Свет и цвет в компьютерной графике. Часть первая

Обращение автора книги

Краткое содержание:

Все что нас окружает, мы видим с помощью нашей зрительной системы (глаз), в то же время, мы видим отраженный свет, который попадая в наши глаза после преобразования в электрические импульсы и обработки полученной информации мозгом, формирует полноценную картинку. Эта книга начинается с рассмотрения одной из сложнейших областей. И в то же время, самой важной для правильной работы с цветом и представлением информации о нем. Мы не будем вдаваться в сложнейшие математические алгоритмы и оперировать большими значениями. Наоборот, постараемся рассмотреть на нескольких примерах практическую часть работы с трансформацией цвета при работе с системой визуализации V-Ray for Maya и системами управления цветом.

Зрительная система человека

Перед тем как мы познакомимся с цифровой моделью представления света и цвета, нам необходимо рассмотреть механизм работы наших глаз. Глаза — один из сложнейших органов чувств человека и многих других живых существ на нашей планете (Рис. 1.1). Оба глаза и нервная система, связанные с мозгом, формируют «зрительную систему».

img_1_1_web.png

Рис. 1.1. Глаза человека

Свет, проходя через зрачок, далее через хрусталик глаза, фокусируясь, проходит сквозь стекловидное тело, и попадает на светочувствительную сетчатку глаза, состоящую из нескольких слоев тканей и светочувствительных клеток, именуемых колбочки и палочки (Рис. 1.2).

После того как свет попадает на светочувствительные клетки, формируется электрический сигнал, который передается через зрительный нерв в головной мозг, где и происходит обработка сигнала и формирование образа на основе полученной информации

img_1_2_web.png

Рис. 1.2. Строение глаза человека. 1. Lens, 2. Zonule of Zinn or Ciliary zonule, 3. Posterior chamber and 4. Anterior chamber with 5. Aqueous humour flow; 6. Pupil, 7. Corneosclera or Fibrous tunic with 8. Cornea, 9. Trabecular meshwork and Schlemm's canal. 10. Corneal limbus and 11. Sclera; 12. Conjunctiva, 13. Uvea with 14. Iris, 15. Ciliary body (with a: pars plicata and b: pars plana) and 16. Choroid); 17. Ora serrata, 18. Vitreous humor with 19. Hyaloid canal/(old artery), 20. Retina with 21. Macula or macula lutea, 22. Fovea and 23 Optic disc → blind spot. 24. Optical axis of the eye. 25. Axis of eye. 26. Optic nerve with 27. Dural sheath, 28. Tenon's capsule or bulbar sheath, 29. Tendon. 30. Anterior segment, 31. Posterior segment. 32. Ophthalmic artery, 33. Artery and central retinal vein → 36. Blood vessels of the retina; Ciliary arteries (34. Short posterior ones, 35. Long posterior ones and 37. Anterior ones). 38. Lacrimal artery, 39. Ophthalmic vein, 40. Vorticose vein. 41. Ethmoid bone, 42. Medial rectus muscle, 43. Lateral rectus muscle, 44. Sphenoid bone.

Рассмотрим важные особенности светочувствительных клеток (Рис. 1.3), которые нам помогут понять, почему мы видим цвет и можем различать объекты в темноте (например, ночью или при приглушенном освещении), а также, почему мы не можем видеть детали в ярких тонах, например при свете фар или солнца.

img_1_3_web.png

Рис. 1.3. Ретинография (A), строение клетки Колбочки (B) и строение клетки Палочки (C).

Сетчатка глаза состоит из светочувствительных клеток двух типов. Колбочки являются основными цветовыми рецепторами, которые чувствительны к трем ключевым цветам — красному, зеленому и синему. Наиболее распространенными являются клетки чувствительные к зеленому диапазону спектра, поэтому мы хорошо различаем зеленые тона и видим больше деталей в листьях деревьев. Вторые по распространенности клетки — чувствительные к синему диапазону спектра, делают наше восприятие неба и синих тонов лучше. Меньшей плотностью обладают клетки чувствительные к красному диапазону спектра.

img_1_4_web.png

Рис. 1.4. Строение сетчатки глаза, направление попадающего на сетчатку света показано стрелкой.

Помимо чувствительности к цветовой составляющей, колбочки также выполняют и функцию рецепторов к яркости света, но так как чувствительность к определенным участкам спектра приоритетна, колбочки не обладают способностью хорошо принимать свет при темном освещении. За улучшенную видимость при слабом освещении отвечают палочковидные клетки — палочки. Они с меньшей долей определяют цветовую составляющую спектра, но в то же время они гораздо лучше воспринимают свет при низкой освещенности и в полутенях. Это обеспечивает нам видимость объектов при очень слабом освещении. Но помните, что для достижения большей чувствительности, необходимо пропустить больший световой поток, и зрачок, наподобие диафрагмы фотообъектива, будет расширен.

Как видите, строение глаза достаточно сложно, но в тоже время эта сложность позволяет нам видеть окружающий мир таким, каким его формирует отраженный от поверхностей свет и визуализирует наш мозг. Но как быть, чтобы организовать цвета и они были едины для всех? Что особенно важно при работе в полиграфии и компьютерной графике. Для решения данной задачи, в 1850-х и 1920-х были проведены обширные исследования и сформировано понятие цветового пространства.

Цветовые пространства

Для поиска решения и создания основной цветовой модели был разработан метод, который мог бы помочь в создании комплексной математической модели. Так, с помощью сформированных потоков света с охватом определенной области спектра, было установлено, что человек лучше воспринимает цвета в трех областях спектра и их производные, а именно красный, зеленый и синий области спектра.
Полученные данные легли в основу цветового пространства CIE 1931. Цветовое пространство CIE 1931 является первыми определенными количественными ссылками между распределением электромагнитных волн в видимом спектре. Математические уравнения, которые определяют эти цветовые пространства, являются основополагающими инструментами для управления цветом (color management), и важны, когда ведется работа с цветными чернилами, светящимися дисплеями и записывающими устройствами, такими как цифровые камеры.
Все, что охватывает цветовое пространство CIE 1931, является основой, такие цветовые пространства как sRGB или Adobe RGB 1998 являются исключительно производными и математически рассчитанными цветовыми пространствами, с которыми может работать система отображения информации, в нашем случае — компьютерный дисплей.
Спецификации цветовых пространств CIE 1931 и CIE 1931 XYZ были созданы Международной комиссией по освещению (Internetional Commission on Illumination (CIE)) в 1931 году. Спецификации основаны на серии экспериментов проведенных ранее в 1920-х годах исследователями Уильямом Дэвидом Райтом (William David Wright) и Джоном Гилдом (Jonh Guild). Результаты этих экспериментов были объединены в спецификацию цветового пространства CIE RGB, от которого впоследствии было создано цветовое пространство CIE XYZ. Цветовые пространства CIE 1931 широко используется, как и разработанное позднее цветовое пространство CIE 1976 L*, u*, v* (CIELUV).

Трехцветные значения

В основе модели лежит способность человеческого глаза к восприятию цвета и интенсивности, на основе более раннего исследования была создана нормализованная спектральная чувствительность клеток колбочек в сетчатке глаза. Так как каждый цвет относится к волнам различной длины (короткие, средние и длинные) была разработана модель LMS (long, midle и short), граф которой представлен на рисунке 1.5.

img_1_5_web.png

Рис. 1.5. Нормализованная спектральная чувствительность колбочковых клеток глаз человека

Как мы уже знаем, человек с нормальным зрением имеет три типа колбочковых клеток, которые чувствительны к свету, имея пики спектральной чувствительности в диапазонах коротких («S», 420 nm — 440 nm), средних («M», 530 nm — 540 nm), и длинных («L», 560 nm — 580 nm) волн.
Клетки колбочки лежат в основе человеческого восприятия в условиях средней и высокой яркости. В очень тусклом свете, цветовое зрение снижается, а чувствительность низкоярких монохроматических рецепторов «ночного зрения», в виде палочковых клеток, увеличивается.

Таким образом, три параметра соответствуют уровням стимуляции всех трех типов колбочковых клеток, в принципе описывая чувствительность человека к цвету. Сила света полного спектра с помощью чувствительных к отдельным участкам спектра колбочковых клеток, дает три эффективных значения стимул. Эти три значения составляют тристимульную спецификацию объективного цвета светового спектра. Три параметра, обозначенные «S», «M» и «L», обозначают трехмерное пространство представляющее «цветовое пространство LMS», которое является одним из многих цветовых пространств, разработанных для количественного определения человеческого зрения.

Проецирование цветовых пространств в диапазоне сформированными физически цветами от смешанного источника света, пигментов и т.д., в объективную спецификацию реакций на цвет регистрируемых в глазе человека, обычно в терминах значений тристимула, но не в обычном цветовом пространстве LMS, определяемом спектральной чувствительностью клеток колбочек.

Значения тристимул ассоциированные с цветовым пространством, могут быть представлены как величины трех основных цветов в трихроматической, аддитивной цветовой модели. В некоторых цветовых пространствах, включая пространства LMS и XYZ, используемые основные цвета не являются реальными цветами в том смысле, что они не могут быть воспроизведены в любом спектре видимого излучения.

Цветовое пространство CIE XYZ охватывает все цвета, которые видимы человеку со стандартным зрением. Вот почему CIE XYZ (тристимульные значения) является устройство-инвариантным представлением цвета. Оно служит стандартом, на который определены или ссылаются многие другие цветовые пространства. Набор функций согласования цвета, таких как кривые спектральной чувствительности цветового пространства LMS, но, не ограничиваясь неотрицательной чувствительностью, связывает физически созданные спектры света со специфическими значениями тристимул.

Большинство длин волн стимулируют два или все три типа клеток колбочек, поскольку спектральные кривые чувствительности трех видов перекрываются. Таким образом, некоторые значения тристимул физически невозможны, например, значения тристимул LMS, отличные от нуля для M-компоненты и ноль для L-и S-компонент. Кроме того, значения тристимул LMS для чистых спектральных цветов в любом нормальном трехцветном аддитивном цветовом пространстве, т.е. цветовые пространства RGB подразумевают отрицательные значения для хотя бы одной из трех ключевых компонент, потому что цветность будет за пределами цветового треугольника, определяемого основными цветами. Чтобы избежать этих отрицательных значений RGB и иметь одну компоненту, которая описывает воспринимаемую яркость, были сформулированы «мнимые» основные цвета и соответствующие функции согласования цветов. Цветовое пространство CIE 1931 определяет полученные значения тристимул, в которых они обозначаются символами «X», «Y» и «Z». В пространстве XYZ все комбинации неотрицательных координат имеют смысл, но многие, такие как первичные местоположения [1, 0, 0], [0, 1, 0] и [0, 0, 1], соответствуют мнимым цветам вне пространства возможных координат LMS; мнимые цвета не соответствуют спектральному распределению длин волн и, следовательно, не имеют физической реальности.

Значения X, Y и Z

Оценивая относительную яркость разных цветов в условиях с хорошим освещением, люди склонны воспринимать свет в зеленых областях спектра, ярче, чем в красной или синеей областях спектра при освещении равной мощности. Таким образом, функция светимости (luminance), которая описывает воспринимаемые яркости разных длин волн, примерно аналогична спектральной чувствительности колбочковых клеток «M».

img_1_6_web.png

Рис. 1.6. Сравнение между типичной нормализованной чувствительностю клеток колбочек «M» и функции освещенности CIE 1931 для обычного наблюдателя в фотографическом видении (photopic vision)

Модель CIE использует этот факт, определяя ось Y как яркость, а ось Z квазиравномерна синей реакции или «S»-конусной реакции, а X представляет собой смесь (линейную комбинацию) кривых отклика конуса, выбранных как неотрицательные. Таким образом, значения тристимул XYZ аналогичны, но отличаются от LMS ответами клеток колбочек в человеческом глазе. Определение Y как яркости имеет полезный результат: для любого заданного значения Y плоскость XZ будет содержать все возможные цветности при этой яркости. Единица значений тристимул X, Y и Z часто произвольно выбираются так, что Y = 1 или Y = 100 — самый яркий белый цвет, поддерживаемый цветным дисплеем. Соответствующие значения белых точек (white points) для X и Z можно затем вывести с использованием стандартных источников света.

Стандартный наблюдатель CIE

Из-за распределения колбочковых клеток в сетчатке глаза, значения тристимул зависят от поля зрения наблюдателя. Чтобы устранить эту переменную, Международная комиссия по освещению (CIE) определила функцию цветового отображения, называемую стандартным (колориметрическим) наблюдателем, чтобы представить средний хроматический отклик глаза человека внутри дуги в 2º внутри центральной ямки.

Таким образом, функция стандартного наблюдателя CIE 1931 также известна как CIE 1931 2º Standard Observer. Более современной, но не так обширно используемой альтернативой является функция CIE 1931 10º Standard Observer, которая получена из работ Стайла и Беча, и Сперанской.

Для экспериментов в 10º, наблюдателями были получены инструкции для того, чтобы игнорировать центр прожектор в 2º. Функция CIE 1964 Suplementary Standard Observer рекомендуется при работе с полем зрения более 4º. Обе стандартные функции наблюдателя дискретизируются на интервалах волн длинной в 5 nm в диапазоне от 380 nm до 780 nm и распространяются Международной комиссией по освещению (CIE). Все соответствующие значения были рассчитаны на основе экспериментальных данных с использованием интерполяции. Стандартный наблюдатель характеризуется тремя функциями согласования цветов.

Функции согласования цвета

Функции согласования цвета CIE x̅(λ), y̅(λ), z̅(λ) (Рис. 1.7) — это численное описание хроматического отклика наблюдателя, которое рассмотрено выше. Их можно рассматривать как спектральные кривые чувствительности трех линейных детекторов света, дающих тристимулирующие значения CIE X, Y и Z. В совокупности эти три функции известны как CIE Standard Observer.

img_1_7_web.png

Рис. 1.7. Функции согласования цвета для CIE Standard Observer

Другие наблюдатели, например, для пространства CIE RGB или других цветовых пространств RGB, определяются другими наборами трех функций согласования цветов и приводят к значениям, тристимул в этих и других пространствах.

Вычисление XYZ из спектральных данных

Эмиссионный случай

Значения тристимул для цвета со спектральным излучением Lε,Ω,λ даны в трех выражениях для стандартного наблюдателя:

formula_1_1.png

Где λ это длина волны эквивалент монохроматического света (измеренного в нанометрах) и стандартные ограничения ∫ где λ Е [380, 780].
Значения X, Y и Z ограничены, если спектр излучения Lε,Ω,λ ограничен.

Случаи с отражениями и преломлениями

Отражающие и преломляющие лучи очень похожи на случай излучательности с несколькими отличиями. Спектральное излучение Lε,Ω,λ заменяется спектральным коэффициентом отражения или пропусканием S(λ) измеряемого объекта, умноженным на спектральное распределение мощности источника I(λ).

formula_1_2.png

Где

formula_1_3.png

Величина K — фактор масштаба (как правило, это 1 или 100), и λ это длина волны эквивалента монохромного света (измеренного в нанометрах), и стандартные ограничения ∫, где λ Е [380, 780].

Хроматическая диаграмма CIE xy и цветовое пространство CIE xyY

Поскольку человеческий глаз имеет три цветовых сенсора, которые реагируют на волны различных диапазонов, полная диаграмма всех видимых цветов представлена в трехмерном изображении. Однако концепция цвета может подразделяться на две составляющие: яркость и цветность. Например, белый цвет — яркий цвет, тогда как серый цвет является менее ярким вариантом, того же белого цвета. Другими словами, цветность белого и серого такая же, как различия их яркости.

img_1_8_web.png

Рис. 1.8. Пример диаграммы CIE 1931 в оригинальном варианте (A) и варианте с визуализацией кривой (B)

Цветовое пространство CIE XYZ сознательно разработано так, что параметр Y измеряет яркость цвета. Цветность определяется двумя параметрами x и y, два из трех нормализованных значений являясь функциями всех трех значений тристимул X, Y и Z.

formula_1_4.png

Полученное цветовое пространство x, y и Y, известно как цветовое пространство CIE xyY и широко используется для определения цветов на практике.

Значения тристимул X и Z могут быть рассчитаны обратно из значений цветности x и y и значения тристимулы Y:

formula_1_5.png

На рисунке 1.8 приведена соответствующая диаграмма цветности. Внешняя, изогнутая граница представляет собой спектральный локус с длиной волны, измеряемой в нанометрах. Обратите внимание, что диаграмма цветности является инструментом, позволяющим определить, как человеческий глаз будет воспринимать свет с заданным спектром. Он не может указывать цвета объектов (или печатных красок), поскольку цветность, наблюдаемая при просмотре объекта, также зависит от источника света.

Математически цвета диаграммы цветности занимают область реальной проективной плоскости

Что такое?! Проективная плоскость — двумерное проективное пространство.

Диаграмма цветности иллюстрирует ряд интересных свойств цветового пространства CIE XYZ:

  • Диаграмма отображает все цветности, видимые большинству людей. Они показаны в цвете, и эта область называется гаммой человеческого зрения. Гамма всех видимых цветностей на графике CIE представляет собой фигуру в виде подковы, показанной в цвете. Изогнутый край гаммы называется «Спектральный локус» и соответствует монохроматическому свету (каждая точка представляет собой чистый оттенок одной длины волны), причем длины волн указаны в нанометрах. Прямой край в нижней части гаммы называется «линия пурпуры». Эти цвета, хоть они и находятся на границе гаммы, не имеют аналогов в монохроматическом свете. Менее насыщенные цвета появляются внутри фигуры с белым в центре.
  • Видно, что все видимые цветности соответствуют неотрицательным значениям x, y и z (и, следовательно, неотрицательным значениям X, Y и Z).
  • Если вы выбираете любые две точки цвета на диаграмме цветности, тогда все цвета, которые лежат на прямой линии между двумя точками, могут быть сформированы путем смешивания этих двух цветов. Из этого следует, что гамма цветов должна быть выпуклой формы. Все цвета, которые могут быть образованы путем смешивания трех источников, находятся внутри треугольника, образованного точками источника на диаграмме цветности (и т. д. для нескольких источников).
  • Равномерная смесь двух одинаково ярких цветов обычно не будет находиться в середине этой линии. В более общих терминах расстояние по диаграмме цветности CIE xy не соответствует степени разницы между двумя цветами. Вначале 1940-х Дэвид МакАдам (David MacAdam) изучил природу визуальной чувствительности к различиям цвета и обобщил свои результаты в концепции эллипса МакАдама. На основе работы МакАдама, с целью достижения единообразия восприятия, были разработаны цветовые пространства CIE 1960, CIE 1964 и CIE 1976, в которых равное расстояние в цветовом пространстве соответствует одинаковым различиям в цвете. Хоть они заметно улучшились, по сравнению с системой CIE 1931, они не были полностью свободны от искажений.
  • Можно заметить, что, даже с учетом трех реальных источников, эти источники не могут охватить гамму человеческого зрения. Геометрически указано, что в пределах гаммы нет трех точек, которые образуют треугольник, который включает всю гамму; или, проще говоря, гамма человеческого зрения не является треугольником.
  • Свет с плоским спектром мощности по длине волны (равная мощность за каждый интервал 1 нм) соответствует точке (x, y) = (1/3, 1/3).

Смешивание цветов, указанных в диаграмме цветности CIE xy

Когда два или более цвета аддитивно смешиваются, координаты цветности x и y полученного цвета (xmix, ymix) могут быть рассчитаны на основе цветности компонентов смеси (x1, y1; x2, y2; ...; xn, yn) и их соответствующие яркости (L1, L2, ..., Ln) по следующим формулам:

formula_1_6.png

Эти формулы могут быть получены из ранее представленных определений координат цветности х и y, пользуясь тем, что тристимульные значения X, Y и Z отдельных компонентов смеси являются непосредственно аддитивными. Вместо значений яркости (L1, L2 и т. д.) Можно альтернативно использовать любую другую фотометрическую величину, которая прямо пропорциональна значению тристимулы Y (что естественно означает, что сама Y также может быть использована).

Как уже упоминалось, при смешивании двух цветов полученный в значениях xmix, ymix цвет, будет лежать на сегменте прямой линии, который связывает эти цвета на диаграмме цветности CIE xy. Чтобы рассчитать соотношение смешивания цветов компонент x1, y1 и x2, y2, и что приводит к определенной в сегмене xmix, ymix линии, можно использовать следующую формулу:

formula_1_7.png

где L1 - яркость цвета x1, y1 и L2, яркость цвета x2, y2. Заметим, что ymix однозначно определяется xmix и наоборот, помните, что только одного из них достаточно для вычисления отношения смешивания.

Также отметим, что соотношение смешивания L1/L2 в соответствии с замечаниями относительно формул для xmix и ymix может хорошо выражаться в терминах других фотометрических величин, а не только яркость.

Определение цветового пространства СIE XYZ

Цветовое пространство CIE RGB является одним из множества цветовых пространств RGB, отличающееся особым набором монохроматических (одноволновых) основных цветов.

В 1920-х годах XX столетия, Дэвид Райт (W. David Wright) и Джон Гилд (John Guild) независимо провели серию экспериментов в области человеческого зрения, которые легли в основу спецификации цветового пространства CIE XYZ. Райт провел трихроматические эксперименты по сопоставлению цветов с десятью наблюдателями, а Джон Гилд провел свои эксперименты с семью наблюдателями.

Эксперименты проводились с использованием кругового раздеделенного экрана (двудольное поле) диаметром 2º, что является угловым размером центральной ямки на сетчатке глаза. На одной стороне поля проецировался тестовый цвет, а с другой стороны был спроецирован цвет, регулируемый наблюдателем. Регулируемый цвет представлял собой смесь из трех основных цветов, каждая с фиксированной цветностью, но с регулируемой яркостью. Наблюдатель изменял яркость каждого из трех основных лучей до тех пор, пока не будет обнаружено совпадение с тестовым цветом. Не все тестовые цвета могут быть сопоставлены с использованием этой техники. Когда это было так, переменное количество одного из основных цветов могло было быть добавлено к тестовому цвету, а совпадение с оставшимися двумя основными цветами выполнялось с переменным цветовым пятном. Для этих случаев количество первичного добавленного к тестовому цвету считалось отрицательным. Таким образом, можно охватить весь диапазон восприятия цвета человека. Когда тестовые цвета были монохроматическими, можно было сделать график количества каждого первичного элемента, используемого в зависимости от длины волны тестового цвета. Эти три функции называются функциями согласования цветов для этого конкретного эксперимента.

Наблюдатель изменял яркость каждого из трех основных лучей до тех пор, пока небыло обнаружено совпадение с тестовым цветом. Не все тестовые цвета могут быть сопоставлены с использованием этой техники. Когда это было так, переменное количество одного из основных цветов могло быть добавлено к цвету теста, а совпадение с оставшимися двумя основными цветами выполнялось с переменным цветовым пятном. Для этих случаев количество первичного добавленного к тестовому цвету считалось отрицательным. Таким образом, можно охватить весь диапазон восприятия цвета человеком. Когда тестовые цвета были монохроматическими, можно было сделать график количества каждого первичного элемента, используемого в зависимости от длины волны тестового цвета. Для этого конкретного эксперимента эти три функции называются «функциями согласования цветов».
Хоть эксперименты Райта и Гилда проводились с использованием различных основных цветов и при различных интенсивностях и использовали несколько разных наблюдателей, все их результаты были обобщены стандартизованными функциями r̅(λ), g̅(λ), b̅(λ) для согласования цветов с пространством CIE RGB. Полученный с использованием трех монохроматических праймериз на стандартизованных длинах волн в 700 nm (красный) , 546.1 nm (зеленый) и 435.8 nm (синий). Функции согласования цветов – это количество первичных элементов, необходимых для соответствия первичному монохроматическому тестированию. Эти функции показаны на графике, приведенном на рисунке 1.8B (CIE 1931). Заметим, что функции r̅(λ) и g̅(λ) равны нулю при 435.8 nm, r̅(λ) и b̅(λ) равны нулю при 546.1 nm и g̅(λ) и b̅(λ) равны нулю при 700 nm, так как в этих случаях тестовый цвет является одним из основных цветов. Были выбраны основные цвета с длиной волны 546.1 nm и 435.8 nm, поскольку они являются легко воспроизводимыми монохроматическими линиями в рассеянных парах ртути. Длина волны 700 nm, которая в 1931 году была трудно воспроизводима в виде монохроматического луча, была выбрана, потому что восприятие цвета глазом на этой длине волны не меняется, и поэтому небольшие ошибки в длине волны этого первичного элемента мало повлияли бы на результаты.

Функции согласования и основных цветов были решены специальной комиссией CIE после продолжительного обсуждения. Области на сторонах диаграммы с короткими и длинными волнами выбираются несколько произвольно; человеческий глаз может действительно видеть свет с длиной волны до 810nm, но с чувствительностью, которая в тысячи раз ниже, чем для длины волны света зеленого оттенка. Эти функции согласования цветов определяют так называемого Стандартного наблюдателя CIE 1931 (Standard Observer CIE 1931). Обратите внимание, что вместо того, чтобы указывать яркость каждого первичного элемента, кривые нормализуются, чтобы иметь под ними постоянную площадь. Эта область привязана к определенному значению, указав, что

formula_1_8.png

Полученные нормализованные функции согласования цветов затем масштабируются в отношении r: g: b: 1:4.5907:0.0601 для яркости источника и 72.0962:1.3791:1 для источника излучения для воспроизведения истинных функций согласования цветов. Предлагая стандартизировать основные цвета, CIE установил международную систему объективного обозначения цветов.
Учитывая эти масштабированные функции соответствия цветов, трехцветные значения RGB для цвета со спектральным распределением мощности S(λ) тогда будут равны:

formula_1_9.png

Все они размещены в рамках Предгильбертового пространства и могут рассматриваться как проекция бесконечномерного спектра на трехмерный цвет.

Закон Грассмана

Можно спросить: «Почему возможно, что результаты Райта и Гилда можно суммировать с использованием разных основных цветов и различной интенсивности от тех, которые фактически использовались?» Можно также спросить: «А как насчет случая, когда совпадающие тестовые цвета не монохроматичны?» Ответ на оба этих вопроса заключается в (близкой) линейности восприятия человеческого восприятия. Эта линейность выражается в законе Грассмана.
Пространство CIE RGB можно использовать для определения цветности обычным способом: координаты цветности - r, g и b, где:

formula_1_11.png

Построение цветового пространства CIE XYZ из данных Wright-Guild

Разработав, с использованием функций соответствия CIE RGB, RGB-модель человеческого зрения, члены специальной комиссии пожелали разработать еще одно цветовое пространство, которое будет относиться к цветовому пространству CIE RGB. Предполагалось, что закон Грассмана закончен, и новое пространство будет связано с пространством CIE RGB линейным преобразованием. Новое пространство будет определено в терминах трех новых функций согласования цветов x̅(λ), y̅(λ) и z̅(λ). Новое цветовое пространство будет выбрано так, чтобы иметь следующие желаемые свойства:

  • Новые функции согласования цветов должны быть везде больше или равны нулю. В 1931 году вычисления выполнялись вручную или с помощью правила скольжения, а определение положительных значений было полезным упрощенным вычислением.
  • Функция цветового согласования y̅(λ) будет в точности равна функции фотоприемной световой эффективности V(λ) для «CIE Standard photopic observer». Функция яркости описывает изменение воспринимаемой яркости с длиной волны. Тот факт, что функция яркости может быть построена с помощью линейной комбинации функций согласования цвета RGB, никоим образом не гарантируется, но можно ожидать, что это почти верно из-за почти линейного характера зрения человека. Опять же, основной причиной этого требования было упрощение вычислений.
  • Для белой точки с постоянной энергией требовалось, чтобы x = y = z = 1/3.
  • В силу определения цветности и требования положительных значений х и у можно видеть, что гамма всех цветов будет находиться внутри треугольника [1, 0], [0, 0], [0, 1], Требовалось, чтобы гамма заполнила это пространство практически полностью.
  • Было обнаружено, что функция согласования цветов z̅(λ) может быть установлена равной нулю выше 650 nm, оставаясь в пределах границы погрешности эксперимента. Для простоты вычислений было указано, что это будет так.

img_1_9_web.png

Рис. 1.9. Диаграмма цветности пространства CIE rg демонстрирующая треугольник, определяющий цветовое пространство CIE XYZ. Треугольник Cb-Cg-Cr это просто треугольник xy = (0, 0), (0, 1), (1, 0) пространство цветности CIE xy. Линия, связывающая Cb и Cr, является алихной. Помните, что локус спектра проходит через rg = (0, 0) на длине в 435.8 nm, через rg = (0, 1) на длине в 546.1 nm и через rg = (1, 0) на длине в 700 nm. Она также эквивалентна энергетической точке (E) на rg = xy = (1/3, 1/3).

В геометрических терминах выбор нового цветового пространства сводится к выбору нового треугольника в пространстве цветности rg. На рисунке 1.9 представлены координаты цветности rg, которые показаны на двух осях черного цвета, а также гамме присущей CIE 1931 Standard Observer.

Красным цветом обозначены оси цветности CIE xy, которые были определены вышеприведенными требованиями. Требование неотрицательности координат XYZ означает, что треугольник, образованный Cr, Cg, Cb, должен охватывать всю гамму стандартного наблюдателя. Линия, соединяющая Cr и Cb, фиксируется требованием, чтобы функция y̅(λ) была равна функции яркости. Эта линия представляет собой линию нулевой яркости и называется алихной. Требование, чтобы функция z̅(λ) была равна нулю выше 650 nm, означает, что линия, соединяющая Cg и Cr, должна касаться гаммы в области Kr. Это определяет местоположение точки Cr. Требование о том, чтобы равная точка энергии определялась через x = y = 1/3, ограничивает линию, соединяющую Cb и Cg, и, наконец, требование, чтобы гамма заполнила пространство, ставит второе ограничение на этой линии очень близко к гамме в зеленой области, которая определяет местоположение Cg и Cb. Вышеописанное преобразование представляет собой линейное преобразование из пространства CIE RGB в пространство XYZ. Стандартизированная трансформация, урегулированная специальной комиссией CIE, была следующей: цифры в матрице преобразования представленной ниже точны, и согласованы со значениями, заданными в стандартах CIE.

formula_1_12.png

Хотя приведенная выше матрица точно определена в стандартах, в другом направлении используется обратная матрица, которая точно не определена, но примерно равна:

formula_1_13.png

Интегралы функций согласования цвета XYZ должны быть равны по требованию 3 выше, и это задается интегралом функции фотопической световой эффективности согласно требованию 2 выше. Табулированные кривые чувствительности имеют в них определенную произвольность. Форма отдельных кривых чувствительности X, Y и Z может быть измерена с разумной точностью. Однако общая кривая освещенности (которая на самом деле является взвешенной суммой этих трех кривых) является субъективной, поскольку она включает в себя задание испытуемому, имеют ли два источника света одинаковые яркости, даже если они имеют совершенно разные цвета. В то же время относительные величины кривых X, Y и Z произвольны. Кроме того, можно определить допустимое цветовое пространство с кривой чувствительности X, которая имеет удвоенную амплитуду. Это новое цветовое пространство будет иметь другую форму. Кривые чувствительности в цветовых пространствах CIE 1931 и 1964 XYZ масштабируются, чтобы иметь равные площади под кривыми.

Трансформация пространства XYZ в RGB

Конверсия из XYZ в RGB может быть выполнена с применением матрицы [3x3]. Помните, что цвета, представленные в цветовом пространстве, как правило, определены тремя координатами (по крайней мере, в случае цветовых пространств XYZ и RGB) каждый может быть представлен в трехмерном пространстве. И когда все цвета из гаммы, которая может представлять одно конкретное цветовое пространство, отображаются в трехмерном пространстве, они определяют объем (например, куб, как в случае модели RGB). Конверсия цвета определенного в одном цветовом пространстве в другое цветовое пространство, может быть представлена как простое перемещение точки в трехмерном пространстве из одной позиции в другую. А такое линейное преобразование лучше всего обрабатывается матрицами. Важно понимать, что это преобразование не меняет самого цвета. Оно используется для выражения одного цвета в разных цветовых пространствах. Не все преобразования цветового пространства могут обрабатываться матрицами [3x3]. Некоторым может потребоваться более сложные математические формулы, такие как, например, преобразование из RGB в цветовое пространство HSV (Hue, Saturation, Value).

Общий взгляд на цветовое пространство ACES

Цветовое пространство ACES разработано технологическим комитетом Американской академии кинематографических искусств и наук и адаптировано под основные требования и процессы, используемые в индустрии, где производится создание и манипуляция над цифровыми изображениями. ACES расшифровывается как Academy Color Encoding System. Оно разработано, чтобы охватывать все цвета, что делает его идеальным выбором в качестве цветового пространства. Изображения, сохраненные в цветовом пространстве ACES, не могут быть напрямую отображены на экране. Они требуют шаг дополнительного преобразования (именуемый Reference Rendering Transform или RRT применяемый к изображению последующими определениями Output Device Transform или ODT) который зависит от устройства, которое используется для отображения изображения (компьютерный монитор, цифровой проектор и т. д.). Цель этого стандарта, формата и связанного с цветом рабочего процесса состоит в том, чтобы гарантировать, что одни и те же изображения всегда выглядят одинаково независимо от того, какая камера была создана и на каких устройствах они отображаются. Более подробную информацию об этом цветовом пространстве можно найти в сети Интернет и далее, в подробном описании работы с цветовым пространством в Maya, V-Ray и NUKE. Если вы заинтересованы в создании единого процесса обработки изображений на студии или работаете удаленно со студиями, где уже внедрен рабочий процесс на основе ACES, я настоятельно рекомендую использовать данную систему, которая становится стандартом в индустрии.

Познакомившись с основной теорией цвета и его формированием, вы начинаете читать важнейшие разделы первой главы, посвященные работе с цветовыми пространствами и отображением цвета в современных компьютерных системах. В компьютерных системах все операции с цветом выполняются на уровне оборудования и программного обеспечения. Графическая подсистема операционной системы использует возможности драйверов оборудования для обработки и визуализации изображений и трансформации цвета, отображаемого на дисплее. Какие инструменты за это отвечают как в самой ОС, так и непосредственно в программном обеспечении, посвящены следующие разделы главы.

Понятие цветовой модели и пространства RGB

В начале, мы разобрали теорию восприятия цвета нашим зрительным аппаратом и создание цветовой модели CIE. В данном разделе мы пеерйдем к непосредственному определению и пониманию о цветовых пространствах и их трансформации в программном обеспечении.

Цветовая модель RGB является аддитивной цветовой моделью, в которой красный, зеленый и синий свет объединяются с помощью различных путей для воспроизведения широкого спектра цветов. Название модели происходит от трех основных цветов: красного (red), зеленого (green) и синего (blue).
Основной областью применения цветовой модели RGB является восприятие, представление и отображение изображений в электронных системах, таких как телевизоры и компьютеры, хотя она также используется и в обычной фотографии. Перед электронной эрой, цветовая модель RGB уже придерживалась твердой теории, основанной на восприятии цвета людьми.

Цветовая модель RGB является зависимой от устройства моделью: различные устройства определяют или воспроизводят заданное значение RGB по-разному, поскольку цветовые элементы (такие как люминофоры или окраска) и их реакция на отдельные уровни R, G и B варьируются от производителя к производителю или даже в одном и том же устройстве с течением времени. Таким образом, значение RGB не определяет один и тот же цвет на всех устройствах без какого-либо управления цветом.

Типичными устройствами ввода RGB (input-devices) являются видеокамеры, сканеры изображений и цифровые камеры. Типичными устройствами вывода RGB (output-devices) являются телевизоры различных технологий (CRT, LCD, OLED, квантовые точки и т.д.), дисплеи для компьютеров и мобильных телефонов, видеопроекторы, многоцветные светодиодные дисплеи и большие экраны. Цветные принтеры, с другой стороны, не являются устройствами RGB, а субтрактивными цветными устройствами (как правило, на основе цветовой модели CMYK).

В этом разделе обсуждаются концепции, общие для всех цветовых пространств, которые в своей основе используют цветовую модель RGB, которые используются в одной или другой реализации технологии создания цветных изображений.

Понятие аддитивных цветов

Чтобы с помощью RGB сформировать цвет, необходимо наложить три световых пучка (один красный, один зеленый и один синий). Каждый из трех лучей называется компонентой этого цвета, и каждый из них может иметь произвольную интенсивность, от полного отсутствия до полной интенсивности, в смеси цветов.

img_1_10_web.png

Рис. 1.10. Аддитивное смешивание цвета: добавляя красный к зеленому формируется желтый цвет, добавляя красный к синему, формируется маджента, добавляя к зеленому синий формируется циан, а добавляя все три основных цвета, формируется чистый белый цвет.

Цветовая модель RGB является аддитивной в том смысле, что три световых пучка добавляются вместе, а их спектры света добавляют длину волны, чтобы получить спектр конечного цвета. По существу аддитивная модель противоположна субтрактивной модели цвета. Субтрактивная модель применяется к краскам, красителям и другим веществам, цвет которых зависит от отражения света, под которым мы их видим. Из-за своих свойств, три цвета аддитивной модели создают белый цвет, это резко контрастирует с физическими цветами, такими как краски, которые создают черный цвет при смешивании.

Нулевая интенсивность для каждой компоненты дает самый темный цвет (без света, считается черным), а полная интенсивность каждой компоненты дает белый цвет; качество этого белого зависит от природы первичных источников света, но если они правильно сбалансированы, результатом является нейтральная белая, соответствующая белой точке системы. Когда интенсивности для всех компонентов одинаковы, результатом является оттенок серого, более темного или светлого в зависимости от интенсивности. Когда интенсивности различны, результатом является окрашенный оттенок, более или менее насыщенный в зависимости от разности самых сильных и слабых из интенсивности используемых основных цветов.

Когда одна из компонент имеет самую сильную интенсивность, цвет представляет собой оттенок вблизи этого основного цвета (красноватый, зеленоватый или голубоватый), а когда две компоненты имеют ту же самую сильную интенсивность, тогда цвет представляет собой оттенок вторичного цвета (оттенок голубого, пурпурного или желтого). Вторичный цвет образован суммой двух основных цветов одинаковой интенсивности: голубой - зеленый + синий, пурпурный - красный + синий, а желтый - красный + зеленый. Каждый вторичный цвет является дополнением к одному основному цвету; когда первичный и дополнительный вторичный цвет добавляются вместе, результат белый: голубой дополняет красный, пурпурный дополняет зеленый, а желтый - синим.
Цветовая модель RGB, колориметрически сама по себе не определяет, что понимается под красным, зеленым и синим, поэтому результаты их смешивания не указаны как абсолютные, а относительно основных цветов. Когда определяются четкие цветности красных, зеленых и синих основных цветов, цветовая модель становится абсолютным цветовым пространством, таким как sRGB или Adobe RGB.

Краткая история развития цветовой модели RGB

Цветовая модель RGB основана на теории трихроматического цветного зрения Юнга-Гельмгольца (Young–Helmholtz theory of trichromatic color vision), разработанной Томасом Юнгом (Thomas Young) и Германом Гельмгольцем (Hermann Helmholtz) в начале и середине девятнадцатого века, а также на цветовом треугольнике Джеймса Клерка Максвелла (James Clerk Maxwell), который разработал эту теорию (около 1860 г.).
Первые эксперименты с RGB в начале эры цветной фотографии были проведены еще в 1861 году Максвеллом на основе связи с процессом объединения трех цветовых фильтров. Чтобы воспроизвести цветную фотографию, над экраном в темной комнате необходимо совместить три проекции.
В начале XX века, в фотографических пластинах Autochrome Lumière, и Joly Colour Screen для пороцесса Paget, использовалась как аддитивная модель RGB, так и такие варианты, как оранжево-зеленый и фиолетовый. Цветная съемка с использованием трех отдельных пластин использовалась другими пионерами, такими как русский фотограф Сергей Прокудин-Горский в период с 1909 по 1915 год. Использование таких методов продолжалось до 1960 года, используя дорогостоящий и чрезвычайно сложный трехцветный процесс печати «carbro».

img_1_11_web.png

Рис. 1.11. Фотография последнего эмира Бухарского эмирата Сейида Алим-хана. Фотография сделана в 1911 году С. Прокудиным-Горским

Воспроизведение отпечатков с трехслойных фотографий осуществлялось красителями или пигментами с использованием комплиментарной модели CMY, просто используя отрицательные пластины отфильтрованных снимков.

Перед разработкой современного электронного телевидения, уже в 1889 году в России были зарегистрированы патенты на механически отсканированные системы цвета. Пионер цветного телевидения Джон Логи Байрд (John Logie Baird) в 1928 году продемонстрировал первую в мире передачу RGB цвета, и также первый в мире цветной эфир, осуществленный в 1938 году, в Лондоне. В его экспериментах, сканирование и отображение были выполнены механически путем вращения цветовых кругов.

Компания CBS начала экспериментировать с тогда еще экспериментальной системой цветов RGB в 1940 году. В которой изображения сканировались электрически, но система еще использовала движущиеся части: прозрачный цветной RGB-диск вращавшийся со скоростью выше 1200 оборотов в минуту и синхронизированный с вертикальной разверткой.

Камера и электронно-лучевая трубка (CRT) были монохромны. Цвет был сформирован цветными дисками в камере и приемнике. Совсем недавно цветные диски использовались в последовательных проекционных телевизионных приемниках на основе монохромного DLP-изображения от Texas Instruments.
Современная технология маски теней (Shadow Mask RGB) для цветных дисплеев CRT была запатентована Вернером Флексигом в Германии в 1938 году.
Персональные компьютеры в период 70 – 80-х годов XX века, такие как Apple, Atari и Commodore, не использовали RGB как основной метод для управления цветами, а скорее использовали композитное видео.

Компания IBM представила шестнадцатибитную цветовую схему (16-bit color scheme) (в которой использовались четыре бита, где по одному биту для красного, зеленого и синего цветов, и еще один бит, для интенсивности) с цветным графическим адаптером (CGA) для первого IBM PC (1981 год). Позже, в 1984 году, данный метод был улучшен за счет разработки расширенного графического адаптера (EGA). Первым производителем адаптера истинного цвета (truecolor adapter) для персональных компьютеров (TARGA) являлась компания Truevision в 1987 году, но только с момента появления в 1987 году видеокарт (VGA) RGB стал набирать популярность, в основном благодаря аналоговым сигналам в соединении между адаптером и монитором, что позволило использовать очень широкий диапазон цветов RGB. Фактически, пришлось ждать еще несколько лет, потому что оригинальные карты VGA были управляемы палитрой, как EGA, но с большей свободой, чем VGA, но поскольку разъемы VGA были аналоговыми, более поздние варианты VGA (изготовленные разными производителями в рамках неофициального имени Super VGA), в конце концов, добавили поддержку truecolor.

Управление цветом в операционных системах

Для управления цветом, каждая операционная система использует свой инструментарий, выполняющий операции по трансформации и отображению цветов на устройствах ввода, вывода и печати. Каждое устройство вывода может обладать своим собственным профилем цветового пространства, так на Октябрь 2018 года, компьютеры компании Apple, используют цветовое пространство P3. Компьютеры под управлением операционных систем семейства Microsoft Windows, используют цветовое пространство sRGB, или сформированное под каждый дисплей цветовое пространство, откуда следует одно из важных правил — выполнение калибровки дисплеев.

В данном разделе мы вкратце рассмотрим конфигурацию систем управления цветом в трех операционных системах: Microsoft Windows, Apple macOS и CentOS Linux с окружением рабочего стола GNOME 3. Каждая операционная система обладает своим инструментарием, для выбора основного рабочего цветового пространства, и назначения цветового профиля как для устройств отображения (дисплеи, проекторы) так и для устройств печати (принтеры, плоттеры).
Рассмотрение конфигурации систем управления цветом, определяющих цветовое пространство и профили, мы начнем с операционной системы семейства Microsoft Windows.

Управление цветом в Microsoft Windows

В отличие от компьютеров Mac, PC не все всегда обладали высококачественной и единой системой управления цветом, приходилось зачастую использовать сторонние решения для управления цветом и обеспечения точной цветопередачи. С появлением цветового пространства sRGB, разработанного совместными усилиями компаний Microsoft и HP, хранение информации и обработка цвета стали гораздо проще. Но до выхода Windows 7, управление цветом на глобальном уровне было большой проблемой. Было необходимо разрабатывать рабочие процессы для печати и работы с фотографией, оптимизированные под определенные программные и аппаратные ресурсы, и зачастую, управление цветом выполнялось на уровне определенной платформы, например Adobe с ее пакетами Photoshop, Illustrator, InDesign, Premiere Pro, After Effects, или Corel с ее CorelDraw и Corel Painter. Каждый из производителей программного обеспечения разрабатывает собственные инструменты трансформации цвета из одного пространства в другое. А о рабочих процессах в приложениях для компьютерной графики и не приходилось говорить, необходимо было найти подходящие инструменты и правильно их сконфигурировать, а представление и концепция работы в линейном цветовом пространстве с применением Gamma-кривой говорилось очень редко и требовало определенно больших усилий для понимания и реализации заложенных принципов.

В этом разделе мы подробно рассмотрим инструментарий операционной системы Microsoft Windows, используемый для управления цветом и его трансформаций.

Все настройки системы управления цветом в операционных системах семейства Windows сосредоточены в Control Panel (Панели управления) в инструментарии Colour Management (Управление цветом) (Рис. 1.12). Мы будем рассматривать решение на основе англоязычной версии (UK English language) операционной системы Microsoft Windows 8.1.

img_1_12_web.png

Рис. 1.12. Выбор инструментария Colour Management в Control Panel операционной системы Windows 8.1

Изменение параметров управления цветом

Системы управления цветом обеспечивают максимально возможную точность передачи цветового содержимого, в том числе на таких устройствах, как дисплеи и принтеры.

img_1_13_web.png

Рис. 1.13. Общая схема применения Системы управления цветом в ОС Windows (Windows ICM). Слева сгруппированы устройства, цветовые профили которых определяют цвет, поступающий в систему Windows ICM – сканеры, фотокамеры, видеокамеры, а справа, определены цветовые профили, которые определяют цвет, получаемый после трансформации и выводимый на дисплеи или используемый при цветной печати. Все математические операции, по трансформации цветов из одного цветового профиля в другой, выполняются механизмом Windows ICM

Различные типы устройств имеют разные цветовые характеристики и возможности (Рис. 1.13). Например, дисплеи не могут отображать тот же набор цветов, который способен воспроизвести принтер. Это обусловлено тем, что в каждом устройстве при воспроизведении цвета применяется свой процесс, отличный от процесса другого устройства. Сканеры и цифровые фото- и видеокамеры также обладают различными цветовыми характеристиками и профилями. Даже разные программы по-разному интерпретируют и обрабатывают цвета. При отсутствии согласованной системы управления цветом на каждом из этих устройств одно и то же изображение может выглядеть совершенно по-разному.

Отображение цвета также зависит от условий просмотра (например, от освещенности), поскольку человеческий глаз адаптируется к различным условиям даже при просмотре одного и того же изображения. Системы управления цветом поддерживают приемлемое отображение цвета на устройствах с различными цветовыми возможностями и при разных условиях.

Изменять параметры рекомендуется только в том случае, когда имеются конкретные требования к управлению цветом, которые не удовлетворяются текущими цветовыми параметрами. Обычно такие параметры изменяют специалисты со специальным колориметрическим оборудованием, способные создать индивидуальный профиль для дисплея и принтера.

Изменение параметров управления цветом может потребоваться в том случае, если необходимо выполнить какие-либо из следующих действий.

  • Добавление или удаление цветового профиля.
  • Сопоставление с одним из устройств еще одного или нескольких цветовых профилей.
  • Изменение цветового профиля по умолчанию для одного из устройств.
  • Изменение цветовых параметров системы, установленных по умолчанию для конкретного устройства, для всех пользователей компьютера.
  • Изменение цели обработки по умолчанию или цветового пространства по умолчанию.

Настройка Windows ICM с помощью инструмента Colour Management

Настройка системы управления цветом Windows выполняются в диалоговом окне Colour Management (Рис. 1.14). В данном окне расположены три вкладки, отвечающие за определенные задачи. Доступ к диалоговому окну Colour Management можно получить, пройдя по пути: Control Panel => Colour Management.

img_1_14_web.png

Рис. 1.14.Диалоговое окно Colour Management с активной вкладкой Devices

Вкладка Devices – отвечает за назначение определенных цветовых профилей для каждого из устройств, подключенных к компьютеру и доступных операционной системе. К таким устройствам относятся дисплеи (мониторы), проекторы, принтеры, сканеры и т.д.

В раскрывающемся списке Device выбирается устройство, для которого необходимо определить цветовой профиль. Если к компьютеру подключены два и более монитора, вы можете использовать функцию Identify monitors для идентификации мониторов. С помощью флажка Use my settings for this device можно задать собственные настройки для данного устройства, определяемые списком профилей цветовых пространств Profiles associated with this device.

Если вы выполняли индивидуальную калибровку устройств, например, с помощью специализированных колориметров, вы можете вручную добавить профиль, полученный в процессе индивидуальной калибровки. Для этого нажмите кнопку Add…, а для удаления добавленного профиля, выберите в списке профиль и щелкните по кнопке Remove.

Для добавления цветового профиля, откроется диалоговое окно Associate Colour Profile (Рис. 1.15), в котором представлены все, установленные в системе, цветовые профили.

img_1_15_web.png

Рис. 1.15. Диалоговое окно Associate Colour Profile и окно Install Profile, позволяющее загрузить файл цветового профиля с жесткого диска

Добавление индивидуального цветового профиля через диалоговое окно Associate Colour Profile выполняется с помощью кнопки Browse… и выбора соответствующего файла цветового профиля в форматах *.icc и *.icm.

Вкладка Profiles отвечает за добавление цветовых профилей в систему Windows ICM (Рис. 1.16). Все профили цветовых пространств, которые вы добавили с систему, отображаются в списке The following profiles are installed on your system.

img_1_16_web.png

Рис. 1.16. Вкладка Profiles позволяет добавлять собственные профили в систему Windows ICM

Выбрав профиль цветового пространства, в группе сведений Description будет отображена информация о создателе и издателе, дате создания, цветовом пространстве, модели устройства, данных PCS и CMM, а также версия.

С помощью кнопок Add… и Remove вы можете добавлять или удалять цветовые профили из списка профилей, доступных системе Windows ICM.

Если необходимо выполнить точную настройку алгоритма трансформации цвета и определить определенные профили для целевых устройств и задач, для этого перейдите во вкладку Advanced (Рис. 1.17).

img_1_17_web.png

Рис. 1.17. Вкладка Advanced позволяет выполнить тонкую настройку системы управления цветом

Здесь мы уделим больше внимания параметрам, отвечающим за трансформацию одного цветового пространства в другое, и рассмотрим несколько методов трансформаций цвета, доступных во всех основных приложениях компьютерной графики и визуализации.

Группа параметров Windows Colour System Defaults отвечает за выбор основных профилей цветовых пространств, используемых системой Windows ICM. Параметр Device Profile позволяет определить общий для всех устройств, профиль. Устройства, которым данный профиль будет определен в качестве профиля по умолчанию, выбираются во вкладке Devices.

Как было сказано выше, операционная система Windows поддерживает два основных типа профилей цветовых пространств: Windows Colour System (WCS) и международного консорциума по цвету (ICC). Эта поддержка обеспечивает широту выбора для настройки параметров управления цветом и цветовых рабочих процессов. WCS – это усовершенствованная система управления цветом, имеющаяся в последних версиях операционной системы Windows. Хотя система управления цветом на основе профиля ICC и поддерживается, цветовая система Windows обеспечивает улучшенные технические возможности, которые отсутствуют в существующих системах управления цветом ICC.

Параметр Viewing Conditions Profile позволяет задать соответствие между профилями моделей сопоставления профилей в системе управления цветом Windows и четырьмя основными целями обработки профилей ICC. В целом, необходимо изменять только эти сопоставления целей обработки, если установлены подключаемые модули моделей сопоставления палитр системы управления цветом Windows от сторонних разработчиков, и они будут использоваться вместо стандартной палитры сопоставления, установленной по умолчанию. Большинство графических редакторов позволяет задавать цель обработки для изображения. Если в используемом редакторе такая возможность отсутствует, то можно задать цель обработки, используемую по умолчанию. Существует несколько способов передачи изображения для большинства распространенных случаев. В зависимости от цели обработки вид изображения будет отличаться, поскольку в Windows для воспроизведения изображения будут использоваться разные диапазоны доступных цветов. В таблице 1.1 представлены четыре основных алгоритма пересчета (трансформации) цветов.

table_1_1.png

Таблица 1.1. Основные алгоритмы пересчета цветов, поддерживаемые Windows ICM.

Непосредственно сам алгоритм выбирается в раскрывающемся списке Default Rendering Intent. Определить, как и где будет применен определенный алгоритм, можно с помощью раскрывающихся списков Perceptual (Photo images), Relative Colorimetric (Line art), Absolute Colorimetric (simulate paper) и Business Graphics (Charts and graphs).

НА ЗАМЕТКУ. Иногда графический редактор предоставляет возможность выбора цветовых профилей. Когда параметры цвета изменяются в каком-либо из графических редакторов, обычно эти параметры используются только в этом редакторе.

Калибровка дисплея Windows

Калибровка компьютерного дисплея является частью управления цветом и помогает обеспечить точное отображение цветов на дисплее путем настройки его в заданном режиме. Средство калибровки цвета в Windows можно использовать для выполнения серии шагов по созданию калибровки дисплея и улучшения отображения цветов на нем (Рис. 1.18).

img_1_18_web.png

Рис. 1.18. Диалоговое окно Display Colour Calibration, вызываемое из окна Colour Management

Помните, если на компьютере уже установлено программное обеспечение для калибровки дисплея от другого поставщика, его можно использовать вместо средства калибровки цветов дисплея Windows. Часто вместе с устройством калибровки дисплея поставляется специализированное программное обеспечение. Использование устройства калибровки с сопутствующим программным обеспечением, которое часто входит в комплект поставки, может обеспечить наилучшую цветопередачу дисплея. В целом использование специализированных средств измерения цвета для калибровки дисплея приводит к лучшей калибровке по сравнению с результатами выполнения визуальной калибровки.

После калибровки дисплея создается новый откалиброванный цветовой профиль, который сопоставляется с ним. Сведения о калибровке необходимо загрузить из этого цветового профиля в систему отображения. Эта калибровка может быть загружена системой Windows или программным обеспечением для калибровки от стороннего производителя (если оно установлено на рабочей станции или ноутбуке).

Если применяется программное обеспечение для калибровки дисплея от стороннего производителя, особенно если это программное обеспечение использует средство измерения цвета, необходимо использовать загрузчик калибровки дисплея, который часто поставляется вместе с этим программным обеспечением. Это программное обеспечение может автоматически отключать загрузчик калибровки дисплея в Windows, так что вместо него для загрузки калибровки будет использоваться программное обеспечение стороннего производителя. Тем не менее, загрузчик калибровки дисплея в Windows можно включать или отключать вручную. При использовании средства калибровки дисплея стороннего производителя следует убедиться, что загрузчик калибровки дисплея в Windows отключен.

Ключевые этапы калибровки дисплея

В данном подразделе, мы рассмотрим ключевые этапы калибровки дисплея, выполняемые с помощью утилиты Display Colour Calibration. После запуска утилиты калибровки, вам будет необходимо пройти несколько шагов, выполняя инструкции в которых, вы выполните калибровку своего дисплея. Перед выполнением шагов калибровки, утилита выведет краткую инструкцию по сбросу настроек дисплея до заводских параметров. Далее, когда настройки дисплея будут восстановлены, вы можете приступить к калибровке с помощью утилиты.

img_1_19_web.png

Рис. 1.19. Диалоговые окна настройки гаммы дисплея. Слева, пример хорошей и плохой настройки гамма, справа окно с ползунком настройки гаммы.
Первым этапом в калибровке дисплея является коррекция гаммы (Рис. 1.19). В первом диалоге, вам представляются примеры настроек гаммы для дисплеев. Вам необходимо получить результат, отображенный на рисунке в центре, подписанный как Good Gamma

Щелкнув по кнопке Next, вы переместитесь в следующее диалоговое окно. В данном окне, с помощью слайдера вы можете изменять гамму. Запомните, что вам необходимо достичь такой величины, чтобы центральные точки были серыми и достаточно равномерно-ослабевающими.

После конфигурации гаммы, щелкнув на кнопку Next, утилита перейдет к этапу настройки яркости (Adjust brightness) (Рис. 1.20). Помните, что яркость в данном случае, определит конфигурацию аппаратной составляющей – матрицы дисплея.

img_1_20_web.png

Рис. 1.20. Диалоговые окна настройки яркости дисплея

img_1_21_web.png

Рис. 1.21. Диалоговые окна настройки контрастности дисплея

Аналогично гамме, в первом диалоговом окне будет представлен пример яркости, а во втором возможность настройки яркости с помощью специализированного ползунка. Обратите внимание, что яркость вы должны настраивать с помощью настройки самого дисплея. Тоже самое касается настройки контрастности изображения (Рис. 1.21), которая также выполняется с помощью настройки самого дисплея, а не программного обеспечения.
Для достижения максимальной близости к нейтральным оттенкам цветов, используется следующий за этапом настройки контрастности, этап настройки баланса цветов. Обычно, благодаря данному этапу система калибровки позволяет достичь максимальной приближенности к нейтральному серому цвету.

img_1_22_web.png

Рис. 1.22. Диалоговые окна настройки баланса цвета

Для управления данным этапом, изменяйте положение ползунков соответствующих красному, зеленому и синему цветам. Достигнув удовлетворяющего вас оттенка, вы можете перейти к следующему этапу, – проверка и сохранение результата калибровки (Рис. 1.23).

img_1_23_web.png

Рис. 1.23. Диалоговое окно завершения калибровки дисплея

По окончанию калибровки, вы можете сравнить новый профиль с использовавшимся ранее профилем. Для этого, используйте кнопки Previous Calibration (Предыдущая калибровка) и Current Calibration (Текущая калибровка). Если необходимо выполнить калибровку шрифтов ClearType, оставьте флажок ClearType Tuner, после чего будет запущен мастер настройки отображения и сглаживания шрифтов, используемых в операционной системе.

Когда профиль будет создан, он автоматически сопоставится с тем дисплеем, калибровку которого вы выполняли. Проверить сопоставимость нового профиля, вы можете во вкладке Devices утилиты Colour Management.

Рассмотрев настройку цвета в операционных системах семейства Windows, в следующем разделе будут подробно рассмотрены возможности операционной системы macOS, устанавливаемой на компьютеры и ноутбуки линейки Macintosh.

Управление цветом в Apple macOS

В отличие от операционных систем семейства Windows, разработчики операционной системы macOS постарались разработать и внедрить удобный инструментарий для управления цветом. Система управления цветом в macOS называется ColorSync, а конфигурация системы управления цветом доступна в виде простой и понятной пользователю утилиты ColorSync Utility (Рис. 1.24).

img_1_24_web.png

Рис. 1.24. Утилита ColorSync в двух режимах работы. Слева – режим Profile First Aid, справа – Profiles

Принцип работы системы ColorSync не отличается от аналогичных систем управления цветом в других операционных системах и отдельных решениях. Однако, в отличие от Windows и Linux, в macOS система ColorSync реализована гораздо проще и в то же время, более эффективна для пользователя.

Рассмотрим основные диалоговые окна утилиты ColorSync Utility в macOS. Когда утилита запущена, первое что видит пользователь – ассистент проверки профилей (Profile First Aid). Данный инструмент, позволяет выявить и исправить цветовые пространства, которые по той или иной причине не могут быть применены в работе системы ColorSync. Для диагностики и выявления проблемы, просто щелкните по кнопке Verify, а далее, после того, как утилита выведет результат анализа, вы можете исправить ошибки, щелкнув по кнопке Repair. Замечу, что данная функция далеко не всегда срабатывает, и может потребоваться ручная работа над ошибками или повторное создание профиля. Чаще всего, это может быть связано с внутренними профилями, допустим, используемыми для создания эффектов внутри приложения, и ни как не оказывающих влияние на глобальном уровне.

Следующее диалоговое окно утилиты ColorSync позволяет найти и получить всю необходимую информацию о профиле цветового пространства. В окне Profiles для выбора профиля цветового пространства, воспользуйтесь расположенным слева списком, а справа будет отображена общая информация о профиле и его график в виде объемной модели.

Помимо простого поиска, по списку, список может быть переключен в режимы отображения профилей по положению (локации), по классу и по цветовому пространству.

Если щелкнуть на кнопке Open, расположенной в правой области рядом с пунктом Path:, откроется диалоговое окно c подробной информацией о профиле цветового пространства (Рис. 1.25). Вы можете открыть несколько профилей и сравнить их между собой.

img_1_25_web.png

Рис. 1.25. Диалоговое окно со свойствами и подробной информацией о цветовом профиле

Если переключаться с одного свойства на другое, вы можете увидеть всю соответствующую информацию, записанную в цветовом профиле. Помните, что все свойства и описание цветового пространства в профиле, определяется рядом тегов, если эти теги включены в файл, утилита ColorSync отобразит их, если же нет, то данного свойства не будет. Поэтому я рекомендую прибегать к использованию наиболее полных в плане описания профилей, и профилей которые создаются с помощью специального колориметрического оборудования.

Для того чтобы сопоставить профиль цветового пространства с определенным устройством, таким как дисплей, принтер, сканер и фото- или видеокамера (точнее фотоснимкам и видео загружаемым с них на компьютер Mac), перейдите в диалоговое окно Devices (Рис. 1.26), утилиты ColorSync.

img_1_26_web.png

Рис. 1.26. Диалоговое окно Devices в утилите ColorSync, позволяет сопоставить определенные профили цветовых пространств с определенными устройствами

Все устройства, доступные и связанные с компьютером Mac будут представлены в списке слева, и сгруппированы по типам устройств. При выборе устройства, в правой области будет отображена подробная информация об устройстве и сопоставленном с ним профиле цветового пространства.

Если вы выполнили калибровку дисплея как с помощью стандартного инструментария калибровки дисплеев macOS, так и с помощью внешнего калибратора, вы можете загрузить созданный профиль, щелкнув по небольшой стрелочке в группе параметров Current Profile: и в диалоговом окне открытия файлов, выберите необходимый профиль. Эти действия необходимо выполнить для каждого из устройств, с которым вы работаете. После чего, все операции по трансформации и отображению цвета, будут выполняться средствами ColorSync, и интегрированного с ним стороннего приложения.

С помощью специального инструментария Filters (Рис. 1.27), доступного в утилите ColorSync можно создавать собственные сценарии для автоматизации трансформации цвета за счет возможнсотей системы ColorSync.

img_1_27_web.png

Рис. 1.27. Диалоговое окно Filters, позволяет создавать и редактировать фильтры пост-процессинга изображений с помощью трансформации изображений и их цветового пространства

Отдельного внимания заслуживает универсальный калькулятор (Рис. 1.28), который входит в состав ColorSync Utility. Для операционных систем семейства Windows и Linux, приходится прибегать к использованию сторонних решений или самостоятельно создавать соответствующий калькулятор в том же редакторе электронных таблиц

ПОЛЕЗНОЕ (БУДЕТ ДОСТУПНО ТОЛЬКО В КНИГЕ!). Калькулятор преобразования значений нелинейного цвета RGB в значения линейного цвета RGB в формате Microsoft Excel находится в дополнениях к книге в разделе _MATERIAL/ColorManagement, файл rgb_gamma_correct_calc.xls

img_1_28_web.png

Рис. 1.28. Инструмент Calculator в ColorSync Utiltiy позволяет рассчитать значения цвета, преобразованные из одного цветового пространства, в другое

Пользоваться калькулятором ColorSync Utility достаточно просто, для этого вы можете просто ввести цифровые значения цвета в текущем цветовом пространстве (слева), а затем получить результат после вычислений (справа). Калькулятор может брать любую величину любого цвета. Для этого можно воспользоваться кнопкой с символом лупы и найти нужный цвет на открытом изображении. Также важно помнить, что все вычисления ведутся на основе доступных в системе управления цветом ColorSync профилей цветовых пространств. На приведенном выше рисунке 1.28 видно, каковы были получены результаты цвета в виде записи с плавающей точкой (floating point) при трансформации голубого цвета из пространства sRGB в Apple RGB.

Калибровка дисплея macOS

Калибровать дисплей в macOS значительно проще, по сравнению с Windows, но эта простота обусловлена особенностями самой операционной системы и оборудования. Так как каждый дисплей в современных компьютерах Mac производится по определенным требованиям компании Apple, риск увидеть значительные отличия в цвете от одного дисплея к другому, существенно снижается, по сравнению с Windows и Linux. Но для компьютеров предыдущего поколения и внешних дисплеев, все же предусмотрена возможность калибровки дисплея.

Для этого, пройдя в раздел настройки дисплеев по следующему пути System Preferences => Displays => Color, щелкните по кнопке Calibrate… для запуска утилиты Display Calibrator Assistant (Рис. 1.29).

img_1_29_web.png

Рис. 1.29. Утилита Display Calibrator Assistant операционной системы macOS

По умолчанию вам будет предоставлена возможность выбора целевой точки баланса белого, далее после конфигурации точки, вы можете определить, могут ли использовать данный профиль другие пользователи компьютера, и только затем он будет добавлен в список профилей.

Управление цветом в операционной системе macOS гораздо удобнее и информативнее, по сравнению с другими операционными системами, а возможности быстро оптимизировать рабочий процесс гораздо лучше, по сравнению с другими решениями. В следующем разделе, рассмотрена конфигурация цветовых пространств в операционных системах семейства Linux.

Управление цветом в CentOS Linux

Если в полиграфии операционные системы семейства Linux значительно уступают распространенности системам Windows и macOS, то в области визуализации и вычислений, Linux используется очень широко. Многие студии используют Linux в качестве основной операционной системы в области 3D анимации, визуализации и композитинга, а внутренние разработки вести гораздо удобнее с помощью доступных сред разработки и инструментов с открытым исходным кодом.

В плане работы с цветом, функционал операционных систем семейства Linux зависит от используемого окружения (GNOME, KDE, xfce, MATE и т.п.) и реализованной в нем системы управления цветом.

В данном подразделе мы рассмотрим возможности окружения GNOME Shell версии 3 и его системы управления цветом. В GNOME управление цветом принципиально не отличается от Windows и macOS. Вы также можете выбрать алгоритм трансформации цвета, профили цветовых пространств и сопоставить их с желаемым устройством. Определить, с каким устройством будет сопоставлен тот или иной профиль цветового пространства, можно в настройках GNOME Shell (Рис. 1.30).

img_1_30_web.png

Рис. 1.30. Раздел настроек Color в GNOME 3 позволяет сопоставить выбранные вами профили с определенными устройствами

Для выполнения сопоставления профиля цветового пространства с устройством в GNOME Classic Shell с помощью меню Applications => System Tools => Settings перейдите к настройкам системы. В диалоговом окне Settings перейдите в раздел Devices => Color. В основной области окна отобразятся все устройства, подключенные и определенные вашей системой.

Выбрав устройство, вы можете выбрать один из сопоставленных с ним профилей цветового пространства. Для этого просто выберите один из отображаемых в списке профилей. Если вам необходимо добавить независимый профиль, полученный после калибровки и добавленный в систему управления цветом GNOME Shell, просто щелкните по кнопке Add profile. В открывшемся диалоговом окне Add profile (Рис. 1.31) выберите профиль, который хотите добавить в список сопоставления, и нажмите кнопку Add.

img_1_31_web.png

Рис. 1.31. Диалоговое окно Add profile позволяет добавлять профили цветовых пространств к сопоставлению с устройством

Чтобы добавить заранее подготовленный профиль цветового пространства, полученный с помощью калибровки дисплея или принтера, используйте кнопку Import File…, и с помощью диалогового окна выбора файла, импортируйте желаемый профиль.

Обратите внимание на один важный момент. По умолчанию, вы можете загружать профили, заранее подготовленные с помощью системы калибровки. Но инструментарий калибровки GNOME Shell опирается на наличие соответствующего оборудования. Так, вы можете подключить имеющийся в вашем распоряжении колориметр и запустить инструмент калибровки с помощью кнопки Calibrate….

НА ЗАМЕТКУ. Окружение рабочего стола GNOME опирается на возможности системы управления цветом Argyll. Подробнее о системе управления цветом Argyll вы можете узнать на официальной странице проекта в сети Интернет, доступной по адресу: http://argyllcms.com/ , которая поддерживает инструменты калибровки цвета. Разработчики заявляют о поддержке устройств от следующих компаний: JETI, Image Engineering, Klein, X-Rite, Gretag-Macbeth (now X-Rite), Sequel imaging (Now X-Rite), DataColor ColorVision и другие.

Если необходимо узнать более подробную информацию о профиле цветового пространства, для этого служит утилита GNOME Color Management (Рис. 1.32).

img_1_32_web.png

Рис. 1.32. Диалоговое окно утилиты GNOME Color Management, отображена информация о выбранном профиле цветового пространства Compatible with Adobe RGB

С помощью утилиты управления цветом в GNOME, пользователю предоставляется возможность получить информацию о профиле, метаданные, выполнить сравнение профилей цветовых пространств и выполнить визуализацию примеров конверсии как из профиля sRGB, так и обратно.
Во вкладке CIE 1931 отображен граф охватываемого профилем цветового пространства. Обычно, область охватываемых выбранным вами профилем цветов будет отображена треугольником (Рис. 1.33).

img_1_33_web.png

Рис. 1.33. Охват диапазона цветов профилем цветового пространства Compatible with Adobe RGB

Интересным является решение в виде демонстрации примера трансформации цветов из профиля sRGB в выбранное цветовое пространство и обратно. Для этого, воспользуйтесь вкладками From sRGB (Рис. 1.34) и To sRGB. Это может наглядно продемонстрировать влияние выбранного профиля на цвета в изображении

img_1_34_web.png

Рис. 1.34. Функции трансформации цветов с помощью преобразования профиля цветового пространства изображения в выбранное цвеитовое пространство.
Как видите, в операционных системах семейства Linux нет сложностей связанных с управлением цветом. При использовании рабочего процесса на основе определенных цветовых пространств, в Linux не составляет большого труда определить пространство и метод трансформации одного пространства в другое. А с помощью конфигурации системы управления цветом Argyll доступны возможности для создания рабочих процессов, охватывающих широкий диапазон профилей цветовых пространств и назначений

В завершении данного раздела, мы взглянем на основные концепции реализации процессов управления цветом. Для того чтобы вам было проще делать настройки, я приведу основные шаги для того, чтобы вы могли быстро сориентироваться во время настройки.

  • Выбор системы управления цветом по умолчанию
  • Создание цветовых профилей для каждого дисплея (калибровка дисплеев)
  • Сопоставление профилей с устройствами
  • Определение профиля на ввод
  • Определение рабочего цветового пространства
  • Определение цветового пространства для отображения
  • Определение цветового пространства для печати (если необходимо)
    • Конфигурация рабочего окружения для минимизации влияния на восприятие цвета
    • Установка рабочего окружения с 18% серого или 50% серого

Применение в интерьере и мебели вашего офиса темных тонов (18% серый, или чуть более темный оттенок, темно-серый, ближе к черному цвету), специального освещения, с температурой в 3500º – 4000º K или 6500º K позволяет снизить влияние на восприятие цвета при работе с коррекцией и созданием цветов.

Управление цветом является одним из основополагающих аспектов работы специалистов по визуализации. Многие студии используют определенные стандарты, того, как цвет будет преобразован, в каком цветовом пространстве будет отображаться изображение. Следующий раздел познакомит вас с реализацией систем управления цветом в Autodesk Maya, V-Ray for Maya, Adobe Photoshop, Foundry NUKE, DaVinci Resolve, система управления цветом OpenColorIO и стандарт ACES

Управление цветом в приложениях компьютерной графики

Как было сказано выше, помимо операционной системы, управление цветом обеспечивают независимые системы управления цветом, реализованные непосредственно внутри самих приложений компьютерной графии. В данном разделе мы поговорим о том, как реализованы Color Management Systems в ключевых приложениях, использованных мною в процессе написания книги, и зачастую, используемые многими дизайнерами и художниками компьютерной графики.

Наша книга посвящена в первую очередь визуализации в пакете Autodesk Maya, и наше знакомство с реализацией управлением цветом в Maya 2018, а также в V-Ray for Maya, мы начнем со следующего раздела. Ключевой акцент в данном разделе сделан на работу с несколькими приложениями, так как Maya и другие приложения являются элементами единого рабочего конвейера, а данные о цвете из одного приложения, должны быть импортированы и обработаны аналогично в другом приложении, и отображены аналогичным образом. При этом дисплей должен правильно представлять изображения с большой глубиной цвета и охватывать наиболее полно цвета ключевых цветовых пространств.

Глубина цвета

Перед тем как мы перейдем к знакомству с системой управления цветом в Autodesk Maya, мы должны разобраться еще в одном важном вопросе – глубине цвета. В компьютерной графике, под глубиной цвета подразумевается не насыщенность или другой визуальный параметр, а количество битов в изображении, сколько бит отводится для кодирования одного пикселя. Все мы уже прекрасно знаем, что компьютерный монитор отображает около 16.7 миллионов цветов, но это достигается за счет обработки TrueColor-изображения (8 бит на 1 канал, 4 канала изображения). При этом в своей основе мы видим 24-битное изображение, а оставшиеся 8 бит (1 байт), отведены для канала прозрачности или просто игнорируются.

24-битный TrueColor-цвет использует по 8 бит для представления красной, синей и зелёной составляющих. Кодируется 2^8 = 256 различных вариантов представления цвета для каждого канала, или всего 16777216 цветов (256×256×256). Отмечу, что в системах Macintosh 24-битный цвет упоминается как «миллионы цветов» (millions of colors).

Рассмотрим важность кодирования цвета большим количеством битов на нескольких примерах. На рисунке 1.35 приведен пример изображения представленного с различной глубиной цвета. На рисунке A приведен пример изображения с 1-битным цветом, каждый пиксель данного изображения закодирован одним битом, если – 0, то пиксель будет черным, если – 1, то пиксель будет белым. Таким образом, мы получаем изображение на основе плотности пикселей двух цветов, но не более того. Конечно, выгода однобитных изображений очевидна – наименьший объем графического файла, но мы теряем практически все детали и цвета.

img_1_35_web.png

Рис. 1.35. Изображение, закодированное с различной глубиной цвета. A – 1-бит (2 цвета), B – 2-бита (4 цвета), C – 4-бит (16 цветов), D – 8-бит (256 цветов)

Следующее – два бита, здесь мы получаем 4 цвета в изображении, заметьте, что в изображении фигурируют такие цвета, как коричневый, голубой, белый и черный. Повышая количество цветов, согласно удвоению количества бит в изображении, мы получим затем 16 цветов, а затем 256 цветов при использовании 8-бит цвета. Больше цветов и оттенков требуют увеличения объема занимаемой памяти, поэтому обработка большого количества цветов, может потребовать более производительного оборудования.

img_1_36_web.png

Рис. 1.36. Объем на жестком диске, занимаемый файлами в формате GIF, сохранных с разным количеством цветов

Если сохранить каждое изображение по отдельности, и затем сравнить объем занимаемый данным изображением на жестком диске, можно заметить, насколько значительно они отличаются. При этом даже 256 цветов могут занимать достаточный объем в зависимости от разрешения. Но также стоит понимать, что небольшое количество цветов и оттенков будут выглядеть крайне невыразительно и потеряют в деталях, а для увеличения детализации желательно уменьшить разрешение изображения. В целом применение изображений с небольшим количеством цветов наиболее выгодно для печати на печатных устройствах с ограниченным набором цветов, публикации в сети Интернет и отображении на очень старых компьютерных дисплеях, и не более того.
Наиболее широкое распространение получили изображения, поддерживающие 24-битный цвет (8-бит на канал). Для работы с цветом, исправления яркости, и других манипуляций с изображениями, используются изображения с большей глубиной цвета.

img_1_37_web.png

Рис. 1.37. Пример результата коррекции изображения с 8-бит на канал цветом с помощью уровней и экспозиции в Adobe Photoshop CC

Процессы работы с изображением, подразумевают возможность исправления недочетов, добавления новых элементов и чтобы не допускать потери деталей в наиболее светлых и наиболее темных областях. Современная цифровая фотография позволяет создавать изображения с большой глубиной цвета, обычно, снимки в формате RAW содержат 12 и даже 16 бит на канал, что позволяет корректировать яркие и темные области изображения, различные оттенки цветов и многое другое. На рисунке 1.37 приведен пример неудачной коррекции изображения с помощью уровней и экспозиции в Adobe Photoshop. Причиной неудачной коррекции послужила небольшая глубина цвета. В данном изображении используется 8-бит на канал цвет. Из-за недостаточности информации об интенсивности и яркости небо в изображении полностью утрачено. При этом так же утрачены детали и в полутонах, что привело к сильному искажению всего изображения в целом.

img_1_38_web.png

Рис. 1.38. Пример результата коррекции изображения с 32-бит на канал цветом с помощью уровней и экспозиции в Adobe Photoshop CC

Если сохранить изображение в формате, который поддерживает широкий динамический диапазон цветов и яркостей (HDR или OpenEXR), то мы сохраним всю полноту оттенков и интенсивности во всех областях изображений. Особенность 32-bit floating point или HDR изображений, заключается в том, что они содержат в первую очередь цвета в линейном цветовом пространстве, что позволяет вводить свое значение гаммы или применять собственный профиль цветового пространства. А широкий динамический диапазон позволяет изменять яркость и цвета, как в светлых, так и в темных областях изображения, без потери в деталях.

Система управления цветом в Autodesk Maya

Рассмотрев все основные принципы управления цветом в современных операционных системах и оборудовании, пришло время познакомиться с ключевой темой данной главы – системой управления цветом в Autodesk Maya (Maya Color Management System). Данный раздел познакомит вас с реализацией принципа работы с профилями цветового пространства, с реализацией концепции рабочего процесса на основе линейного цветового пространства и инструментами, реализованными в Autodesk Maya. Далее по тексту, систему управления цветом мы будем представлять в виде сокращенной записи – MCMS.

img_1_39_web.png

Рис. 1.39. Концептуальная диаграмма системы MCMS, реализующая основную концепцию рабочего процесса в линейном цветовом пространстве.
Рабочий процесс на основе линейного цветового пространства подразумевает несколько этапов трансформации цвета в приложении компьютерной графики и визуализации. В зависимости от выбранных инструментов и определенных рабочим процессом профилей цветовых пространств, необходимо выполнять несколько условий, представленных в диаграмме на рисунке 1.39

В диаграмме основные этапы представлены определенными блоками. Первым блоком следует загрузка изображения в приложение визуализации – блок Input. К загружаемым изображениям относятся процедурные шейдеры, созданные на одном из языков разработки шейдеров материалов и текстур, растровые текстурные карты с определенным цветовым профилем, растровые текстурные карты в линейном цветовом пространстве (32-bit floating point, 16-bit half float), стандартные процедурные текстурные карты, предоставляемые пакетом компьютерной графики.

Так как линейное цветовое пространство зачастую определено профилем Linear RGB, то все значения цвета уже заранее представлены в линейном пространстве, но если мы говорим о текстурных картах, которым применен один из распространенных профилей, таких как sRGB, Rec. 709, P3 и других. То для ядра системы визуализации и исключения искажений в цветах, цветовое пространство изображения, необходимо преобразовать в заранее определенное рабочее линейное цветовое пространство.

За трансформацию цветового пространства отвечает блок Color Transform input. Именно в нем выполняются операции, которые трансформируют цвет из одного цветового пространства, в другое. Так, если текстурная карта создана с помощью Adobe Photoshop CC и к ней применено цветовое пространство sRGB, то MCMS будет применять обратную операцию, реверсировать значения сформированные профилем цветового пространства sRGB до значений цветового пространства Linear RGB (scene-linear #). Это же условие актуально и для нелинейного цветового пространства, примененного к 32-bit floating point изображениям, например HDRI текстурам. С другой стороны, процедурные текстурные карты определены математическими уравнениями, а все величины и значения цвета в них, представлены в линейном цветовом пространстве. Здесь, может потребоваться только определенная трансформация цвета из одного линейного цветового пространства в другое.

Следующим этапом идет непосредственно сам процесс вычислений. Блок Computing на рисунке 1.39 показывает, что все данные, полученные из растровых и процедурных текстурных карт, поступают на обработку ядром визуализации исключительно в линейном цветовом пространстве. Это важно, так как впоследствии, мы должны получить обратную трансформацию цветового пространства всего изображения, а цвет в текстурных картах не должен быть искажен значительно, после обратной трансформации.

Ядро любой современной системы визуализации, оптимизировано для работы с линейным цветовым пространством. Все вычисления выполняются исключительно в линейном цветовом пространстве, а изображение, формируемое в процессе визуализации, сохраняется в формате с линейным цветовым пространством.

Блок Image Output является одним из важнейших в этапе визуализации. Так как здесь, мы выводим изображение из буфера кадра. Очень важно понимать, во что будет выводиться изображение, в какой формат, и с какой глубиной цвета. На диаграмме указан оператор IF. Здесь стоит отметить несколько ответвлений, так как изображение, которое формируется системой визуализации, может быть отображено как в буфере кадра (Maya Render View, V-Ray Frame Buffer), так и в виртуальном пространстве окна проекции Maya. Помимо отображения, оно также должно быть сохранено в виде файла изображения.

Если вы сохраняете изображение в 8-bit или 16-bit (short) формате и отображаете его в буфере кадров, то согласно блоку Color Transform output будет применена обратная трансформация цвета, за это отвечает операция scene-linear # -> RGB profile, где в качестве RGB profile может быть выбран sRGB, или специальный логарифмический профиль и т.п.

Если активировать отображение текстурных карт в видовом окне проекции, то ядро визуализации Maya Viewport 2.0 будет выполнять визуализацию в линейном цветовом пространстве, а затем применять трансформацию цвета с помощью MCMS в выбранный профиль цветового пространства.

Когда результат визуализации сохраняется в линейном цветовом пространстве (16-bit (half float), 32-bit floating point), а затем передается на этап постобработки и композитинга, мы можем, по сути, только отобразить его в буфере кадров. Но в отличие от 8-bit или 16-bit (short) форматов, цвет и яркость данных изображений представлены в линейном цветовом пространстве.

Начало работы с MCMS

Познакомившись с основной концепцией рабочего процесса в линейном цветовом пространстве, в данном разделе мы рассмотрим основу работы с системой MCMS предоставляемую разработчиками.

Установка MCMS в качестве активной системы
  1. Откройте диалоговое окно Preferences и перейдите в раздел Color Management Обычно, MCMS активна по умолчанию для всех новых сцен, но вы можете изменить данный процесс в атриюбутах диалогового окна New Scene Options.
  2. Задайте рабочее цветовое пространство (Rendering Space) которое будет использовано для визуализации.
  3. Для большинства ситуаций, вы можете определить профиль цветового пространства для View Transform аналогично тому, которое вы будете использовать для финального изображения. Например, если проект использует коррекцию тонов на основе стандарта ACES, тогда выберите профиль пространства ACES RRT.
  4. С помощью атрибутов Input Color Space Rules создайте правила определяющие цветовые пространства по умолчанию, которые будут использованы большинством импортируемых в сцену изображений. Вы можете добавить дополнительные правила, основанные на ваших стандартах об именах файлов. Цветовое пространство, определенное правилами будет использоваться по умолчанию как базовый параметр для каждой двухмерной растровой текстуры импортируемой с помощью узла File и других узлов импорта изображений. Но вы сможете самостоятельно изменить их впоследствии.

Если вы применяете MCMS к уже существующим сценам, например созданных в ранних версиях Maya, в которых уже есть материалы, текстуры или источники света, используйте специальную функцию преобразования текстур и элементов сцены согласно правилам трансформации цвета.

Далее, мы подробнее рассмотрим важные настройки для управления цветом в некоторых настройках приложения просмотра и визуализации, которые вам, возможно, понадобится выполнить.

НА ЗАМЕТКУ. Вы не должны включать MCMS при запекании текстурных карт с помощью системы визуализации Turtle. Если вы это сделаете, отображение изображения в видовых окнах проекции будет неточным.

Добавление правил для управления цветом в импортируемых изображениях

Когда вы добавляете текстуры и другие изображения в сцену, нужно указать их цветовое пространство, если оно отличается от того, которое определено правилами для импортируемых изображений.

Отображение в сцене

Во время работы функция View Transform обеспечивает предварительный просмотр окончательных цветов в области окна проекции и редактора Render View. Однако вы можете временно отключить преобразование цвета в окне проекции или выбрать другое для выполнения диагностики или иных целей.
Для секвенций Playblast опция Apply Output Transform to Playblast применяет выбранное цветовое пространство для преобразования из Rendering Space. Обычно эта опция должна быть включена, чтобы позволить ролику быть воспроизведенным на различных устройствах и видеоплеерах, которые не применяют соответствующее преобразование вида к линейным изображениям сцены.

Визуализация сцены

Когда вы визуализируете сцену, у вас есть возможность сохранять изображение с профилем определенным Output Transform, в зависимости от того, визуализируете ли вы предварительное или финальное изображения для дальнейшей обработки, например, композитинга.

Устаревшие функции управления цветом

Узел defaultViewColorManager все еще доступен в сценах для совместимости. Но помните, что его параметры не используются.

Отображение визуализируемых изображений

Для отображения изображения в цветовом пространстве scene-linear #, используйте функцию View или Output Transform, выполнив два шага:

  • Первый шаг применяет коррекцию тонов к преобразованию цветов изображения с широким динамическим диапазоном к изображению в ограниченном диапазоне цветов от [0, 1].
  • Второй шаг, если необходимо, преобразует, основные цвета и применяет Gamma-коррекцию, если она необходима.

Трехмерные сцены стараются имитировать реальный мир в том смысле, что возможен очень широкий диапазон значений яркости. С другой стороны, устройства, используемые для отображения изображений, могут выводить ограниченный диапазон значений яркости с максимальным значением, закодированным как 1.0. Кроме того, они обычно просматриваются в условиях освещения, которые намного тусклее, чем на улице или в кадре с ярким освещением. По этой причине коррекция тонов используется для сжатия значений высокого динамического диапазона в диапазон отображения с приближенным к фотографии преобразованием, которое создает приятное, смягченное изображение. В коррекции тонов обычно используются S-образные кривые, которые повышают контраст и насыщенность, чтобы компенсировать более низкий динамический диапазон и более слабые условия просмотра.

Для отображения, простого применения gamma-коррекции недостаточно для полной подготовки изображения в пространстве scene-linear #. Без коррекции тонов значения цвета выше 1.0 остаются выше 1.0 и ограничиваются монитором.

Система управления цветом в Maya, выполняет трансформацию цвета для отображения цветов в окнах проекций, редакторе UV Editor, редакторе Hypershade и редакторе Render View, так что вы всегда можете получить аккуратное представление финального результата.

На рисунке 1.40 приведен пример отображения сцены в различных цветовых пространствах и при трансформации цветов.

img_1_40_web.png

Рис. 1.40. Пример влияния трансформации цвета на визуализируемое изображение. A – Визуализация выполнена с активным View Transform, B – View Transform отключен, изображение отображается в режиме RAW, C – Плохая компенсация за счет увеличения экспозиции при отключенной системе MCMS

Иллюстрация A демонстрирует влияние системы управления цветом и режима View Transform на отображение изображения в линейном цветовом пространстве и корректную трансформацию цветов для отображения в буфере кадров редактора Render View. Иллюстрация B отображает то же изображение, но без трансформации цвета в режиме View Transform, изображение отображено в виде оригинального RAW изображения, полученного с помощью V-Ray, а иллюстрация C демонстрирует влияние простого увеличения экспозиции, для компенсации темных участков изображения при отключенной системе MCMS. Обратите внимание на то, что хоть темные области изображения стали светлее, но мы полностью утратили светлые области изображения и детали в них. На практике, этого быть недолжно и считается тотальной ошибкой.

Совместимость с системой управления цветом предыдущих версий

Если вы создавали проект в одной из предыдущих версий, например в Maya 2015 или более ранней. То при открытии сцены, профили цветовых пространств, используемые в файлах текстур, преобразуются в соответствующее цветовое пространство, определенное новой MCMS. Для вашего удобства, в таблице 1.2 приведены все профили, которые будут преобразованы согласно новой версии MCMS.

table_1_2.png

Таблица 1.2. Профили цветовых пространств из предыдущих версий MCMS и их трансформация в профили цветовых пространств Maya 2017 и выше

Также, стоит обратить внимание на несколько отличий современной версии от предыдущих версий Maya. В Maya версии 2015 и более ранних, в Image Planes не было управления цветом. По умолчанию им назначался профиль sRGB. Для узлов IBL по умолчанию используется пространство Raw, с включенными правилами игнорирования трансформации цветового пространства. Управление цветом автоматически активируется, если оно было включено ранее. Однако вам все равно нужно установить другие предпочтения.

Ограничения управления цветом

В реализации на момент написания книги, у системы управления цветом Maya есть несколько ограничений.

  • Цветовые пространства, определенные в узле растровых текстурных карт File не будут включены при экспорте в файл формата FBX.
  • Управление цветом не применяется при запекании текстурных карт выполняемого с помощью ядра визуализации Turtle.
  • Управление цветом не работает с текстурными картами Substance.

Конфигурация и глобальные настройки MCMSЛучше всего настраивать управление цветом при создании нового проекта или сцены. Это связано с тем, что управление цветом влияет на работу элементов выбора и управления цветом и источников света, поэтому, если вы измените настройки MCMS после того, как уже применили материалы и создали источники света, в дальнейшем может потребоваться выполнить множество перенастроек.

Вы можете настроить систему управления цветом следующими путями:

  • Задав индивидуальные параметры, определив цветовое пространство для визуализации (Rendering Space), трансформации отображения изображений и видов (View Transform) по умолчанию и другие параметры. Для этого вы можете воспользоваться следующими способами:
    • Выполнить настройку вручную, используя параметры группы Color Management в диалоговом окне Preferences.
    • Используя MEL и Python, согласно командам, описанным в разделе Technical Documentation в справочной документации Maya. Описание можно найти по команде colorManagementPrefs.

Глобальные параметры Color Management используются для новых сцен, за исключением того, что задано атрибутами настроек New Scene Options (Рис. 1.41), включено ли управление цветом по умолчанию или нет. Все настройки сохраняются в файле сцены, но могут быть переопределены при открытии сцены, если вы используете политики управления цветом или задали переменную OCIO для Environment variables.

img_1_41_web.png

Рис. 1.41. Атрибут Color Management enabled в диалоговом окне New Scene Options служит для определения того, будет ли применяться MCMS при создании новых сцен

В настройках программы вы можете указать файл конфигурации OCIO для совместимости с другими приложениями, которые поддерживают стандарт и конфигурации OpenColorIO. Это определяет, какие преобразования доступны, а также значения по умолчанию, и предоставляет одну опцию для определения цветового пространства, в котором выполняется визуализация и, возможно, других настроек. Путь к файлу конфигурации сохраняется в файле сцены, но, как и другие параметры, он перезаписывается при открытии сцены, если вы используете политики или задали OCIO в качестве системной Переменной среды.
Переменная среда OCIO переопределяет путь к файлу конфигурации и его имя, которое сохраняется в сцене, и позволяет применять конфигурации, минуя глобальные настройки приложения, применяя их индивидуально к объекту или для каждого проекта или для каждой сцены.

После настройки параметров системы управления цветом вы можете сохранять и загружать политики (файлы настроек MCMS). Их можно использовать для применения определенных настроек управления цветом при создании новой сцены или открытии сохраненной сцены. Чтобы указать политики для проектов или для изображений, вы можете использовать переменную среду MAYA_COLOR_MANAGEMENT_POLICY_FILE, указав в ней путь к файлу политик MCMS.

Влияние выбранного профиля цветового пространства

Когда система управления цветом активна, и настроена, изменить цветовое пространство можно с помощью выбора профиля с помощью раскрывающегося списка, расположенного в верхней панели видового окна проекции, редактора Render View и диалогового окна Material Preview в редакторе Hypershade. На рисунке 1.42 приведен наглядный пример влияния выбора различных профилей цветовых пространств на отображение сцены в видовом окне проекции.

img_1_42_web.png

Рис. 1.42. Отображение диффузного цвета и текстурных карт в видовых окнах при использовании MCMS. На иллюстрации A приведено изображение без активной системы MCMS. Иллюстрация B демонстрирует результат работы системы MCMS и профиля sRGB, иллюстрация C – профиль Log (Logarithmic), D – профиль Rec.709

Система MCMS поддерживает работу с современным ядром аппаратной визуализации Viewport 2.0 (Maya Hardware 2.0) и работает как с OpenGL, так и DirectX версией данного ядра аппаратной визуализации. Все изменения в сцене, связанные с цветом, текстурами и источниками света, а также со специальными эффектами, будут подвергаться трансформации с помощью системы MCMS.

img_1_43_web.png

Рис. 1.43. Отображение визуализированного с помощью V-Ray for Maya изображения при использовании MCMS. На иллюстрации A приведено изображение без активной системы MCMS. Иллюстрация B демонстрирует результат работы системы MCMS и профиля sRGB, иллюстрация C – профиль Log (Logarithmic), D – профиль Rec.709

То же самое, касается редакторов Render View и Hypershade, все визуализируемые изображения и образцы материалов, будут отображаться с коррекцией цвета, выполненной с помощью MCMS. Рисунок 1.43 наглядно демонстрирует влияние трансформации цвета на визуализируемое с помощью V-Ray for Maya изображение. Стоит обратить внимание на важный момент, каждая современная система визуализации, обладает определенным набором функций для коррекции тонов (tone mapping) и управления цветом. По умолчанию Autodesk Maya использует систему визуализации Arnold renderer, которая тесно взаимосвязана с MCMS, а система V-Ray for Maya, помимо взаимосвязи с MCMS также поддерживает собственную реализацию трансформации цвета, о чем мы поговорим ниже в данной главе.

Основные параметры и инструменты MCMS

По своей сути, настройка Maya Color Management System не является сложной. Все настройки выполняются в глобальных настройках программы Maya, и могут быть экспортированы в виде XML файла, который может быть импортирован на других компьютерах и версиях Maya. В данном подразделе, мы рассмотрим основные глобальные параметры MCMS, и области их применения.

img_1_44_web.png

Рис. 1.44. Группа параметров Color Management в диалоговом окне Preferences.

Доступ к основным параметрам можно получить с помощью меню: Windows => Settings / Preferences => Preferences = Color Management

Или с помощью команд на языке MEL или Python;

Для MEL: colorManagementPrefs;
Для Python: cmds.colorManagementPrefs

Более подробную информацию о конфигурации MCMS с помощью команд на языках MEL и Python, вы можете получить из справочной документации Maya.
Если не указано иное условие, то все параметры системы управления сцены будут сохранены в файле сцены. Опираясь на личный опыт, можно посоветовать сохранять конфигурацию в отдельном файле XML, так его можно редактировать и применять на других системах, без повторной настройки всей системы в целом, что существенно экономит время при развертывании единого производственного конвейера или при переносе настроек на другие рабочие станции.
Все параметры системы управления цветом сосредоточены в группе атрибутов Color Management: Color Management Preferences.

Активация системы управления цветом, выполняется с помощью атрибута Enable Color Management. После того как система будет активирована, другие атрибуты станут доступны для выполнения точной настройки.

Атрибут Use OCIO Configuration позволяет активировать режим применения файлов конфигураций OCIO (OpenColorIO configuration file) и использовать определенные в них цветовые пространства и трансформации. Когда данный атрибут активен, первым что необходимо сделать – указать путь к файлу конфигураций OCIO. Стандартные настройки для пространства визуализации (Rendering Space) и профиля трансформаций для просмотра (View Transform) будут заменены настройками, определенными в файле конфигураций OCIO.

С помощью атрибута Use OCIO Input Color Space Rules можно определить, какие правила будут использованы для определения цветовых профилей для текстурных карт и других импортируемых в сцену изображений. Когда данный атрибут активен, в списке Input Color Space Rules будут отображены правила, декларируемые в файле конфигураций OCIO. Вы не сможете добавить другие правила, и вы не сможете изменить их порядок. Вы можете определить профиль цветового пространства для правила Default, которое используется только в том случае, если стандартное правило OCIO не указывает никакого цветового пространства для конкретного файла. Если же данный атрибут неактивен, то цветовые пространства будут назначаться согласно созданным правилам определенным списком Input Color Space Rules.

С помощью атрибута OCIO Config Path задается абсолютный путь к файлу конфигураций OpenColorIO, который будет использован, когда атрибут Use OCIO активен.

НА ЗАМЕТКУ. Если установлена переменная среда OCIO, то атрибуты Enable Color Management, и Use OCIO configuration активируются при запуске Maya, при открытии сцены и при создании новых сцен. Кроме того, путь конфигурации OCIO задается путем, заданным этой переменной.

Группа атрибутов Color Transform Preferences

Атрибут Rendering Space является одним из важнейших для системы MCMS. Данное цветовое пространство, будет использовано системой визуализации. Цветовое пространство изображений текстурных карт, добавляемых в сцену с помощью узла 2D File, будет трансформировано автоматически из присвоенного ему цветового пространства в выбранное с помощью данного атрибута цветовое пространство.

Параметр, определяемый атрибутом Rendering Space, является рабочим цветовым пространством, в котором выполняются вычисления системой визуализации. Оно также является цветовым пространством отображаемого в Render View изображения (если вы не применяете трансформацию Output Transform). Когда MCMS активна, цветовые пространства в файлах 2D-текстур и других изображений автоматически преобразуются в пространство, в котором выполняется визуализация изображения.

Всегда лучше выбирать Rendering Space заранее при создании нового проекта или сцены. Значения цвета, определенные инструментами управления цветом, включая сплошные цвета и градиенты, обрабатываются как нетрансформированные значения Rendering Space. Если вы измените, пространство визуализации позже, результирующий цвет будет другим. Это потому, что цвет, представленный набором значений, зависит от того, к каким основным цветам они относятся. Например, цвет, представленный как [0.2, 0.6, 0.4], отличается при использовании основных цветов sRGB по сравнению с основными цветами ACES2065-1.

По умолчанию в качестве Rendering Space выбран профиль scene-linear Rec 709/sRGB. Это цветовое пространство использует те же основные вариации красного, зеленого и синего цветов, что и sRGB и HDTV (Rec. 709), но с цветовыми значениями в пространстве scene-linear # (другими словами, числовые значения, которые линейно пропорциональны яркости в сцене). Это общее пространство для визуализации, используемое во многих рабочих процессах. Однако оно имеет очень ограниченную гамму, что означает, что оно может представлять только относительно небольшой диапазон цветов по сравнению с цифровым кино-материалом или отсканированным. По этой причине желательно использовать Rendering Space с более широкой гаммой, особенно при визуализации 3D-элементов, которые будут объединены с кадрами отснятыми на кинокамеру или отсканироваными с кинопленки.

Линейное цветовое пространство scene-linear DCI-P3 использует те же основные цвета, что и эталонный проектор DCI/SMPTE «P3», но опять же с линейными цветовыми значениями цветов. Это цветовое пространство имеет более широкую, но все же ограниченную гамму. Преимущество использования этого цветового пространства состоит в том, что оно может представлять все цвета, доступные на современном проекторе. Кроме того, существует небольшой риск создания цветов, не входящих в гамму проектора, что может вызвать неприятные сюрпризы, если контент в будущем будет просматриваться на устройстве с более широкой гаммой.

Цветовое пространство scene-linear Rec 2020 похоже на цветовое пространство scene-linear DCI-P3, но адоптировано для UHDTV вместо цифрового телевидения. Оно использует те же основные цвета, что и UHDTV, но с линейными значениями, и существует небольшой риск получения цветов, не охватываемых гаммой UHDTV.

Цветовое пространство Sharp RGB имеет очень широкую гамму. Оно использует основные цвета Sharp RGB предложенные Грегом Уордом в пространстве scene-linear #. Одним из его преимуществ является то, что он минимизирует смещение оттенков при различных условиях освещения.

Цветовое пространство ACEScg является частью стандарта ACES и предназначено для использования в таких операциях и задачах компьютерной графики, как композитинг и визуализация. Его диапазон точек белого, охватывает как гамму цветового пространства Rec-2020, так и гамму DCI-P3.

Цветовые пространства scene-linear CIE XYZ и ACES2065-1 являются чрезвычайно широкими цветовыми пространствами. Их преимущество в том, что они могут представлять любой возможный цвет. Их недостатком является то, что они могут легко создавать цвета вне гаммы и, кроме того, могут быть не интуитивно понятными для работы.

Если вы используете файл конфигурации OCIO, то вам будут доступны только те цветовые пространства, которые определены в файле. Если у них есть роль «rendering», то это единственная роль, которую вы можете использовать в качестве пространства визуализации.

Для трансформации цвета и текстурных карт, отображаемых в видовых окнах проекций и в редакторе Render View, используйте атрибут View Transform. Значения цвета будут автоматически преобразованы из рабочего цветового пространства в выбранное для отображения цветовое пространство. Но помните, что это цветовое пространство используется только для отображения цветов, и не влияет на цвет сохраняемого файла изображения.

Независимо от того, какое пространство отображения вы выбираете, вы можете временно выбрать другое или даже отключить функцию View Transform на панелях инструментов Render View и Viewport 2.0. Это полезно, если вы хотите быстро проверить цвет, представленный в линейном цветовом пространстве или без дополнительной трансформации.

Группа атрибутов Input Color Space Rules

Данная группа атрибутов позволяет создавать правила для автоматического назначения начальных цветовых пространств, для импортируемых в сцену изображений. Правила применяются всякий раз, когда вы выбираете файл изображения в качестве текстуры или изображения image plane.

Независимо от того, какое цветовое пространство назначено правилами, вы всегда можете изменить его для отдельных узлов с поддержкой управления цветом. К примеру, это полезно, если большинство текстурных карт имеют формат sRGB, но вы также используете материал с отсканированной кинопленки в формате DPX в качестве изображения для image plane. Помните, правила сохраняются в пользовательских настройках, но не в файле сцены.

Кнопка Reapply Rules to Scene сбрасывает цветовые пространства для находящихся в сцене изображений, которые были добавлены ранее, повторно применяя созданные правила. Это может быть полезно, если вы изменили правила или применяете новую систему управления цветом к существующей сцене, в которой она ранее не использовалась.

Правила определения цветовых пространств для импортируемых в сцену текстурных карт и изображений Image Planes позволяют упростить преобразование большого количества текстурных карт и их цветов в цветовое пространство, используемое для визуализации (Rendering Space).

img_1_45_web.png

Рис. 1.45. Группа атрибутов Input Color Space Rules и подготовленные для импорта изображений правила. Выделено правило для импорта растровых текстур в формате OpenEXR

Для того чтобы добавить правило, под списком правил щелкните по кнопке Add, и в открывшемся диалоговом окне Name Rule введите имя правила. Здесь, рекомендуется создавать более осмысленное имя правила, определющее его задачу. Так как конфигурация MCMS может перенестись на другую рабочую станцию или использоваться другими художниками на студии, то заранее проработайте имена правил и текстурных карт. Для удаления правила, просто используйте кнопку Delete.

Создав правила, их необходимо настроить согласно выбранному вами шаблону именования файлов текстурных карт. Здесь стоит обратить особое внимание на форматы изображений, назначение импортируемых изображений и цветовые пространства, в которых представлен цвет пикселей. Приведем небольшой пример списка имен файлов текстурных карт, используемых для текстурирования модели.

character_model_albedo-color_sRGB.tif
character_model_specular-color_sRGB.tif
character_model_displacement_Linear.exr
character_model_bump_sRGB.tif
character_model_AO_16bit_sRGB.tif

В приведенном выше списке видно, что диффузный цвет задает текстурная карта, содержащая в имени *_albedo-color_sRGB*, это означает, что правилу можно указать, что все текстуры с именем, в котором содержится данный постфикс, должны быть преобразованы в цветовое пространство визуализации из цветового пространства sRGB. Само же цветовое пространство, из которого производится трансформация цвета, выбирается с помощью раскрывающегося списка Input Color Space, расположенного в группе атрибутов Rule Conditions. С помощью раскрывающегося списка Image Extension выбирается формат графических файлов, к которому относится данное правило, отмечу, что может быть создано несколько правил, которые содержат одно условие, но используются различные форматы файлов, например JPEG, TIFF, PNG, EXR и т.д.

Также вы можете использовать все правила поиска, например если перед постфиксом идет набор символов, подробней описывающих текстурную карту, то напрямую система правил может не найти его, в то же время, если перед постфиксом поставить символ звездочки (*), то все символы до символа после звездочки в правиле, будут исключены из поиска.

Префикс и постфикс, определяемые для файлов текстурных карт, записываются в текстовом поле Image Name Pattern. Выбрав правило и указав префиксы и постфиксы, с помощью раскрывающегося списка Input Color Space, выберите цветовое пространство, которое будет использовано для преобразования цвета импортируемого в сцену изображения. Кнопки Up и Down, находящихся в верхней области списка правил, позволяют перемещать правила по списку, расставляя их по приоритету.

Кнопка Reapply Rules to Scene позволяет быстро преобразовать все текстурные карты и изображения в сцене, согласно созданным правилам. Это удобно, когда вы вносите кардинальные изменения в систему управления цветом и необходимо избежать ошибок в трансформации цвета.

Группа атрибутов Output Color Transform Preferences

Процесс визуализации затрагивает большое количество областей, в той или иной мере связанных с получением визуально приемлемого изображения. Это и визуализация в видовых окнах и с помощью ядра аппаратной визуализации Maya Hardware 2.0 и визуализация с помощью программных решений для фотореалистичной визуализации, на подобии V-Ray for Maya или Arnold renderer.

Так как изображения формируемые ядром визуализации впоследствии будут сохранены на жесткий диск или просмотрены в редакторе Render View или с помощью специального программного обеспечения, их необходимо подготовить для отображения с корректным представлением цветов. В начале раздела об MCMS мы говорили, что просмотр и сохранение изображения подразумевает обратную трансформацию цвета из линейного цветового пространства в нелинейное. Т.е. нам необходимо применить обратную gamma-коррекцию и назначить соответствующий профиль.

В группе атрибутов Output Color Transform Preferences представлены атрибуты для настройки цветовых пространств, которые будут использованы для трансформации цвета в видовых окнах проекций и редакторе Render View и при сохранении изображения на жесткий диск.

Атрибут Apply Output Transform to Render позволяет выбрать профиль цветового пространства, который будет применен к изображению, сохраняемому на жесткий диск компьютера. Так, с помощью атрибута Transform Type выбирается профиль цветового пространства доступный в системе MCMS – режим Color Space Conversion, или режим View Transform, используемый для трансформации цвета изображения в видовых конах и редакторе Render View. Применение режима View Transform для атрибутов Apply Output Transform to Renderer и Apply Output Transform to Playblast, применят к изображению профиль цветового пространства определенного атрибутом View Transform. А применение режима Color Space Conversion предоставляет возможность индивидуально настроить цветовое пространство, как для визуализируемого изображения, так и для секвенции кадров, формируемых с помощью инструмента Playblast.

К этому моменту стоит отнестись с особым вниманием, так как от него зависит то, как будут представлены цвета в изображении, и впоследствии отображены на устройстве просмотра и на этапе композитинга.

Если атрибут Apply Output Transform to Renderer активен, и выбрано определенное цветовое пространство, то все изображения, которые будут сохранены на жестком диске, будут подвергнуты трансформации цвета из линейного цветового пространства, в определенное данным атрибутом пространство.

Поэтому, если вы планируете сохранять изображение в формате с линейным цветовым пространством, таком как OpenEXR, TIFF или HDRI, то рекомендуется отключить данный атрибут, иначе, к данному изображению будет применено цветовое пространство, которое будет выполнять обратную трансформацию. При открытии изображения в стороннем редакторе, например в Adobe Photoshop CC, к линейному изображению с уже примененным профилем для коррекции, будет применена повторная трансформация цветового пространства, что приведет к повышенной яркости в светлых участках и некорректной интерпретации цветов в целом.

img_1_46_web.png

Рис. 1.46. Пример отображения изображения в приложении mrViewer, иллюстрация A – цветовое пространство scene-linear Rec 709/sRGB, B – трансформация цвета в цветовое пространство sRGB, C – дважды примененное цветовое пространство sRGB, к линейному изображению с записанной коррекцией цветов и гаммы

Рисунок 1.46 наглядно демонстрирует пример ошибки назначения цветового пространства sRGB дважды к одному изображению. Данное изображение было сохранено дважды, как в оригинальном линейном цветовом пространстве scene-linear Rec 709/sRGB, так и с профилем цветового пространства sRGB. Но sRGB изображение было сохранено в том же линейном формате OpenEXR, и при открытии данного изображения в приложении для просмотра, мы получили повторное применение трансформации цветового пространства, что привело к некорректному отображению цветов.

Если вам все же необходимо сохранить изображение с трансформацией цветового пространства, воспользуйтесь редактором Render View и, выбрив в меню File => Save Image…, а сохранение изображения, переключите в режим Save Color-Managed Image, и выберите один из стандартных форматов, такие как TIFF, JPEG, PNG и т.п. Но для последующей дополнительной обработки, всегда используйте линейное цветовое пространство (режим Save Raw Image) и формат изображений, поддерживающий 32-bit floating point или 16-bit half float тип данных.

В случае подготовки роликов Playblast, система MCMS может быть использована совместно с Maya Viewport 2.0 и Maya Hardware 2.0. Если используются аппаратные решения для затенения, например шейдеры DirectX или GLSL, то материалы на их основе и текстурные карты, также могут быть хорошо представлены с помощью трансформации цвета с помощью MCMS. Принцип применения цветовых пространств для роликов Playblast не отличается от принципов применения таковых для визуализируемого с помощью системы визуализации изображения.

img_1_47_web.png

Рис. 1.47. Группы атрибутов Transform Directory/LUT Path, UI Settings, Floating Point Render Target, Export or Load Color Management Preferences from XML File

Группа атрибутов Transform Directory/LUT Path

Группа содержит атрибут User Transform/LUT Directory Path (Рис. 1.47). Данный атрибут позволяет задать путь к сохранененным пользовательским профилям для трансформации цвета. Данный путь должен быть всегда связан с существующей директорией. Если вы не хотите загружать какие-либо пользовательские трансформации, введите путь к пустой директории.

По умолчанию, данному атрибуту присвоен следующий путь:

$MAYA_APP_DIR/synColor/Shared/

Где переменная $MAYA_APP_DIR задает путь к директории, в которой сохраняются настройки программы и отчеты различных модулей программы.

Группа атрибутов UI Settings

Это глобальная опция, которая сохраняется в настройках самой системы MCMS, а не в файле сцены. Так как при работе над материалами и процедурными текстурами, приходится прибегать к оценке выбранного цвета, то все цвета должны быть представлены в значениях и представлении как цветового пространства scene-linear #, так и после трансформации в желаемое цветовое пространство.

Атрибут Show Color Managed Pots активирует применение MCMS для инструментов управления цветом, включая сплошные цвета (solid colors) и градиенты (ramps) (Рис. 1.48). Вы также можете отключить или включить данную функцию с помощью меню в редакторе атрибутов, выбрав Show => Show Color Managed Pots.

img_1_48_web.png

Рис. 1.48. Пример влияния атрибута Show Color Managed Pots на образцы цвета. Слева – атрибут отключен, справа – атрибут включен

Помимо образцов цвета и отображения градиентов, система MCMS также оказывает влияние на работу инструмента Color Picker. Когда открыто диалоговое окно Color Picker, в нем доступна функция Color Management, которая трансформирует цвета с помощью выбранного в раскрывающемся списке Mixing Color Space профиля цветового пространства.

img_1_49_web.png

Рис. 1.49. Пример влияния атрибута Color Management на цвет в Color Picker. Слева – атрибут отключен, справа – атрибут включен, выбран профиль Output – Rec.709

Стоит обратить внимание на значения цвета, определяемые с помощью атрибутов R, G и B, или H, S, V. На рисунке 1.49 приведен пример, величины для значений RGB. Без трансформации цвета, значения цвета R: 1.00, G: 0.188, B: 0.00. После того, как управление цветом стало активным, значения цвета стали следующими: R: 0.942, G: 0.339, B: 0.00.

Группа атрибутов Floating Point Render Target

Отображает значения с плавающей точкой во Viewport 2.0 вместо целочисленных значений. Эта опция также доступна в окне параметров ядра Viewport 2.0.
Чтобы правильно отображать и выбирать цвета в видовом окне проекции, когда включено управление цветом, этот атрибут также должен быть включен, а для атрибута Format должно быть установлено значение R32G32B32A32_FLOAT.

Если вы выберете другие настройки, то вы можете увидеть цвета в ограниченном диапазоне, полосы и другие артефакты в видовом окне проекции. Кроме того, использование инструмента «Пипетка» для выбора цвета в видовом окне проекции может привести к пробам с неправильными значениями цвета (Рис. 1.50).

img_1_50_web.png

Рис. 1.50. Пример влияния выбранного режима для атрибута Format в свойствах Viewport 2.0 на образец цвета, взятого с помощью инструмента Eyedropper.

Обратите внимание на приведенное изображение. Оно наглядно демонстрирует описанное выше предостережение. В область центра Солнца, на изображении, был наведен курсор с инструментом Eyedropper. В 16-bit Floating Point режиме, было получено значение равное R: 16.292, G: 16.292, B: 16.292. Но если выбран режим 32-bit Floating Point, то на пробе выбраны следующие значения R: 3.9922, G: 3.9922, B: 3.9922. Как раз значение, полученное в режиме 32-bit FP, является верным, и будет правильно интерпретировано инструментом Color Picker.

Группа атрибутов Export or Load Color Management Preferences from XML File

Так как новая система управления цветом подразумевает применение на крупных производствах, ее настройки могут быть сохранены в отдельном файле формата XML и импортированы на других рабочих станциях и экземплярах Maya.

Для сохранения настроек системы MCMS, служит кнопка Export CM Pref. Выберите директорию, куда вы хотите сохранить файл конфигураций и выполните сохранение. Для импорта настроек служит кнопка Import Policy.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<ColorManagement version="1.4">
    <Parameter name="OCIOConfigFile" value="" />
    <Parameter name="OCIORulesEnabled" value="true" />
    <Parameter name="applyPlayblastOutputTransform" value="true" />
    <Parameter name="isApplyOutputTransformEnabled" value="false" />
    <Parameter name="isCMEnabled" value="true" />
    <Parameter name="isOCIOEnabled" value="false" />
    <Parameter name="outputTransform" value="Rec 709 gamma" />
    <Parameter name="outputTransformUseViewTransform" value="false" />
    <Parameter name="playblastOutputTransform" value="Rec 709 gamma" />
    <Parameter name="playblastOutputTransformUseViewTransform" value="true" />
    <Parameter name="renderingSpace" value="scene-linear Rec 709/sRGB" />
    <Parameter value="<_?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<rules version="1.0">
<default colorSpace="sRGB"/>
<FilePathRule name="HDR" extension="hdr" pattern="*" colorSpace="Raw" />
<FilePathRule name="HDR_Environments" extension="hdr" pattern="environ_*" colorSpace="Raw" />
<FilePathRule name="EXR_Color" extension="jpg" pattern="*_color*" colorSpace="Raw" />
<FilePathRule name="EXR_Displacements" extension="exr" pattern="*_displacement*" colorSpace="Raw" />
<FilePathRule name="TIFF_StdColor" extension="tif" pattern="*_color*" colorSpace="sRGB" />
<FilePathRule name="JPG_StdColor" extension="jpg" pattern="*_color*" colorSpace="sRGB" />
</rules>" name="userRules"/>
    <Parameter name="userTransformPath" value="C:/Users/Dmitry/Documents/maya/synColor/Shared/" />
    <Parameter name="viewTransform" value="Rec 709 gamma" />
</ColorManagement>

Представленном выше листинге приведен пример файла конфигураций MCMS в формате XML. Так как формат XML является одним из самых распространенных среди представления данных, все настройки MCMS представлены в виде определенных тегов, которые определяются Maya и изменяют согласно определённым ими свойствам настройки программы.

<ColorManagement version="1.4"> – данный тэг определяет версию MCMS. Так, для Maya 2017 используется версия 1.4, а для Maya 2018 используется версия 1.5.

Список тэгов <Parameter name=… /> задает один из параметров MCMS, заданный в настройках программы. Путь к пользовательским профилям трансформации цвета, определяется тэгом <Parameter name="userTransformPath" … />.

Редактируя созданный с помощью экспорта файл, вы можете быстро отредактировать конфигурации, и если они используется на нескольких компьютерах, файл будет загружен вновь при следующем запуске программы.

На первый взгляд система управления цветом в Maya может показаться сложной, но на самом деле ее можно сконфигурировать один раз и далее она будет выполнять свои задачи согласно заданным правилам, а в случае некорректных действий, они могут быть просто изменены вручную.

Управление цветом в V-Ray for Maya

Система визуализации V-Ray for Maya поддерживает интеграцию с MCMS, а также предоставляет собственные инструменты для трансформации цвета в цветовое пространство визуализации. При просмотре изображений с помощью V-Ray Frame Buffer, автоматически производится обратная трансформация цвета из линейного цветового пространства в нелинейное цветовое пространство, по умолчанию – sRGB.

Переопределение цветового пространства для текстурных карт, выполняется с помощью редактора атрибутов. Выделив узел 2D File, в меню редактора атрибутов выберите Attributes => VRay => Texture input gamma

Атрибуты V-Ray будут добавлены в качестве дополнительных атрибутов в специализированном свитке Extra VRay Attributes (Рис. 1.51), а также могут быть отображены в свитке Extra Attributes.

img_1_51_web.png

Рис. 1.51. Атрибуты V-Ray для трансформации цветового пространства текстурной карты из нелинейного в линейное цветовое пространство

Атрибут Enable input texture correction активирует трансформацию цвета текстурной карты. Для корректной работы и исключения возможных ошибок рекомендуется отключать применение правил определенных MCMS. Для этого просто установите флажок напротив атриубта Ignore Color Space File Rules, в свитке File Attributes и система управления цветом Maya не будет оказывать влияния на текстуру. Но при активации трансформации средствами V-Ray, будет активирован механизм, используемый в ядре визуализации V-Ray.

Атрибут Color Space позволяет выбрать цветовое пространство используемое для преобразования цветового пространства текстурной карты в линейное цветовое пространство визуализации. Система визуализации V-Ray по умолчанию предоставляет следующие цветовые пространства: Linear, Gamma и sRGB.

При выборе цветового пространства Gamma, становится активным атрибут Texture input gamma. С помощью данного атрибута, задается значение Gamma текстурной карты, данное значение будет применено для gamma-коррекции изображения, но при этом, само цветовое пространство будет сохранено без преобразования. Т.е. если у изображения цветовое пространство sRGB, в котором по умолчанию gamma равна 2.2 – 2.4, то при значении 2.2 или 2.4 хаданному атрибуту Gamma, то gamma цветового пространства sRGB будет поделена на введенную величину, к примеру, стремиться к единице (2.2/2.2=1.0).

Коррекция цвета и тона в V-Ray for Maya

Одним из важнейших вопросов, которые задают многие начинающие художники, является вопрос, посвященный правильной коррекции тонов и цвета в V-Ray. Сейчас в V-Ray уже многие параметры выставлены на оптимальные настройки, и пользователю требуется прикладывать минимальные усилия для достижения оптимального качества изображения.

Управление коррекцией цвета и тонов в V-Ray, выполняются в диалоговом окне Render Settings, во вкладке VRay, в свитке Color mapping (Рис. 1.52).

img_1_52_web.png

Рис. 1.52. Свиток Color mapping в диалоговом окне Render Settings

Некоторые атрибуты оставлены здесь для совместимости, а некоторые выбраны по умолчанию, так как являются стандартом и используются в большинстве задач связанных с визуализацией.

Выбор типа коррекции цвета и тонов выполняется с помощью атрибута Type. В V-Ray возможно применять следующие типы:

  • Reinhard – Выполняет смешивание между цветами в экспоненциальном стиле и линейным. Чтобы задать силу смешивания, используйте атрибут Burn Value.
  • Linear multiply – выполняет простое преумножение итоговых цветов изображения на основе их яркости без применения каких-либо изменений.
  • Exponential – данный режим повышает насыщенность цветов в зависимости от их яркости. Это может быть полезно для предотвращения «выгорания» в очень ярких местах (например, вокруг источников света). Этот режим ограничивает цвета, поэтому результирующие значения не превышают 255 (или 1, в значениях с плавающей точкой).
  • HSV exponential – аналогичен режиму Exponential, но сохраняет оттенки и насыщенность цветов вместо того, чтобы сместить цвет в сторону белого.
  • Intensity exponential – данный режим также аналогичен режиму Exponential, но сохраняет соотношение компонент цвета RGB; влияет только на интенсивность цветов.
  • Gamma correction – данный режим применяет gamma-кривую к цветам визуализируемого изображения. В этом случае атрибут Dark multiplier является общим множителем для цветов до того, как они будут скорректированы с помощью величины гамма, а Brightness multiplier задает обратное значение гаммы (например, для гаммы 2.2 множитель яркости должен быть 0.4545).
  • Intensity gamma – применяет gamma-кривую к интенсивности цветов вместо каждого канала (R, G, B) независимо.

img_1_53_web.png

Рис. 1.53. Примеры визуализации изображений с различными типами коррекции цветов и тонов. A – Rainhard, B – Linear multiply, C – Exponential, D – HSV exponential, E – Intensity exponential, H – Gamma correction, G – Intensity gamma.

На рисунке 1.53 приведены примеры визуализации сцены с различными типами коррекции тонов и цвета. Особое внимание рекомендуется уделить областям, в которых проявляются отражения источников света и других объектов, а также смягчается контрастность при затухании света на расстоянии, минуя ярко-выраженное пятно вблизи источников света.

На практике рекомендуется использовать тип коррекции Reinhard, но с небольшими коррекциями в настройках. Рекомендуется немного понижать значение Multiplier и Burn Value для компенсации высокой яркости в областях бликов и отражений (Рис. 1.54).

img_1_54_web.png

Рис. 1.54. Примеры визуализации изображения с различными конфигурациями параметров Multiplier и Burn Value. A – Multiplier = 1.0, Burn Value = 1.0; B - Multiplier = 0.35, Burn Value = 1.0; C - Multiplier = 1.0, Burn Value = 0.35.

Настройка основных параметров коррекции тонов и цвета немного отличается и зависит от выбранного режима. Описываемые ниже атрибуты используются для настройки режима Reinhard.

Multiplier – Является общим множителем, когда коррекция тонов и цвета установлена в режим Reinhard.

Burn Value – регулирует сочетание отображения между линейным и экспоненциальным стилями для режима Reinhard. Если значение атрибута Burn Value равно 1.0, результатом является линейная коррекция цветов; если значение записи равно 0.0, результатом является экспоненциальная коррекция цветов.
Dark multiplier – контролирует преумножение темных цветов. Данный атрибут становится доступен при выборе других режимов коррекции тонов и цветов.
Bright multiplier – контролирует преумножение светлых цветов. Данный атрибут также становится доступен при выборе других режимов коррекции тонов и цветов.

Gamma – управляет gamma-коррекцией для визуализируемого изображения независимо от режима коррекции тонов и цветов. Обратите внимание, что здесь значение является обратным значению, используемому для типа коррекции цвета Gamma correction. Например, чтобы скорректировать цвет изображения для гаммы дисплея равной 2.2, вы можете просто задать атрибуту Gamma величину 2.2.

Affect background – Если этот атрибут активен, коррекция тонов и цветов не повлияет на цвет, формируемый фоном сцены (background).

Mode – определяет, записываются ли в окончательное изображение результат коррекции тонов и цвета и/или результат коррекции величины гаммы. Эта опция заменяет опцию Don't affect colors (adaptation only) из предыдущих версий V-Ray. Для работы вам предоставляется несколько режимов:

  • Color mapping only, no gamma – коррекция тонов и цветов записывается в визуализируемое изображение, но без учета gamma-коррекции. Этот режим используется по умолчанию. V-Ray все равно продолжит выборку изображения, как если бы применялись как коррекция цвета, так и гаммы, но будет применять только коррекцию цвета (Linear, Reinhard и т. д.) к конечному результату.
  • Color mapping and gamma – коррекция тонов и цвета и gamma-коррекция записываются в окончательное изображение. Это соответствует отключению опции Don't affect colors, adaptation only, доступной в предыдущих версиях V-Ray.
  • Don't affect colors, only adaptation – ни коррекция тонов и цветов, ни гамма изображения не утрачиваются в конечном изображении. Тем не менее, V-Ray продолжит все необходимые вычисления, как будто применяются коррекция тонов и цветов и гаммы (например, уровни шума будут соответствующим образом скорректированы). Это может быть полезно, например, в таком случае, если вы знаете, что позже примените некоторую коррекцию цвета к изображению, но хотите сохранить сам результат визуализации в линейном пространстве для последующего композитинга. Это соответствует доступной в предыдущих версиях V-Ray опции Don't affect colors, adaptation only.

Clamp output – когда этот атрибут активен цвета будут зафиксированы после коррекции тонов и цветов. Это может быть полезно для сглаживания очень ярких источников света или частей изображений в формате HDR.

Clamp level – определяет уровень, на котором компоненты цвета будут ограничены. Этот атрибут доступен только в том случае, если активен атрибут Clamp output.

Трансформация цвета в V-Ray Frame Buffer

Буфер кадров V-Ray является основным инструментом для отображения изображений получаемых в процессе визуализации сцены с помошью V-Ray for Maya. Конечно, вы можете использовать и стандартный редактор Render View, но функциональность V-Ray Frame Buffer позволяет решать больше задач связанных как с коррекцией изображения, так и с отображением дополнительных элементов изображения и многое другое.

img_1_55_web.png

Рис. 1.55. Свитки LUT, OCIO и ICC в V-Ray Frame Buffer

Доступ к свиткам управления профилями цветовых пространств выполняется с помощью панели Corrections Controls.

Свиток LUT позволяет выбрать и загрузить файл трансформации цвета в формате *.cube. Данный файл может быть получен с помощью системы коррекции цвета или композитинга, такой как DaVinci Resolve, Autodesk Lustre и других. Специальный атрибут Convert To Log Space Before Applying LUT выполняет специальную функцию предварительного преобразования линейного цветового пространства, в котором выполнялась визуализация в логарифмическое цветовое пространство (Logarithmic), а затем к изображению в логарифмическом цветовом пространстве будет применена трансформация цветов на основе загруженного в VFB файла *.cube.

Если в рабочем процессе используется OpenColorIO, то в VFB может быть импортирован файл конфигурации OCIO и выбран желаемый профиль цветового пространства, в которое должны быть трансформированы цвета изображения. За работу с OCIO в VFB отвечает свиток OCIO. С помощью кнопки Load вы можете выбрать и загрузить файл конфигураций OCIO. С помощью кнопки Clear выполняется удаление связи с файлом конфигурации OCIO и отмена трансформации цвета изображения. Раскрывающийся список Input Colorspace позволяет выбрать профиль цветового пространства, в котором выполнена визуализация изображения. Если в MCMS в качестве Rendering Space выбран профиль пространства ACEScg, то в данном раскрывающемся списке необходимо также выбрать данное цветовое пространство. С помощью списка Display выбирается устройство, на котором отображается VFB с изображением. Все устройства, на которых вы хотите отображать изображение, могут быть описаны в файле конфигураций OCIO. Для определения целевого цветового пространства служит список View Transform, с помощью данного списка выбирается профиль цветового пространства, в которое должны быть преобразованы цвета изображения.

Свиток ICC позволяет применить к изображению профиль ICC, чтобы он соответствовал отображаемому в Adobe Photoshop изображению. Эти профили применяются только при просмотре изображения в VFB. Он не применяется, когда изображение будет сохранено в файле на жестком диске.

Кнопки Load и Clear позволяют выбрать и загрузить файл *.icc или очистить путь к файлу и восстановить изображение. С помощью раскрывающегося списка Rendering Intent выбирается метод трансформации цвета из линейного цветового пространства или из выбранного вами нелинейного цветового пространства в определяемое ICC профилем цветовое пространство. Механизм, реализованный в VFB, поддерживает следующие методы трансформации: Perceptual, Relative Colorimetric, Saturation и Absolute Colorimetric. Все основные методы трансформации цвета описаны в таблице 1.1, выше в данной главе. Параметр Black Point Compensation позволяет активировать применение корректирующего метода между максимальными уровнями черного в изображении и возможностями отображать черный цвет на различных устройствах.

Разобравшись в основных инструментах Maya Color Management System и принципах реализации трансформации цвета из нелинейного цветового пространства в линейное цветовое пространство, и обратно. Но работа с изображением рамками прилоежния Maya не ограничивается, далее следует доработка изображения в редакторах для композитинга, видеомонтажа и цифрового рисования. Во второй части данной главы рассмотрены основные инструменты для управления цветом в DaVinci Resolve, NUKE и Adobe Photoshop CC.


ВТОРАЯ ЧАСТЬ


Список литературы и иллюстрации

Adobe Photoshop CC User Guide (English). Color Settings
ADOBE PHOTOSHOP HELP

Adobe Photoshop CC User Guide (Russian). Настройки цвета
ADOBE PHOTOSHOP HELP (RUSSIAN)

Иллбстрация к рисунку 1.2.

File:Schematic diagram of human eye multilingual.svg
WIKIPEDIA IMAGES LIBRARY

Описание:

1. Lens, 2. Zonule of Zinn or Ciliary zonule, 3. Posterior chamber and 4. Anterior chamber with 5. Aqueous humour flow; 6. Pupil, 7. Corneosclera or Fibrous tunic with 8. Cornea, 9. Trabecular meshwork and Schlemm's canal. 10. Corneal limbus and 11. Sclera; 12. Conjunctiva, 13. Uvea with 14. Iris, 15. Ciliary body (with a: pars plicata and b: pars plana) and 16. Choroid); 17. Ora serrata, 18. Vitreous humor with 19. Hyaloid canal/(old artery), 20. Retina with 21. Macula or macula lutea, 22. Fovea and 23 Optic disc → blind spot. 24. Optical axis of the eye. 25. Axis of eye. 26. Optic nerve with 27. Dural sheath, 28. Tenon's capsule or bulbar sheath, 29. Tendon. 30. Anterior segment, 31. Posterior segment. 32. Ophthalmic artery, 33. Artery and central retinal vein → 36. Blood vessels of the retina; Ciliary arteries (34. Short posterior ones, 35. Long posterior ones and 37. Anterior ones). 38. Lacrimal artery, 39. Ophthalmic vein, 40. Vorticose vein. 41. Ethmoid bone, 42. Medial rectus muscle, 43. Lateral rectus muscle, 44. Sphenoid bone.

Human eye. From Wikipedia, the free encyclopedia.
WIKIPEDIA IMAGES LIBRARY

CIELUV
https://en.wikipedia.org/wiki/CIELUV

CIE 1931 color space
https://en.wikipedia.org/wiki/CIE_1931_color_space

Autodesk Maya 2017 on-line help. Rendering => Color Management
AUTODESK MAYA ON-LINE HELP

Домасев М.В., Гнатюк С.П. Цвет, управление цветом, цветовые расчеты и измерения. Спб.: - Питер, 2009. – 224 с.: ил. – (Серия «Учебный курс»). ISBN 978-5-388-00341-6.

ACES Documentation
OSCAR SCIENCE AND TECH

TB-2014-001 : Academy Color Encoding System (ACES) Documentation Guide
http://j.mp/TB-2014-001

TB-2014-002 : Academy Color Encoding System (ACES) Version 1.0 User Experience Guidelines
http://j.mp/TB-2014-002

ACES2065-1

TB-2014-004 : Informative Notes on SMPTE ST 2065-1 – Academy Color Encoding Specification (ACES)
http://j.mp/TB-2014-004

S-2014-003 : ACEScc — A Logarithmic Encoding of ACES Data for use within Color Grading Systems
http://j.mp/S-2014-003

S-2014-004 : ACEScg — A Working Space for CGI Render and Compositing
http://j.mp/S-2014-004

771 0 850 7
9
2019-06-25
ребята, там что-то больно много всего.. может кто в 2х словах сказать что там? там как бы и не колористика.. какие-то графики..
2019-06-25
[club8938191|Render.ru — компьютерная графика CG и анимация], спасибо..придется читать)))
2019-06-25
Вроде бы на русском языке написано и кажется, что понятно, но ничего не понятно🤪
2019-06-25
Анастасия СдобниковаВроде бы на русском языке написано и кажется, что понятно, но ничего не понятно🤪
Со временем разберетесь, я тоже далеко не с первого разу все понял ))))
2019-06-26
Эта статья мусор, удаляйте.
2019-06-26
Anastasia, точно сказано 😅
2019-06-27
Юрий Романюк (Romanyuk)Эта статья мусор, удаляйте.

Точно, можно удалять? Вот откуда столько самомнения у людей :-(
2019-06-29
Юрий Романюк (Romanyuk)Эта статья мусор, удаляйте.

Такие сообщения крайне желательно аргументировать.
2019-07-01
оглавление бы не помешало
RENDER.RU