Использование гистограммы в Kdenlive

В Kdenlive 0.7.8 появилось несколько инструментов анализа цвета. В этой статье даётся их общее описание и подробно рассматривается один из них: гистограмма.

Цветокоррекция чрезвычайно важна в редактировании видео. Она начинается с простого растягивания тонального диапазона, если яркость не идеальна, продолжается коррекцией баланса белого (чтобы белый был именно белым, а не голубым), и завершается созданием уникального облика видеоряда. (Помните синеватый видеоряд в «Особом мнении» или контрастный — в «Отступниках»?)

Для цветокоррекции нам нужны два инструмента: эффекты — для коррекции цвета, и анализаторы — для контроля изменений. Первым анализатором, с которым я вас познакомлю, является гистограмма:

Основные параметры анализаторов

Сначала посмотрим на общие для всех анализаторов параметры.

Вот что они означают:

• Автообновление. Если оно включено, анализатор будет показывать вносимые вами изменения в клип и проект. При выполнении цветокоррекции автообновление необходимо держать включенным. В остальное время его лучше отключать, поскольку анализ существенно повышает нагрузку на систему при воспроизведении видео ввиду большого объёма расчётов.
• В режиме реального времени означает, что анализатор читает определённое количество кадров в секунду ценой потери части информации о цвете (к примеру, читая каждый восьмой пиксел вместо каждого первого).

Оба режима, строго говоря, не являются обязательными: данные можно обновлять просто щелчком по анализатору.

С общими параметрами мы разобрались. Перейдём к гистограмме.

Как работает гистограмма

Когда гистограмма получает обновлённое изображение от одного из мониторов, каждый из пикселов этого изображения состоит из красного (R), зелёного (G) и синего (B)компонентов. Каждое из этих значений находится в диапазоне от 0 до 255 и представлено одним байтом. 0 означает, что этот компонент не светится (т.е он чёрный), 255 означает, что он светится максимально ярко.

Гистограмма выполняет чисто статистическую задачу: она показывает, как часто каждый компонент зажигается с некоторой яркостью. Так что гистограмма делает очень простую вещь:

1. Берёт первый пиксел.
2. Читает значение его красного компонента (= x) и увеличивает высоту полоски в позиции x с шагом в единицу.
3. Повторяет предыдущий шаг с зелёным и синим компонентами.
4. Смотрит на результаты всех компонентов и считает значение светимости пиксела. Ниже более подробно написано о расчёте светимости.
5. Повторяет эти шаги для каждого пиксела изображения.

Что показывает гистограмма

Гистограмма лишь показывает распределение светимости выбранных компонентов — не больше и не меньше. Кроме того, когда вы смотрите на гистограмму каналов RGB вместо гистограммы светимости, вы не получаете представления о собственно цветах в изображении.

Правда? Да. Посмотрите на эти два изображения.

Эти две гистограммы идентичны, хотя цвета совершенно разные. (А вот тон цвета можно угадать, об этом подробнее написано ниже.) Для чего же нужна гистограмма?

Лучше всего на этот вопрос отвечает статья из «Cambridge in Colour» — Understanding Digital Camera Histograms: Tones and Contrast, и её вторая часть — Luminance & Color. Несмотря на то, что она написана для пользователей цифровых фотокамер, изложенная в ней информация применима и к цифровым видеокамерам. Обе статьи читаются достаточно легко и могут быть интересны даже опытным пользователям.

Пример гистограммы: свет от свечи

У этой гистограммы есть две особенности.

• Согласно каналу светимости, большинство пикселов — тёмные, но при этом нет совсем чёрных. Обратите внимание, что для компонента Luma указано «min: 8».А вот минимальное значение в синем канале доходит до нуля. Это означает, что самые тёмные пикселы всё ещё немного оранжевые и ещё не потеряли всю информацию о цвете.
• Есть немного клиппинга. Многие значения в R сгруппировались справа, ближе к 255. Если в 255 есть пик значений, это означает, что мы потеряли информацию из-за областей, которые были слишком яркими для сенсора камеры при текущих параметрах чувствительности. Это могло быть исправлено понижением чувствительности, но тогда книга и всё остальное были бы чёрными.В этом случае причиной клиппинга являются свечи. К счастью, всё не так плохо, потому что потерянная детализация не важна для этого изображения.

Компоненты RGB также очень хорошо демонстрируют, что тени не нейтрально-серые, а оранжевые, в противном случае центры скоплений слева, как на гистограмме выше, были бы в одной точке. Корректировать здесь особенно нечего, можно лишь приподнять тени кривыми, но это скорее дело вкуса.

Пример гистограммы: недостаточная экспозиция

Сразу можно заметить две вещи:

• Пики RGB находятся в одной точке, ближе к середине. Белая стена является самой яркой частью, так что эти пики — от неё. Поскольку они не смещены относительно друг друга, баланс белого в порядке (это заметно и по изображению).Стоит заметить, что гистограмма не слишком подходит для оценки баланса белого. Позднее я расскажу вам о другом анализаторе, гораздо лучше справляющемся с этой задачей.
• Изображение слишком тёмное. Самый яркий компонент, красный, достигает лишь значения 170. Белая стена на самом деле всего лишь серая.

Слежение за правильностью экспозиции — одна из самых сильных сторон гистограммы. Экспозицию тоже можно скорректировать кривыми, но на этот раз я использую уровни.

Я понизил уровень белого на входе для канала Luma, пока один из компонентов RGB не достиг значения 255. Дальнейшее понижение уровня белого привело бы к клиппингу и потере части изображения, относящейся к стене (хотя в некоторых случаях это как раз является желательным эффектом).

Этот процесс называется растягиванием тонального диапазона.

Параметры гистограммы

В Kdenlive 0.7.8 гистограмма может быть настроена следующим образом:

• Компоненты — их можно включать и отключать раздельно. К примеру, вы можете включить только компонент Luma или скрыть сумму.
  • Y или Luma — самый известный вариант гистограммы. Его показывает любая камера и многие графические редакторы, такие как digiKam и GIMP. Ниже описывается алгоритм расчёта.
  • Обзор является кратким обзором индивидуальных каналов RGB. К примеру, если она показывает, что минимальное значение равно 5, то значение ни одного из компонентов RGB не опускается ниже 5.
  • RGB показывает гистограмму индивидуальных каналов.
• Без масштабирования (в контекстном меню) — не масштабировать ширину гистограммы. Используйте эту функцию, если вам нужна гистограмма шириной ровно в 256 пикселов.
• Способ расчёта Luma (в контекстном меню) — здесь определяется способ расчёта значения светимости. Доступны два варианта:
  • Рекомендация 601 использует формулу Y’ = 0.299 R’ + 0.587 G’ + 0.114 B’
  • Рекомендация 709 использует формулу Y’ = 0.2126 R’ + 0.7152 G’ + 0.0722 B’

  В большинстве случаев вам понадобится Рекомендация 709, которая, насколько мне известно, превалирует в современном цифровом видео.

Файлы с примерами

Использованные в статье данные можно скачать здесь:

• Histogram-bw.png
• Histogram-col.png
• abc-underexposed.avi (26 МБ; 720/24p)
• candlelight.avi (14 МБ; 720/24p)

Заключение

Гистограмма является отличным инструментом оценки экспозиции для последующей её коррекции при помощи кривых или уровней. Она позволяет избежать появления в видеороликах пересвеченных и недосвеченных участков.

---

Автор: Simon A. Eugster (Granjow)
Оригинал: Introducing Color Scopes: The Histogram
Перевод: Александр Прокудин
Лицензия: CC BY SA 3.0