Galerija

2. Osvjetljavanje scene HDR fotografijom u 3DS Max-u i Vray-u i “Linear Workflow” Gamma Correction – Tutorial

Pročitali ste prvi dio tutorijala? Krenimo dalje.

Da bih objasnio sve korake koje smo preduzeli u 1.dijelu tutorijala moraću „na kratko“ da se dotaknem termina kao što su gama, gama korkcija, linerarni prostor, gama prostor…


Pokušaću da pojednostavim stvar.

U svijetu oko nas svjetlost je linearna, objektiv kamere može da zabilježi taj tonski opseg. Naše oko ne može da ga registruje, a monitor ne može da ga prikaže.

U osnovi, Rendering algoritmi ili bilo koje matematičke operacije nad pikselima rade ispravno jedino u linearnom prostoru. Shodno tome većina grafičkih programa je dizajnirana da u svom radu i kalkulacijama nad pikselima koristi „linear space“. Izuzetak ne predstavljaju ni 3DS Max i V-ray.

Monitori prikazuju sliku nelinearno zbog svojih tehničkih karakteristika (CRT monitori zbog tehničkih karakteristika katodne cijevi, a novi monitori zbog očuvanja kompatibilnosti i zbog poštovanja standarda).

Uzmimo za primjer bilo koju fotografiju sa našeg digitalnog aparata koja nije gama korigovana, odnosno koja je gama 1,0  (Sl.4) (kasnije će vam ovo biti jasnije).

Svaki piksel na toj slici ima svoju svijetlosnu vrijednost od 0 do 1 ( 0 crna, 1 bijela ). Iz tog skupa piksela izaberimo jedan piksel bjele boje koji ima svjetlosnu vrijednost 0,5  tj. 50% je osvjetljen. Na monitoru koji može da prikaže sliku linearno (takvi ne postoje) taj piksel bi bio prikazan kao neutralno siva tačkica (Sl.1).

Sl.1

Naši monitori (kao što sam naveo gore zbog tehničkih karakteristika ili dizajna) mogu prikazati  izabrani piksel samo sa vrijednošću 0,218 tj. mnogo tamniji (Sl.2) (Sl.3).

Sl.2

Vrijednost osvjetljenja piksela prikazanog na monitoru možemo precizno izračunati tako što realnu vrijednost osvjetljenosti piksela stepenujemo brojem 2,2. Kada te tačke povežemo dobićemo grafik nelinearne funkcije kao na slici gore.  Zato kažemo da monitori prikazuju sliku nelinearno i da  imaju gamu 2,2.

Sl.3

Prikaz našeg izabranog piksela koji je realno neutralno siv, na monitoru je mnogo tamniji (Sl.3), što znači da će i kompletna slika koju smo izabrali za primjer (Sl.4) prilikom prikazivanja na monitoru biti znatno tamnija (sl.5).

Sva ova priča gore može se možda bolje ilustrovati ako se vratimo na digitalnu fotografiju koju smo uzeli za primjer.  Crvenim kvadratom označen je naš izabrani piksel. Fotografija je zabilježena digitalnom kamerom i snimljena na hard disk bez ikakvih promjena (ima gamu 1.0). Na disku ona će izgleda upravo ovako kao na Sl.4. Njen prikaz na Gama 2,2 monitoru (kao što sam naveo zbog njegovih teh. karakteristika i dizajna) izgledaće kao na slici 5 ( Sl.5).

gamma 1.0

Sl. 4

Izgled fotografije zabilježene okom kamere sačuvane na disku sa Gamom 1.0

Sl. 5

Ista fotografija prikazana na monitoru Gamma 2.2

Rješenje za ovaj slučaj nameće se samo. Svaki piksel na fotografiji (Sl. 4) dodatno ćemo posvijetliti da bi fotografija korektno mogla biti prikazana na Gama 2,2  monitoru.  Za tu fotografiju kažemo da je gama korigovana, gama kodirana, korigovana uz pomoć predevinisane krive 2,2 itd. Ona će izgledati kao na Sl.6.

gamma 1.0

Sl. 6

Izgled gama korigovane fotografije sačuvane na hard disku

Sl. 7

Prikaz na monitoru gama korigovane fotgrafije (Gamma 2.2 monitor)

Znači sve fotografije i teksture  sa Gamom 2,2, koje se nalaze na našem hard disku izgledaju  ispravno i blijedo kao na Slici 6 (Sl.6). Naravno mi ih nikada nećemo vidjeti u tom obliku. One će prilikom prikazivanju na monitoru zablistati u svom punom sjaju (Sl. 7).

Vrijednost inteziteta osvjetljenja koji trebamo dodati svakom pikselu da bi korektno bio prikazan na Gamma 2,2 monitoru može se precizno izračunati tako što realan intezitet osvjetljenja piksela stepenujemo eksponentom 1/2,2. U primjeru gore da bi naš izabrani piksel na monitoru bio prikazan kao neutralno siv sa intezitetom osvjetljenja 0,5 na slici on mora imati  intezitet osvjetljenja 0,73.

Za gama korigovane fotografije snimljene na disku kažemo da su sačuvane na disku u gama prostoru (Gamma space). Obrnuto za fotografije ili teksture koje su sačuvane bez gama korekcije kažemo da su u linearnom prostoru (linear space).

Ovo je samo mali dio priče o Gami, ali po mom misljenju dovoljan, da bi shvatili koja smo podešavanja napravili i zašto u 1. dijelu tutorijala.

Zaključak:

Naši digitalni fotoaparati mogu da zabilježe aktuelno realno osvjetljenje  svake tačke scene koju fotografišemo (linearno) (Sl.4). Monitori tu fotografiju zbog svojih karakteristika reprodukuju znatno tamniju (nelinearno) (Sl.5). Iz tog razloga svaku fotografiju softverskim putem, uz pomoć matematičke formule, znatno posvjetljujemo (gama korigujemo) (Sl.6) da bi korektno bila reprodukovana na monitoru (Sl.7).

Sve gama korigovane fotografije (Gamma 2,2) na našem hard disku izgledaju blijedo i isprano kao na slici 6 (Sl.6).

Gama nekorigovane (Gamma 1,0) fotografije sadrže više podataka o osvjetljenosti scene koju smo fotografisali ili generisali u nekom od 3D programa (širi tonski opseg).

Napomena: U ovom tutorijalu pokušao sam da približim problematiku gama korekcije nama običnim smrtnicima, bez previše matematike i fizike. Neki termini korišćeni su proizvoljno. Ako želite egzaktno znanje iz te oblasti pogledajte ovaj link. Neki vrlo bitni pojmovi su namjerno izostavljeni da ne bi još dodatno iskomplikovali stvar npr. Gama korekcija fotografija se  prevashodno vrši zbog kompenzacije osobina ljudskog oka tj. načina na koje ljudsko oko precipira boju i svjetlost.

Sledi:

3.dio – Precizna objašnjenja podešavanja iz 1. dijela
1. Dio |  2.Dio | 3.Dio | 4.Dio

Advertisements