Профилирование

Несколько месяцев назад я задал вопрос на forum.rudtp.ru, по некоторым причинам (не имеющим отношения к цветовой науке) тема была спрятана и закрыта, но недоразумение разрешено и она теперь распрятана и открыта.

Вот она: "... лучше соответствует критерию Лютера-Айвса".

Если имеете что сказать по теме - я буду благодарен. Лучше - прямо там, если по каким-то причинам удобнее здесь, можно и здесь. Очень хочется разобраться.

А вот эти самые Cone Fundamentals, взятые отсюда (в первом наборе контролов Quantal/1nm/plot):

• Есть некий первичный базис, эти самые Cone Fundamentals, говоря простым языком - спектральная чувствительность колбочек глаза.
• Чтобы разговаривать с глазом в его "первичных координатах", хорошо бы уметь пересчитывать в этот самый первичный базис.
• Что означает, что спектральная чувствительность сенсора (каждого канала) должна бы быть линейной комбинацией из базиса, тогда умножив на обратную матрицу - мы получим этот самый базис.
• Никто не пишет, но очевидно что матрица из базиса в сенсор должна быть невырожденной, иначе обратную не построить.

Берем хорошую современную слайдовую пленку. Ну вот Kodak 100G. И берем из ее даташита кривые спектральной чувствительности. Вот они:

Реплика:

проблема в том,что для обычного фотографа,юзающего цифрозеркало не хватает ТЕЗИСНЫХ определений простой пример-мне для работы необходимо знать
-возможности матрицы при условных исо от 100 до 400 (изменение диапазона матрицы)пусть с использованием внешнего экспонометра
-возможности матрицы при 3200 и 5500 (исправление разбаланса по каналам)

Правильно, тезисных определений не хватает.

В частности, нету определения "чувствительности в RAW", стандарт который на эту тему есть - определяет в лучшем случае чувствительность для JPEG (честно скажу, стандарт читал давно, а освежал мнение только изложением его в википедии).

С другой стороны, для пленки оно даже хуже: для латентного изображения понятия чувствительности вовсе нет, а для проявленного - есть, но чувствительность (и вообще вся характеристическая кривая) сильно зависят от режима проявки. А проявить, в отличие от RAW, можно только один раз.

Понятно что есть некий стандартный режим, но скажем для слайда результаты в погружной машине и в маленьком баке - при одном времени проявления и температуре - отличаются. И для листов и узкой пленки - отличаются. То есть единственный реальной стандартный процесс который был - это C41 (да и то, я вот обычно немножко перепроявлял, мне так нравилось).

Поэтому практический совет достаточно очевидный

1. Если вы пользуетесь каким-то стандартным "проявителем" для цифры, ну там RPP или LR (или внутрикамерным, получая JPEG) - ну так померьте тоновую кривую один раз. В отличие от пленки, специализированного прибора (денситометра) не нужно, все есть в фотошопе. Но что для разных проявителей кривая отличается - ну это такой факт, это и для пленки так было.

   То что ACR (а значит и LR) поднимая полутона режет при этом света (при настройках по нулям) - будет для проделавшего этот эксперимент (не)приятным сюрпризом.

2. Как минимум три года есть инструментарий (имени меня), который позволяет посмотреть "а что там в RAW на самом деле". Мой текст о запасе в светах у 5DMark II на libraw.su - датирован 20 февраля 2009 т.е. ровно 3 года назад.

   Не говоря о поминавшемся тут уже свежем туле RawDigger, который позволяет это проделать удобно. Ну и Rawnalyze тоже был/есть.

Но, конечно, то что у Adobe есть скрытая поправка в ~0.3-0.5 стопа, плюс "неявная" поправка, которая бывает тоже в полстопа (а бывает, наверное, и больше) - это такое интересное открытие, которое каждый делает для себя сам, так уж повелось испокон веку.

Вот смотрю я в новую dcraw, точнее в diff с предыдущей, и вижу там:

А потом весь мир будет удивляться, отчего профили перестали подходить, причем только для sRAW (а для обычного RAW - продолжат работать).

А, да, а потом некто перестроит профили под новую формулу, а затем достанет из загашника старые DNG (где в linear-RGB все распаковано по-старому).

Так и живем.

Тема светорассеяния и динамического диапазона оптики всплывает не в первый раз. Обсуждать ее всухую довольно глупо, ведь можно просто взять и померять.

Важно только, чтобы контраст сцены был более-менее контролируем, тогда получаемые данные будут интереснее.

Методика съемки

Положим на тумбочку кучу всякого барахла, сверху поставим картонную коробку от CPU-кулера с открывающейся крышкой. В коробку поставим кодаковскую серую карту (если ее нет, можно что-то похожее на принтере напечатать, абсолютные значения неважны).

Под крышку поставим источник света, который не будет освещать серую карту. Я взял мусорный светостолик Hoya, можно было бы взять настольную лампу и загородить ее листом бумаги, несущественно, главное чтобы яркость была в пределах разумного.

Всю сцену (собственно, серую карту) я освещал светом из "западного окна" (дело было утром, т.е. никакого прямого солнца). На окне имеются занавески и регулируемые жалюзи, позволяющие регулировать свет в достаточном диапазоне:

• Включенный световой столик на спотметре выглядит как 1/500-f/5.6@ISO200.
• Соответственно, жалюзями я подобрал такие уровни освещения:
  1. Патч M цветовой шкалы: 1/6-f/5.6@ISO200. Т.е. контраст от M до столика - ~6.5 стопов.
  2. 1s-f/5.6@ISO200, контраст 9 стопов
  3. 4s-f/5.6@ISO200, 11 стопов

Дальше я поставил на штатив 5DMarkII с Цейсовским 2/100-Macro, выставил там ручную экспозицию по замеру по патчу M и сделал по паре кадров, с включенным столиком и выключенным.

Навеяно вот этим вот обсуждением, пожалуй запишу.

Абстрагируясь от профилей камер, давайте представим себе профиль принтера.

К примеру, Monaco Profiler с удовольствием сделает вам цветовой профиль с таблицами 33x33x33. То бишь почти 108 тысяч коэффициентов (+тоновые кривые). Круто, да.

А на вход ему при этом подадут ну, скажем, 1728 патчей (12 в кубе). Так как жрет он не спектральные данные, а простой рабоче-крестьянский XYZ, то это будет примерно 5200 значений.

Допустим, даже, мы введем еще ограничений: на гладкость интеполяционных функций, на знак третьей производной, ну придумаем еще. Ну еще десяток ограничений на точку (три на одно входное значение). Ну значит будет порядка 20 тыс. входных параметров.

Сколько можно построить интерполяционных функций, которые бы точно проходили через входные данные (dE -- нулевая) с учетом прочих ограничений? Имея в руках сотню тысяч параметров и 20 тысяч ограничений? Согласно общей теории всего - чуть меньше, чем дохрена. И они могут очень сильно отличаться в тех точках, где нет эксперимента. Но профиль - это модель (цветовоспроизведения) устройства, не может быть много сильно разных моделей.

Про то, с чего стартовали мои исходные раздумья (см. ссылку в начале), когда дополнительные данные получаются просто линейной комбинацией имеющихся, я и вовсе не говорю.

Я клоню к тому, что вижу в имеющемся подходе тупик: маленькие профили (с маленькой таблицей) дают плохую точность, это все знают из опыта. Большие профили (33x33x33) - основаны на выдуманных данных, а снабдить их невыдуманными данными, скажем промерять не пару тысяч патчей, а тысяч тридцать - невозможно на практике, слишком трудоемко.

В нормальной естественной науке вышеописанный тупик обычно является признаком несовершенства модели, приходится придумывать эпициклы высших порядков. Сдается мне, что в цветовой науке, в том виде, как ее видит ICC (со своими спецификациями) - подобная же хрень.

P.S. То что мишени для тех же принтеров генерируются, как правило, путем равномерной расстановки точек по всему пространству координат - отдельная печальная песня.

Предыдущая моя заметка О линейности в тенях как-то не вызвала того эффекта, который я ожидал. Давайте усугубим.

Представим себе некое серое тело разной яркости, снимаемое при некоем (примерно дневном) балансе белого на 5D Mark II.

Вот по уровню "среднесерого" имеем отклики (R-G-B) равные 435-1035-650. Применяя коэффициенты баланса белого 2.38-1-1.59 (я везде немножко округляю), получим серое в среднем тоне: 1035-1035-1035.

Теперь идем на 6 стопов в тени (у нас же камера с 12-ю стопами ДД по DXO Mark и с 9-ю стопами Tonal Range по тем же данным, можем себе позволить), снимаем то же серое тело.

За счет нелинейности стопов и разной чувствительности каналов накопленная за 6 стопов нелинейность будет разной.

Получим отсчеты R-G-B: 5.18-9.68-6.59 (это усреднено по большим плашкам).

Наложим тот же баланс белого, что и в полутонах. Получаем: 12.33-9.68-10.49. Был серый, стал "темно-розовый".

Третий день мучаюсь со съемкой ровного поля, не такая это простая задача получить реально ровно.

Пока наилучший вариант такой:

• Берем адаптерное кольцо Lee (или любое другое с подходящей резьбой).
• Клеим на него кусок пенополиэтилена от коробочек от фильтров Schneider (квадратные кусочки) или Canon (круглые). Сигмовский "крупноячеистый" не подходит. Чистый, естественно.
• Все это навинчиваем на достаточно длинный телевик (300мм в самый раз)
• Который диафрагмируем на пару стопов от максимума. Дальше не надо, лезет мусор с матрицы, но и меньше не надо, виньетирования у телевиков как-бы нет, но несколько процентов есть.
• Который (телевик) наводим на бесконечность.
• Снимаем ровное поле без бликов

Самое в этом удивительное, что если убрать последний пункт и снимать просто "пейзаж за окном", неравномерность заметно растет.

Ну то есть понятно, можно снять какой-то flat-field и если он остается постоянным во всех экспериментах, то и нормировать на него, но это сколько лишнего программировать....

P.S. Астрономы с flat field не парятся, как я выяснил. Пишут "а вот белую майку на телескоп накинь и сними что-нибудь". Наверное, с совсем длинным фокусом этот номер лучше проходит.

P.P.S. Про астрономов я погорячился: http://www.astrosurf.com/comolli/flatfield2.htm

Смотрю тут на свеженамеряные данные по линейности Canon 5D Mark II (текст пишется, в ближайшие дни будет) и думаю вот какую думу:

Максимальный уровень сигнала (на ISO100) в районе 14700. Даже если весь шум определяется исключительно фотонным шумом, среднеквадратичное отклонение будет в районе 120. А на самом деле оно и вовсе 250-260 (при измеряемой плашке 160x160 пикселов).

Получается, что если реальный уровень сигнала у нас, скажем, 14450 (на сигму меньше максимума), то порядка 16% пикселов (выходящих "за сигму" в положительную область) будут обрезаны по максимуму. Что, в свою очередь, приведет к смещению среднего значения для больших плашек (вроде неба или облаков), т.е. испортит "яркость".

Природа обрезки принципиального значения не имеет, это может быть и переполнение пиксела и и обрезка в АЦП и обрезка после АЦП, эффект чисто "математический".

За счет того, что чувствительность каналов - разная, максимумы для всех каналов одновременно достигаться не будут, следовательно эффект испортит еще и "цвет".

Проявляться это будет в самых самых верхах, речь идет о долях стопа (в зависимости величины сигнала т.е. битности камеры)