Правильное ISO для видео — все не так просто, как кажется. Часть 2

В первой части статьи мы прояснили 3 момента:

Теперь давайте разберем, как ведет себя ISO при съемке в LOG и RAW.

В отношении нативного ISO важно отметить, что заявление про «самый высокий динамический диапазон» верно только при условии, что вы снимаете в самом плоском профиле LOG, доступном на вашей камере. Сенсор камеры регистрирует свет линейно: чем больше света, тем больше информации. Но нам не нужно, чтобы подавляющую часть файла занимала информация из самых светлых участков, ведь человеческий глаз лучше всего различает средние тона. Поэтому камера преобразовывает линейную гамму в логарифмическую, изогнув верхнюю и нижнюю части графика. Таким образом, информация в контейнере (файле) может быть равномерно распределена между ступенями динамического диапазона. В тенях будет примерно столько же информации, сколько в светлых участках. В этом весь смысл логарифмической гаммы – впихнуть в файл максимальный динамический диапазон. Но это не всегда хорошо (особенно если у вас крошечный 8-битный контейнер) и не всегда нужно, о чем позже.

Вы, вероятно, видели такие диаграммы. Они показывают распределение информации в LOG изображении между светлыми и темными участками. Ось в середине — нейтральный серый цвет, который соответствует 18% серой карте. Теперь внимание. Когда вы повышаете усиление, вы теряете информацию в тенях из-за увеличения шума. Но при этом вы не получаете никаких дополнительных ступеней экспозиции в светлых участках. Наоборот, светлые участки теперь обрезаются раньше, ведь потолок остался прежним, а сигнал стал выше. Если вы обрежете блики усилением — они пропали.

Повторюсь: если вы снимаете в формате LOG, использование нативного ISO имеет первостепенное значение. Настолько, что если вы вообще трогаете ISO, то это означает, что вы режете динамический диапазон. А если вас не так волнует динамический диапазон, как общая яркость изображения, то зачем вообще снимать в LOG? Честно — в таком случае съемка в стандартном профиле становится лучшим вариантом. Ведь стандартный профиль берет линейные данные прямо с сенсора, до применения логарифмической функции, то есть контейнер файла будет заполнен информацией более рационально. Больше света – больше информации. Запомните: кривая гаммы не влияет на размер контейнера, она лишь определяет, как он будет заполняться.

Кривая LOG профиля вашей камеры и ее нативное ISO взаимосвязаны, они устанавливаются по отношению друг к другу так, чтобы захватить максимум информации и в тенях, и в светлых участках при нейтральной экспозиции по серой карте. Например, для S-Log 3 нейтральный серый приходится на 41%.

Но динамический диапазон снимаемой сцены далеко не всегда выходит за рамки ДД LOG профиля. В этом случае LOG подбрасывает нам свинью — в нашем файле оказываются «пустые полки». Скажем, в файле 10 полок, а заполнены у нас только полки 2-7. В этом случае лучше экспонировать с запасом, ведь мы уже знаем, что нижние две полки всегда заняты шумом. Нужно дать больше света на сенсор и "переложить" информацию на пару полок выше.

Вот почему вы, возможно, слышали все эти советы про «экспонировать вправо» по гистограмме. Для видео это должно называться «экспонировать вверх», так как мы смотрим на осциллограмму. Это означает, что ваше логарифмическое изображение должно быть выше шумового порога, чтобы записать самый чистый сигнал.

Но вот проблема – наша сцена в низком ключе теперь не выглядит темной на мониторе, а мы хотим темную сцену. Что делать? Очень просто. Загрузите в ваш внешний монитор проявочные 3D LUT с заниженной экспозицией (их очень легко сделать самостоятельно). Допустим, имейте три версии LUT: 0EV, -1EV и -2EV. Хотите переэкпонировать ваш LOG на одну ступень? Смотрите на сцену через -1EV LUT. Аналогичную функцию выполняет EI, о чем речь пойдет ниже.

После съемки вы можете откорректировать экспозицию на посте. Главное – понизить её ДО применения LUT или преобразования гаммы. Опять же, потому что LUT и преобразователи гаммы ожидают, что вы правильно выставили экспозицию по серой карте для вашей конкретной гаммы LOG. Таким образом, вы получите чистое изображение с правильной экспозицией в финальной гамме REC709.

В топовых кинокамерах, таких как ARRI Alexa, вы даже не можете контролировать усиление. Alexa всегда снимает в нативном ISO. Этого и следовало ожидать, потому что для настоящей кинокамеры динамический диапазон превыше всего. Если снимаешь в RAW — то же самое, усиления нет, регулировки ISO нет. Но это касается только истинных форматов RAW, которые записывают данные прямиком с сенсора. Некоторые камеры, например из линейки Cinema EOS от Canon, применяют усиление раньше в цепочке обработки изображения, поэтому их Canon RAW Light имеет запеченное в файл усиление (это легко проверить). Но в большинстве форматов RAW, таких как R3D, ISO записывается только как метаданные, а усиление всегда равно 0 дБ.

Регулировка ISO теперь влияет только на изображение на вашем мониторе, но не на то, которое записывается на карту памяти. Называть это ISO — некорректно. ARRI и Sony используют для этой цели термин «индекс экспозиции» – EI. EI регулирует только яркость просмотрового LUT на вашем мониторе. Например, если вы снимаете с исходным ISO 800, но ваш EI установлен на 1600, вы, по сути, говорите своей камере — покажите мне изображение, как будто моя экспозиция выше на одну ступень. EI — это инструмент мониторинга, предназначенный для того, чтобы буквально обмануть себя, заставив недоэкспонировать или, что куда полезнее, переэкспонировать ваше изображение. Ровно также, как LUT с заниженной экспозицией, это инструмент перераспределения динамического диапазона. Но EI не влияет на то, что записывается на карту. Камера всегда пишет в нативном ISO.

EI — это целая тема сама по себе, заслуживающая отдельного поста (намёк на донат ;-)

«Хорошо, чувак, — можете сказать вы, — это все очень познавательно, но мне завтра снимать свадьбу в темном ресторане на бюджетную беззеркалку, и мне нужно увеличить ISO, так что мне теперь делать?» Что ж, иногда так бывает. Но тогда нам нужно серьезно поговорить о шумоподавлении. LOG и шум совсем не дружат друг с другом. Любые артефакты, записанные в LOG, значительно усиливаются при преобразовании в REC709 в постобработке. (Потому что каждая ступень контейнера более сжата, помните?) При съемке в режиме LOG вам нужно отключить все встроенные в камеру режимы шумоподавления и оставаться выше шумового порога на осциллограмме. Только так вы получите самый чистый негатив с камеры для постобработки.

Но если вы увеличиваете ISO, и сигнал смешивается с шумом, то финализация изображения внутри камеры становится более оптимальным вариантом. Лучше позволить камере сделать всю работу по шумоподавлению и интерпретации цвета и выдать вам законченное изображение, чем тщетно пытаться спасти убитый LOG на посте.

Дело в том, что производители камер очень хорошо знают свои сенсоры, они могут точно настроить шумоподавление в соответствии с особенностями и паттернами шума на каждом уровне усиления. А поскольку шум связан не только с яркостью, но и с цветностью, это означает, что информация о цвете также искажается при усилении. А мы работаем с сенсорами с фильтром Байера (Bayer pattern), так что информация о цвете изначально неполная, камера много чего угадывает. Поэтому при высоких ISO вам лучше доверить интерпретацию цвета вашей камере. А это означает использование профиля изображения «что видишь, то и получаешь» (standard/REC709). Здесь вы позволяете своей камере применять тот самый «color science», о котором мы слышали годами — дурацкий термин, но в данном случае он как раз применим.

Именно из-за шумоподавления вы могли думать, что ISO — это инструмент экспозиции. Вы крутите ISO, и до определенного предела изображение становится ярче, но вроде бы не хуже. Поэтому люди говорят фразы типа «эта камера хороша при слабом освещении, довольно чистая картинка до 6400 ISO». Это означает лишь то, что встроенное шумоподавление хорошо оптимизировано для этого сенсора.

Но изображение все равно деградирует, ведь халявы не бывает, за все приходится платить — борясь с шумом, камера усредняет значения соседних с «шуминками» пикселей, теряя в процессе мелкие детали и точность цветопередачи. Ваше изображение становится размытым, а цвета начинают рассыпаться. Чтобы бороться с этим, камера накладывает цифровую резкость и повышает насыщенность, чтобы компенсировать потерянные градации цвета. При достаточно высоких уровнях усиления эти два процесса вместе дают вам ту самую уродливую картинку «хоум видео». Поэтому – изучите свою камеру! Тестируйте ISO и определите приемлемый для вашей работы диапазон и никогда не выходите за него. А еще лучше, начните работать со светом и снимайте в нативном ISO.

Что ж, если вы пережили этот информационный поток, мое вам уважение и благодарность. Теперь для тех, кто любит TL;DR, я хочу обобщить все сказанное в 10 практических советов, которые вы можете применить в своей повседневной съемке прямо сейчас:

Спасибо, что читаете блог SHAGRAL Video Production! Меня зовут Григорий Шаханов, и каждую пятницу я публикую здесь свои наблюдения о трендах в отрасли и делюсь секретами коммерческого видеопроизводства. Подпишитесь, чтобы получать новые заметки!