным, хотя визуально на экране четкость изображения меняется. Суть контурной коррекции состоит в подъеме высокочастотной части АЧХ камеры. Такой подъем позволяет сделать фронты яркостных переходов более крутыми, т.е. делает контуры визуально более четкими и повышает заметность мелких деталей. Однако, в реальной жизни не бывает «плюсов» без «минусов». Подъем ВЧ составляющей сигнала неизбежно ведет к, пусть и относительно небольшому, возникновению паразитного самовозбуждения, что проявляется в виде амплитудных выбросов на крутых яркостных переходах и визуально выглядит в виде т.н. ложных контуров. Если мы запишем такой сигнал, то в последующем эти ложные контуры уже будет практически невозможно удалить из изображения. Поэтому, если предполагается в последующем достаточно существенная обработка сигнала, например, рир-проекция, желательно снижать уровень контурной коррекции. Лучше снять более «мягкую» картинку, а четкость и контраст поднять при последующей пост-обработке, где это можно выполнить при более четком контроле и с более высоким качеством.

 


Вредное влияние контурной коррекции можно снизить путем применения других функций, имеющихся в меню настроек камеры. Одной из таких функций в камерах Sony является CRISPENING (можно перевести как «повышение чистоты изображения»). Эта функция позволяет отключать работу контурной коррекции в области малых изменений амплитуды, т.е. там, где в основном и находятся, например, шумы. Задавая уровень CRISPENING, мы, по сути, устанавливает порог для величины яркостного перехода, с которого начинает работать контурная коррекция. Таким образом, мы снижаем заметность паразитного возбуждения от супермелких деталей, сохраняя четкость контуров более крупных деталей, где ложные контуры не столь заметны.

 

 

Другой полезной функцией снижения вредного влияния контурной коррекции в камерах Sony является DETAIL LEVEL DEPEND – управление четкостью в зависимости от уровня сигнала (яркости). Если CRISPENING работает во всем диапазоне яркостей, то DETAIL LEVEL DEPEND активна только в темных частях изображения, где шумы наиболее заметны. Как и в первой функции, уровень, с которого начинает работать контурная коррекция, можно плавно настраивать.

 

 

Третьей функцией коррекции детализации изображения в камерах Sony является KNEE APERTURE – четкость в области «колена» (о функции колена чуть позже). При включении KNEE происходит сжатие динамического диапазона в области высокой яркости. При этом сжимаются и мелкие детали изображения, а, учитывая, что человеческое зрение имеет пониженную заметность ярких мелких деталей, общая заметность таких деталей стремится к нулю. Для исправления этого эффекта и предназначена последняя функция. Она вводит дополнительную к основной контурную коррекцию, что повышает видимость мелких деталей в «светах» без особой заметности отрицательных эффектов.

 

 

Как уже было сказано выше, вторым основным фактором, влияющим на наше восприятие изображения (в том числе и на субъективную четкость) является его контраст или, другими словами, яркостной динамический диапазон. Причем, при любом уровне контраста важным является сохранение достаточного уровня проработки деталей в тенях и в светах.

 

То, как камера отображает яркостной диапазон, определяется ее передаточной характеристикой, т.н. гамма-кривой. Стандартная гамма-коррекция камеры настроена таким образом, чтобы общая характеристика системы камера-дисплей была линейной. К сожалению, диапазон, который способно отображать типовое видеооборудование, существенно меньше воспринимаемого человеческим зрением. Поэтому стандартное телевизионное изображение страдает потерей деталей в темных и светлых частях. Для исправления этого недостатка в камерах имеется несколько специальных функций. Прежде всего, это KNEE («колено» - перегиб гамма кривой в верхней части). Дополнительный перегиб кривой позволяет отображать детали в том диапазоне яркостей, где стандартная кривая уже достигла 100% яркости и все детали обрезаются. Колено может настраиваться как по положению точки перегиба (Knee Point) так и по углу наклона (Knee Slope), что позволяет добиваться оптимального компромисса между детальностью изображения на ярких участках и необходимой контрастностью. Имеется также режим автоматической подстройки колена (Auto Knee), однако для более-менее серьезной съемки, превышающей задачи тележурналистики, ее рекомендовать нельзя, поскольку, как и в любой автоматической регулировке, невозможно точно предсказать конечный результат, точнее его соответствие стоящим задачам.

 

 

Поскольку, даже с применением «колена», динамический диапазон камеры все равно остается недостаточным, в последнее время камеры стали оснащать не одной, а несколькими гамма-кривыми, рассчитанными на различные условия.

 

 Имеются отдельные кривые для тележурналистики, для съемки высоко- и низко контрастных сцен и, конечно же, ставшая в последнее время очень популярной кино-гамма. О последней следует сказать особо. Необходимо иметь в виду, что различные производители по разному трактуют это понятие. По сути, существует два типа принципиально разных кино-гамм. Первый тип, появившийся первым, предназначен для съемки материала под последующий вывод на кинопленку, т.е. для использования видеокамеры в качестве кинокамеры. Изображение, записанное с применением такой гамма-характеристики на стандартном видеомониторе (телевизоре) выглядит неконтрастным и недостаточно четким. Однако, такой способ позволяет вместить в узкий видеодиапазон значительно больший яркостной диапазон, необходимый для кино. Кроме того, поскольку в таком режиме на записи сохраняется гораздо больше информации о темных и ярких участках изображения, он прекрасно подходить для съемки исходных материалов, которые будут подвергаться интенсивной пост-обработке.

 

Второй тип кино-гаммы предназначен совершенно для других целей. Он имитирует съемку на кинопленку с последующим переводом киноматериала на видео. Изображение с такой кино-гаммой более контрастное и насыщенное, причем с сохранением некоторого количества деталей в светах и тенях.

 

Новый, третий, тип гамма-кривой был применен компанией Sony в камерах семейства CineAlta совсем недавно. Это так называемая S-кривая, которая, при мягкой проработке в среднем и верхнем яркостном диапазоне, сохраняет сочный и насыщенный черный цвет.

 

 Возможность выбора соответствующей гамма-характеристики позволяет более гибко адаптировать камеру к стоящим задачам и к условиям съемки, но часто и этого оказывается недостаточным. Поэтому в камерах, предназначенных для серьезных постановочных съемок, имеются дополнительные возможности по коррекции гамма-кривой.

 

 

Одна из таких функций, отвечающая за проработку деталей при максимальных яркостях, KNEE APERTURE, уже рассматривалась ранее. Вторая функция, BLACK GAMMA, отвечает за противоположный участок кривой, позволяя настраивать контраст в тенях. Эта функция имеет два настраиваемых параметра, один из которых, BLK GAMMA RANGE, задает диапазон яркостей, в котором работает эта функция, а второй, MASTER BLACK GAMMA, позволяет корректировать изгиб кривой, задавая степень проработки деталей в тенях.

 

Мы рассмотрели основные возможности по настройке камер относительно, прежде всего, яркостных параметров изображения (которые, конечно же, в некоторой степени влияют и на цветовые параметры). Однако имеются специальные функции настройки камер и по цвету, как в привязке к рассмотренным средствам управления четкостью и контрастом, так и независимых, предназначенных для настройки колориметрии камеры.

 

Но об этом в следующий раз.

Posted in Статьи

16.03.17