Система цветового кодирования Академии

Система кодирования цветного изображения

Система кодирования цвета Академии ( ACES ) — это система кодирования цветных изображений, созданная под эгидой Академии кинематографических искусств и наук . ACES характеризуется рабочим процессом с точной цветопередачей и «беспрепятственным обменом высококачественными киноизображениями независимо от источника». ^[1]

Система определяет свои собственные основные цвета на основе спектрального локуса , определенного спецификацией CIE xyY . Точка белого приблизительно соответствует цветности дневного света CIE с коррелированной цветовой температурой (CCT) 6000K. ^[2] Большинство файлов изображений, совместимых с ACES, закодированы 16-битными полуплавающими числами , что позволяет файлам ACES OpenEXR кодировать 30 ступеней информации о сцене. ^[1] Формат ACESproxy использует целые числа с кодировкой журнала. ACES поддерживает как расширенный динамический диапазон (HDR), так и широкую цветовую гамму (WCG). ^[1]

Выпуск версии 1.0 произошел в декабре 2014 года. ACES получила премию Primetime Engineering Emmy Award в 2012 году ^{. [3]} Система частично стандартизирована органом по стандартизации Общества инженеров кино и телевидения (SMPTE).

История

Фон

Проект ACES начал свою разработку в 2004 году в сотрудничестве с 50 отраслевыми технологами. ^[4] Проект начался в связи с недавним вторжением цифровых технологий в киноиндустрию. Традиционный рабочий процесс с кинофильмами был основан на негативах пленки, а также на цифровом переходе, сканировании негативов и приобретении цифровой камеры. В отрасли отсутствовала схема управления цветом для различных источников, поступающих от различных цифровых кинокамер и пленок. Система ACES предназначена для контроля сложности, связанной с управлением множеством форматов файлов, кодированием изображений, передачей метаданных, воспроизведением цвета и обменом изображениями, которые присутствуют в текущем рабочем процессе кинофильмов.

Версии

Для эталонной реализации доступны следующие версии: ^[5]

• Ряд предварительных версий был отмечен тегами от 0.1 (1 марта 2012 г.) до 0.7.1 (26 февраля 2014 г.).
• ACES 1.0 (декабрь 2014 г.) — первая версия. Далее последовали три небольших патча.
• В ACES 1.1 (21 июня 2018 г.) добавлены некоторые ODT для P3, Rec. 2020 и DCDM.
• ACES 1.2 (1 апреля 2020 г.) представляет три новых документа спецификации: файл метаданных ACES (AML), обновленный общий формат LUT, новую организацию проекта ACES и процедуру разработки. Это также добавляет некоторые преобразования.
• ACES 1.3 (30 апреля 2021 г.) добавляет преобразование цветового пространства для Sony Venice, метод сжатия гаммы для насыщенных объектов и некоторые усовершенствования AMF. ^[6]

Системный Обзор

Система состоит из нескольких компонентов, которые предназначены для совместной работы для создания единого рабочего процесса:

• Спецификация кодирования цвета Академии (ACES) : Спецификация, определяющая цветовое пространство ACES, обеспечивающая полуплавающее высокоточное кодирование линейного освещения сцены, экспонируемого камерой, и архивное хранение в файлах.
• Преобразование устройства ввода (IDT) : это имя устарело в версии ACES 1.0 и заменено на «Преобразование ввода».
• Входное преобразование (IT) : процесс, который берет захваченные изображения из любого неперевариваемого исходного материала и преобразует контент в цветовое пространство ACES и спецификации кодирования. Существует множество ИТ, которые специфичны для каждого класса устройств захвата и, вероятно, указаны производителем в соответствии с рекомендациями ACES. Рекомендуется использовать разные IT-светодиоды для условий вольфрамового и дневного освещения.
• Преобразование модификации внешнего вида (LMT) : конкретное изменение внешнего вида, которое систематически применяется в сочетании с RRT и ODT. (часть преобразования просмотра ACES)
• Выходное преобразование : согласно соглашению об именах ACES версии 1.0, это общее преобразование стандартной колориметрии ACES, привязанной к сцене ( цветовое пространство SMPTE 2065-1 ), к колориметрии, привязанной к выходу, конкретного устройства или семейства устройств. Это всегда объединение эталонного преобразования рендеринга (RRT) и конкретного преобразования устройства вывода (ODT), как определено ниже. По этой причине выходное преобразование обычно сокращается до «RRT+ODT».
• Эталонное преобразование рендеринга (RRT) : преобразует колориметрию, привязанную к сцене, в колориметрию, привязанную к дисплею, и напоминает традиционный рендеринг изображения в кинофильме с S-образной кривой. Он имеет более широкую гамму и динамический диапазон , что позволяет выполнять рендеринг на любое устройство вывода (даже на то, которое еще не существует).
• Преобразование устройства вывода (ODT) : рекомендации по преобразованию большой гаммы и широкого динамического диапазона RRT в физически реализованное устройство вывода с ограниченной гаммой и динамическим диапазоном. Существует множество ODT, которые, скорее всего, будут созданы производителями в соответствии с рекомендациями ACES.
• Преобразование просмотра Академии : объединенная ссылка LMT и выходного преобразования, т. е. «LMT+RRT+ODT».
• Плотность печати Академии (APD) : эталонная плотность печати, определенная AMPAS для калибровки сканеров пленки и устройств записи пленки.
• Academy Density Exchange (ADX) : денситометрическое кодирование, аналогичное кодированию Kodak Cineon, используемое для сбора данных со сканеров пленки.
• Цветовое пространство ACES Стандарт SMPTE 2065-1 (ACES2065-1) : основное цветовое пространство , привязанное к сцене , используемое в структуре ACES для хранения изображений. Стандартизован SMPTE как документ ST2065-1. Его гамма включает полную гамму наблюдателя стандарта CIE с радиометрически линейными характеристиками передачи.
• ACEScc (пространство цветовой коррекции ACES) : определение цветового пространства, которое немного больше цветового пространства ITU Rec.2020 и логарифмических характеристик передачи для улучшенного использования в цветовых корректорах и инструментах градации.
• ACEScct (пространство цветовой коррекции ACES с носком) : определение цветового пространства, которое немного больше цветового пространства ITU Rec.2020 и логарифмически закодировано для улучшенного использования в корректорах цвета и инструментах цветокоррекции, что напоминает поведение носка файлов Cineon.
• ACEScg (пространство компьютерной графики ACES) : определение цветового пространства, которое немного больше цветового пространства ITU Rec.2020 и линейно закодировано для улучшенного использования в инструментах рендеринга и композиции компьютерной графики.
• ACESproxy (цветовое пространство прокси-сервера ACES) : определение цветового пространства, которое немного больше цветового пространства ITU Rec.2020, закодировано логарифмически (например, ACEScc, а не ACEScct) и представлено либо 10 битами на канал, либо 12 битами. /channel, цифровое представление целочисленной арифметики. Эта кодировка предназначена исключительно для передачи только кодовых значений между цифровыми устройствами, которые не поддерживают арифметические кодировки с плавающей запятой, такими как кабели SDI , мониторы и инфраструктура в целом.

Цветовые пространства ACES

Диаграмма цветности CIE 1931, сравнивающая гаммы ACES и sRGB

ACES 1.0 — это система кодирования цветов, определяющая одно основное архивное цветовое пространство, а затем четыре дополнительных рабочих цветовых пространства и дополнительные файловые протоколы. Система ACES предназначена для удовлетворения потребностей кино- и телепроизводства, связанных с захватом, созданием, транспортировкой, обменом, оценкой, обработкой, а также краткосрочным и долгосрочным хранением данных кинофильмов и неподвижных изображений. Все эти цветовые пространства имеют несколько общих характеристик:

1. Они основаны на цветовой модели RGB .
2. Данные изображения привязаны к сцене , т.е. числовые значения связаны с исходным освещением сцены, отраженным или излученным реальными объектами и источниками света на съемочной площадке во время съемок. Пространство относится к «стандартной эталонной камере», воображаемой камере, которая может захватывать все зрительное восприятие человека. Значения кода, относящиеся к сцене, снятые реальной камерой, напрямую связаны со световой экспозицией .
3. Они способны выдерживать 30 ступеней выдержки.
4. Эталонную белую точку иногда ошибочно называют «D60», хотя стандартного источника света CIE D60 не существует. Кроме того, белая точка не находится ни в локусе дневного света CIE, ни в планковском локусе и не определяет нейтральную ось. Кинематографистам разрешено выбирать любую эффективную точку белого, необходимую им по техническим или художественным причинам.
5. Точка белого служит только математической ссылкой для преобразований, и ее не следует путать со ссылкой на сцену или отображение. Он был выбран в результате эксперимента: пленка, содержащая тестовую заплату LAD, проецировалась на экран кинотеатра с помощью проектора с ксеноновой лампой. Затем эта измеренная точка белого была скорректирована так, чтобы она была близка, но не находилась к локусу дневного света CIE. CCT близок к 6000k, а цветность xy по CIE 1931 составляет 0,000 . ^[7] ${\displaystyle (0.32168,0.33767)}$

Пять цветовых пространств используют один из двух определенных наборов основных цветов RGB, называемых AP0 и AP1 (« Основные цвета ACES » #0 и #1 ); Координаты цветности указаны в таблице ниже:

AP0 определяется как наименьший набор основных цветов, охватывающий весь спектральный локус стандартного наблюдателя CIE 1931 года; таким образом, теоретически включая и превосходя все цветовые стимулы, которые может увидеть средний человеческий глаз. Идея использования нереализуемых или воображаемых основных цветов не нова и часто используется с цветовыми системами, которые хотят передать большую часть видимого спектрального локуса. ProPhoto RGB (разработано Kodak ) и ARRI Wide Gamut (разработано Arri ) — два таких цветовых пространства. Значения за пределами спектрального локуса сохраняются с предположением, что позже ими будут манипулировать с помощью синхронизации цвета или в других случаях обмена изображениями, чтобы в конечном итоге оказаться внутри локуса. Это приводит к тому, что цветовые значения не «обрезаются» или «измельчаются» в результате манипуляций после обработки.

Гамма AP1 меньше, чем у основных цветов AP0, но по-прежнему считается «широкой гаммой». Праймериз AP1 намного ближе к реализуемым праймериз, но в отличие от AP0 ни один из них не является отрицательным. Это важно для использования в качестве рабочего пространства по ряду практических причин:

• Операции цветного изображения и цветокоррекции, действующие независимо на три канала RGB, создают естественно воспринимаемые вариации красного, зеленого и синего компонентов. Это может не восприниматься естественным образом при работе с «неизогнутыми» осями RGB основных цветов AP0 .
• все значения кодов, содержащиеся в диапазоне, представляют цвета, которые, преобразованные в выходную колориметрию с помощью соответствующих выходных преобразований (см. выше), могут отображаться с помощью существующих или будущих технологий проецирования/отображения. ${\displaystyle [0,1]}$

ACES2065-1

Это базовое цветовое пространство ACES и единственное, использующее основные цвета AP0 RGB. Он использует фотометрически линейные характеристики передачи (т.е. гамма 1,0) и является единственным пространством ACES, предназначенным для обмена между объектами и, что наиболее важно, архивирования файлов изображений/видео.

Значения кода ACES2065-1 представляют собой линейные значения, масштабированные во входном преобразовании таким образом, чтобы:

• идеально белый рассеиватель будет соответствовать значению кода RGB. ${\displaystyle (1,1,1)}$
• фотографическая экспозиция карты серого цвета 18% будет соответствовать значению кода RGB. ${\displaystyle (0.18,0.18,0.18)}$

Значения кода ACES2065-1 часто превышают значения для обычных сцен, и при кодировании можно поддерживать очень высокий диапазон бликов и светлых участков. Внутренняя обработка и хранение значений кода ACES2065-1 должны осуществляться в арифметике с плавающей запятой, по меньшей мере, с 16 битами на канал. Предварительные версии ACES, то есть версии до 1.0, определяли ACES2065-1 как единственное цветовое пространство. Поэтому устаревшие приложения могут ссылаться на ACES2065-1, когда речь идет о «цветовом пространстве ACES». Кроме того, из-за его важности и линейных характеристик, а также того, что он основан на основных цветах AP0 , его также неправильно называют «линейным ACES», «ACES.lin», «SMPTE2065-1» или даже «цветовым пространством AP0». ». ${\displaystyle 1.0}$

Определены стандарты для хранения изображений в цветовом пространстве ACES2065-1, особенно в отношении метаданных, чтобы приложения, поддерживающие структуру ACES, могли признавать кодировку цветового пространства на основе метаданных, а не выводить ее из других вещей. Например:

• SMPTE ST2065-4 определяет правильное кодирование неподвижных изображений ACES2065-1 в файлах OpenEXR и последовательностях файлов, а также их обязательные флаги/поля метаданных.
• SMPTE 2065-5 определяет правильное встраивание видеопоследовательностей ACES2065-1 в файлы MXF и их обязательные поля метаданных.

ACEScg

ACEScg — это линейное кодирование сцены, такое как ACES2065-1, но ACEScg использует основные цвета AP1, которые ближе к реализуемым основным. ACEScg был разработан для использования в работе с визуальными эффектами, когда стало ясно, что ACES2065 не является полезным рабочим пространством из-за отрицательного синего основного цвета и большого расстояния до других воображаемых основных цветов.

Основные цвета AP1 гораздо ближе к диаграмме цветности реальных цветов и, что важно, ни один из них не является отрицательным. Это важно для рендеринга и компоновки данных изображения, необходимых для визуальных эффектов.

ACEScc и ACEScct

Как и ACEScg, ACEScc и ACEScct используют основные параметры AP1. Их отличает то, что вместо кодирования линейной передачи сцены ACEScc и ACEScct используют логарифмические кривые, что делает их более подходящими для цветокоррекции. В рабочем процессе оценки традиционно используются логарифмические данные изображения, во многом потому, что физическая пленка, используемая в кинематографии, имеет логарифмическую реакцию на свет.

ACEScc — это чистая функция журнала, но ACEScct имеет «носок», близкий к черному, для имитации минимальной плотности фотографической негативной пленки и устаревшей логарифмической кривой DPX или Cineon.

Преобразование значений ACES2065-1 RGB в значения CIE XYZ

${\displaystyle {\begin{bmatrix}X\\Y\\Z\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}0.9525523959&0.0000000000&0.0000936786\\0.3439664498&0.7281660966&-0.0721325464\\0.0000000000&0.0000000000&1.0088251844\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}R\\G\\B\end{bmatrix}}}$

Преобразование значений CIE XYZ в значения ACES2065-1

${\displaystyle {\begin{bmatrix}R\\G\\B\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}1.0498110175&0.0000000000&-0.0000974845\\-0.4959030231&1.3733130458&0.0982400361\\0.0000000000&0.0000000000&0.9912520182\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}X\\Y\\Z\end{bmatrix}}}$

Стандарты

ACES определяется несколькими стандартами SMPTE (семейство ST2065) и документацией AMPAS , в том числе: ^[8]

• SMPTE ST 2065-1:2012 - Спецификация кодирования цвета Академии (ACES)
• SMPTE ST 2065-2:2012 - Плотность печати Академии (APD): спектральная чувствительность, эталонное измерительное устройство и спектральный расчет
• SMPTE ST 2065-3:2012 - Кодирование Exchange Density Exchange (ADX): Значения плотности печати Encoding Academy (APD)
• SMPTE ST 2065-4:2013 — Структура файла контейнера изображений ACES
• SMPTE ST 2065-5:2016 — Формат обмена материалами: отображение последовательностей изображений ACES в общий контейнер MXF
• S-2013-001 - ACESproxy: целочисленное лог-кодирование данных изображения ACES
• S-2014-003 - ACEScc: логарифмическое кодирование данных ACES для использования в системах цветокоррекции.
• S-2014-004 — ACEScg: рабочее пространство для CGI-рендеринга и композитинга
• S-2016-001 - ACEScct: квазилогарифмическое кодирование данных ACES для использования в системах цветокоррекции.
• P-2013-001 — Рекомендуемые процедуры создания и использования преобразований входных устройств (IDT) системы цифровой камеры
• TB-2014-001 - Руководство по документации системы кодирования цветов Академии (ACES)
• TB-2014-002 — Рекомендации по использованию системы кодирования цвета Academy (ACES) версии 1.0
• TB-2014-004 — Информационные примечания к SMPTE ST 2065-1 — Спецификация цветового кодирования Академии (ACES)
• TB-2014-005 - Информационные примечания к SMPTE ST 2065-2 - Плотность печати Academy (APD) - Спектральная чувствительность, эталонное измерительное устройство и спектральный расчет, а также SMPTE ST 2065-3 Academy Printing Density Exchange Encoding (ADX) - Кодирование плотности печати ( APD) Значения
• TB-2014-006 — Информационные примечания к SMPTE ST 2065-4 — Структура файла контейнера изображений ACES
• TB-2014-007 - Информационные примечания к SMPTE ST 268:2014 - Формат файла для обмена цифровыми движущимися изображениями (DPX)
• TB-2014-009 — Система цветового кодирования Academy (ACES) Определение и использование формата файла метаданных на уровне клипа
• TB-2014-010 - Проектирование, интеграция и использование преобразований модификации внешнего вида ACES
• TB-2014-012 — Система кодирования цветов Academy (ACES), версия 1.0, названия компонентов
• TB-2018-001 - Получение координат цветности точки белого ACES CIE

В стадии разработки также находится стандарт SMPTE, позволяющий сопоставлять потоки кода ACES с контейнером формата обмена материалами (MXF). ^[9]

Смотрите также

• Академия кинематографических искусств и наук
• Список цветовых решений
• Управление цветом
• Общество инженеров кино и телевидения

Рекомендации

1. «Каковы преимущества использования ACES для цветокоррекции?». Оскар.орг. 19 ноября 2015 года . Проверено 2 декабря 2016 г.
2. «Вывод координат цветности ACES White Point CIE» . docs.acecentral.com . Проверено 1 июля 2022 г.
3. «Объявлены победители 64-й премии Primetime Emmy Engineering Awards - InteractiveTV Today» . Itvt.com . Проверено 8 марта 2013 г.
4. «Академическая система кодирования цвета | Совет по науке и технологиям | Академия кинематографических искусств и наук» . Оскар.орг. 24 августа 2012 г. Проверено 20 декабря 2013 г.
5. "aces-dev/CHANGELOG.md в dev · ampas/aces-dev". Гитхаб .
6. Тобенкин, Стив (3 мая 2021 г.). «ACES 1.3 доступен!». ACESCentral .
7. «TB-2018-001 Получение координат цветности точки белого ACES CIE» . Проверено 26 июня 2018 г.
8. "Документация ACES" . Оскар.орг. 29 апреля 2015 года . Проверено 24 сентября 2016 г.
9. «Кодовые потоки 31FS ACES в MXF» . Оскар.орг. Архивировано из оригинала 27 сентября 2016 г. Проверено 24 сентября 2016 г.

Внешние ссылки

• Официальный веб-сайт
• Список продукции ACES - ACES Central
• ACEScg — общая цветовая кодировка для приложений визуальных эффектов.
• ACEScg — общая кодировка цвета для приложений визуальных эффектов — DigiPro 2015, Slideshare