Color balance

Een geavanceerde module die tools voor kleurcorrectie uit de cinematografie in de pijplijn voor fotografisch scene-gerefereerd brengt.

This module is not suitable for beginners with no prior knowledge of color theory, who might want to stick to the global chroma and global vibrance settings until they have a good understanding of the dimensions of color.

Introduction

Kleurcorrectie is een belangrijk onderdeel van beeldbewerking. Het kan helpen om ongewenste kleurzweem te verwijderen en kan ook een creatieve kleurdraai geven die sfeer aan uw afbeeldingen toevoegt. In de tijd van filmfotografie werd de meeste kleurambiance verkregen met de filmemulsie en de zich ontwikkelende chemicaliën, waarbij enige kleurtiming werd uitgevoerd onder de vergroter met kleurkoppen. Dit vergde dure middelen en was grotendeels voorbehouden aan de bioscoopindustrie, waar de klus werd uitgevoerd door een colorist.

In the digital age, where raw images look flat and even, color-grading assumes the same role that film emulsions did, by re-introducing color shifts for aesthetic purposes. It can also serve to harmonize the color palette of a series of images (which may have been shot under different conditions) to achieve a consistent global look. For this task, the vectorscope is also extremely useful.

Coloristen splitsen kleurcorrectie meestal op in twee verschillende stappen:

1. Primary color-grading aims to fix unwanted color casts and create a neutral starting point,
2. Secondary color-grading gives the image its final look and atmosphere.

Primary color-grading is best left to the color calibration module, which operates in a physical framework better suited to illuminant correction. color balance, on the other hand, is mostly concerned with secondary color-grading. Performing a truly neutral primary color-grading should make the secondary color-grading easy to transfer between images (via styles, presets or copy & paste) with a similar effect.

General principles

The color balance module is an improvement over the American Society of Cinematographers Color Decision List  (ASC CDL), and uses alpha masks to allow the effect to be properly split between shadows and highlights. The classic CDL acts on the entire luminance range, and each of its parameters is given more weight on some parts of the image only as a side-effect of the mathematics.

This module works, for the most part (4 ways, chroma, vibrance, contrast), in a linear RGB color space designed specifically for color-grading. This color space exhibits a uniform spacing of perceptual hues while retaining a physically-scaled luminance¹. The perceptual part of the module (saturation and brilliance) works in the JzAzBz² color space, which provides a perceptual scaling of both lightness and chromaticity suitable for HDR images. Both color spaces ensure that saturation and chroma changes take place at constant hue, which is not the case for most other saturation operators in Ansel (notably in the older color balance module).

The color balance module expects a scene-referred linear input and produces a scene-referred RGB output, which may or may not be linear, depending on the module settings (contrast and power will delinearize the output).

At its output, color balance checks that the graded colors fit inside the pipeline RGB color space (Rec 2020 by default) and applies a soft saturation clipping at constant hue, aiming to retarget out-of-gamut color to the nearest in-gamut color by scaling both chroma and lightness. This prevents the chroma and saturation settings from pushing colors outside of the valid range and allows more drastic adjustments to be safely used.

Note that this module abides by the CIE definitions of chroma and saturation, as explained in the dimensions of color section.

Module controls

Master tab

hue shift

Rotate all colors in the image by an angle over the chromaticity plane, at constant luminance and chroma. You can use this control to remove spilled colored light on a subject or to quickly change the color of some object. This setting is usually best applied locally, using masks.

globale levendigheid

Dit is van invloed op de chroma-dimensie van kleur over de hele afbeelding, waarbij prioriteit wordt gegeven aan kleuren met een lage chroma. Hierdoor kan de chroma van neutrale kleuren worden verhoogd zonder de reeds kleurrijke pixels te overdrijven.

contrast

Deze instelling wordt toegepast op het luminantiekanaal bij constante tint en chroma. Met de instelling van het steunpunt (in het tabblad maskers, onder contrast grijsdraaipunt) kan je het neutrale punt van de contrastcurve instellen:

• bij het draaipunt laat de contrastcurve de luminantie ongewijzigd,

• onder het draaipunt verlaagt de contrastcurve de luminantie voor positieve contrastwaarden, of verhoogt deze voor negatieve waarden,

• boven het draaipunt verhoogt de contrastcurve de luminantie voor positieve contrastwaarden, of verlaagt deze voor negatieve waarden.

Het draaipunt heeft standaard een waarde van 18,45%, wat consistent is met de huidige scène-gerefereerde werkvolgorde en zou moeten passen in de meeste gevallen (ervan uitgaande dat de globale helderheid is vastgesteld zoals aanbevolen met behulp van de belichting module)..

The contrast algorithm gives natural results that mimic the central part of the contrast curve of analog film. However, it will also increase the image’s dynamic range, which may void filmic settings in the pipe. For global contrast adjustments, you should normally use the tone equalizer module – the color balance contrast slider is best used with masks, e.g. for selective corrections over the foreground or background.

Linear chroma grading

Lineaire chroma-gradatie beïnvloedt de chroma-dimensie evenredig met de invoerwaarde, bij constante tint en luminantie. Het doet dit globaal, met een vlakke coëfficiënt (met behulp van de globale chroma), evenals op elk van de maskers schaduw, mid-tonen en hooglichten (gedefinieerd in het tabblad maskers onder luminance ranges).

Perceptual saturation grading

Perceptuele verzadigingsgradatie beïnvloedt zowel de luminantie- als de chroma-dimensies, in een perceptuele ruimte, evenredig met de invoerwaarde, bij constante tint. Het doet dit globaal, met een vlakke coëfficiënt (met behulp van de globale verzadiging), evenals op elk van de maskers schaduwen, middentonen en hooglichten (gedefinieerd in het tabblad maskers onder luminantie bereiken).

Perceptual brilliance grading

Perceptuele glansgradatie beïnvloedt zowel de luminantie- als de chroma-dimensies, in een perceptuele ruimte, evenredig met de invoerwaarde, bij constante tint, en in een richting loodrecht op de verzadiging. Het effect ligt dicht bij dat van veranderende blootstelling, maar perceptueel geschaald. Het doet dit globaal, met een vlakke coëfficiënt (met behulp van de globale verzadiging), evenals op elk van de maskers schaduwen, middentonen en hooglichten (gedefinieerd in het tabblad masks onder luminantie bereiken).

4 manieren tab

Elk van de instellingen op het tabblad 4 manieren bestaat uit dezelfde drie componenten, die een kleur definiëren met behulp van onafhankelijke coördinaten:

1. luminance,
2. hue,
3. chroma.

Kleurinvoer zoals deze definieert een kleurverschuiving die wereldwijd of over het opgegeven luminantiebereik op het beeld wordt toegepast.

Elke tint schuifregelaar heeft een kleurenkiezer, die kan worden gebruikt om de complementaire kleur van het geselecteerde gebied te berekenen. Dit is handig om ongewenste kleurzweem (bijv. roodheid van de huid) ongedaan te maken, aangezien het verschuiven van de kleur naar de cast van het complement deze neutraliseert.

Global offset

Dit komt overeen met de ASC CDL offset en valt terug op het toevoegen van een constante RGB-waarde aan alle pixels, net zoals de zwarte offset in de belichtings-module. Dit besturingselement maakt geen gebruik van maskering.

Shadows lift

Dit is conceptueel equivalent aan de lift van lift/gamma/gain, hoewel anders geïmplementeerd, en valt terug op het vermenigvuldigen van de gemaskeerde pixels met een constante RGB-waarde. Het wordt aangebracht met het masker schaduwen.

Highlights gain

Dit komt overeen met de ASC CDL helling en valt terug op het vermenigvuldigen van de gemaskeerde pixels met een constante RGB-waarde. Het wordt aangebracht met het masker hooglichten.

Global power

Dit komt overeen met de ASC CDL power en valt terug op het toepassen van een constante RGB-exponent. Het is niet gemaskeerd en moet worden genormaliseerd, aangezien de power-functie een ander gedrag heeft boven en onder 1 en we ons in een onbegrensde pijplijn bevinden waar wit doorgaans groter is dan 1. De normalisatieparameter is beschikbaar in de [maskers](# maskers-tab) tabblad onder wit draaipunt.

Masks tab

Dit tabblad definieert hulpbesturingselementen voor de vorige tabbladen. Maskeer-besturingselementen vereisen doorgaans geen aanpassingen door de gebruiker, aangezien de standaardinstellingen zijn gekalibreerd om aan de meeste behoeften te voldoen en voldoen aan de normale, door de scene-gerefereerde pixel pijplijn verwachtingen. U hoeft deze instellingen alleen in specifieke scenario’s te wijzigen.

Luminance ranges

De grafieken tonen de dekking (op de y-as) van de 3 luminantiemaskers ten opzichte van de pixelluminantie (op de x-as). De donkerste curve vertegenwoordigt het schaduwen-masker, de helderste vertegenwoordigt het hooglichten-masker en de derde curve vertegenwoordigt het middentonen-masker.

Alleen de maskers schaduwen en hooglichten kunnen direct worden bestuurd – het masker middentonen wordt indirect berekend op basis van de andere en fungeert als een aanpassingsvariabele.

schaduwen afname

Regel de zachtheid of hardheid van de overgang van volledig dekkend (100%) naar volledig transparant (0%) voor het schaduwmasker.

masker midden-grijs steunpunt

Stel de luminantiewaarde in waarbij alle drie de maskers een dekking van 50% hebben. In de praktijk wordt dit gebruikt om te definiëren hoe het beeld wordt opgedeeld in schaduwen en hooglichten.

hooglichten afname

Regel de zachtheid of hardheid van de overgang van volledig dekkend (100%) naar volledig transparant (0%) voor het hooglichtenmasker.

Voor elk van deze instellingen geeft een maskerknop, rechts van de schuifregelaar, het juiste masker (schaduwen, middentonen, hooglichten) weer, over elkaar heen gelegd als een dambord. Het nog steeds zichtbare gebied van de afbeelding (niet verborgen door het masker) is het gebied dat wordt beïnvloed door de schuifregelaars voor schaduwen, middentonen en hooglichten op de andere tabbladen.

Alle maskervoorbeelden geven de uitvoer van de module weer, inclusief eventuele kleurwijzigingen, zodat je ze ook tijdens het bewerken kunt activeren om alleen het betreffende deel van de afbeelding te zien.

Luminantiemaskers worden berekend aan de ingang van de module, wat betekent dat ze ongevoelig zijn voor eventuele wijzigingen in de helderheid die in de module worden aangebracht.

Thresholds

wit draaipunt

Stel de witpuntluminantie in EV in. Dit wordt gebruikt om de kracht-instelling op het tabblad 4manieren te normaliseren. Scherm-gerefereerde implementaties van kracht-functies gaan ervan uit dat wit 100% is, waardoor normalisatie niet meer nodig is. Voor scene-gerefereerde doeleinden moet hiermee rekening worden gehouden.

De kleurenkiezer rechts van de schuifregelaar stelt het witte draaipunt automatisch in op de maximale luminantie van het geselecteerde gebied, wat in de meeste gevallen voldoende zou moeten zijn.

contrast grijs steunpunt

Stel het steunpunt in voor de contrast-instelling op het tabblad overkoepelend. Dit komt overeen met de luminantiewaarde die ongewijzigd blijft door de contrastaanpassing. Deze instelling komt meestal overeen met de midden-grijs lineaire waarde. Als u de aanbevelingen voor scene-gerefereerd werkvolgorde aanhoud en de globale helderheid vroeg in de pijplijn hebt ingesteld met behulp van de belichting-module, zou de juiste waarde normaal rond de 18-20% moeten zijn.

De kleurkiezer rechts van de schuifregelaar stelt automatisch het contrastgrijs draaipunt in op de gemiddelde luminantie van het geselecteerde gebied. Dit is gebaseerd op de aanname dat de gemiddelde luminantie meestal in de buurt van midden-grijs ligt, wat niet waar is als je spiegelende hooglichten of primaire lichtbronnen in het frame hebt, of voor low/high-key afbeeldingen.

Saturation formula

Weet dat deze instelling eigenlijk niet toepasselijk is voor de masker tab (omdat deze technisch gezien niet is gerelateerd aan maskers) maar wordt hier geplaatst, omdat het niet bedoeld is om regelmatig te worden gebruikt en in de geest van het besparen van schermruimte. Twee opties zijn voorzien:

JzAzBz (2021)

Deze mode is de originele verzadiging algoritme. Het maakt gebruik van de JzAzBz uniforme kleur ruimte (UCS) om de verzadiging berekenen. Deze kleur ruimte is niet bedoeld voor kleur veranderingen en zijn helderheid houd geen rekening met het Helmholtz-Kohlrausch effect , wat zegt dat kleurrijke kleuren lijken helderder dan neutrale of bijna neutrale kleuren (grijs en pastel) hebben dezelfde luminantie. Het heeft ook last van minder zacht gedrag in de buurt van zwart, met kleuren die te donker zijn gemaakt.

Ansel UCS (2022)

De uniforme kleurruimte van Ansel is vanaf de grond af ontworpen , gebruik makend van een psychoperceptueel gemeten dataset speciaal voor het manipuleren van kleuren (verzadiging) in deze module. De kleurruimte houd rekening met de Helmholtz-Kohlrausch effect  en heeft een ingebouwde gamma mapping formule die nauwkeuriger en efficiënter is als wat met JzAzBz bereikt kan worden. Het geeft een zachter gedrag weer, wat een meer egale verzadiging aanpassing geeft over de hele lichtheid bereik.

Mask preview settings

Deze instellingen zijn van toepassing op de maskervoorbeelden die worden weergegeven door op de maskerknoppen in de sectie luminantiebereiken te klikken. Deze instellingen worden globaal opgeslagen en worden dus toegepast op alle volgende afbeeldingen, tenzij ze worden gewijzigd.

dambord kleur 1 en 2

stel de twee kleuren in voor de onderlaag van het achtergronddambordmasker. Je kan ze instellen op de kleuren van de tegenstander van de huidige afbeelding om de leesbaarheid te bevorderen.

dambord maat

Stel de breedte van de dambordcellen in pixels in (aangepast volgens de DPI-instelling van het scherm).

FAQ

Saturation or chroma?

As described in the dimensions of color section, saturation and chroma roam the (lightness, chroma) plane in different directions. In addition, the chroma of color balance uses a scene-referred linear space, while the saturation uses a perceptual space, which rescales color for even spacing.

In de praktijk moet je de chroma-instelling gebruiken als je de scene-lineariteit van de lichtemissie wilt behouden en/of de luminantie ongewijzigd wilt houden. Deze veranderingen kunnen echter sommige tinten sterker beïnvloeden dan andere, omdat de kleurruimte niet volledig perceptueel geschaald is.

Verzadiging komt dichter bij het effect van het mengen van witte verf met een basiskleur. Het verminderen van de verzadiging van rood zal het degraderen tot roze, terwijl het verminderen van de chroma zal degraderen tot een grijze tint bij dezelfde helderheid. Verzadiging is misschien een meer intuïtieve manier om met kleur om te gaan, vanwege de connectie met schilderen.

Het kiezen van het een of het ander is meestal een kwestie van beslissen waar op de (helderheid, chroma) grafiek je jouw kleuren wilt pushen, en waar ze moeten beginnen. Om pastelkleuren te bereiken, is verzadiging de beste keuze. Om laserachtige kleuren (bijna monochromatisch) te bereiken, met het risico synthetisch te lijken, is chroma de juiste keuze.

What is the connection with lift/gamma/gain?

Het lift/gamma/gain-algoritme vertrouwt op een scherm-gerefereerde kleurruimte, aangezien het een begrensd en symmetrisch dynamisch bereik aanneemt, met witpunt op 100% en grijs op 50%. Als zodanig is het gewoon onbruikbaar in een scene-gerefereerde ruimte. Het enige incompatibele onderdeel is echter de lift. De gamma is precies de ASC CDL kracht, en de toename is precies de ASC CDL slope.

The color balance module simply has two slopes instead of one: the gain, applied on the highlights extracted from the whole image by a mask, and the lift, applied similarly but on the shadows.

Changing contrast

While color balance is mostly about color (other modules handle the global contrast in chromaticity-preserving ways) luminance is as much a part of color as hue or chroma, and it needs to be dealt with here too, because the perception of saturation relies on it. If you wish to turn red into pink, for example, reducing its chroma will turn it gray, so you need to increase its luminance as well.

There are several ways to change the contrast in color balance, either locally (with masks) or globally (without):

• In the master tab, use the contrast setting (possibly alongside the contrast gray fulcrum in the masks tab). Be aware that this will raise the white point and therefore increase the dynamic range of the image, which may void filmic settings later in the pipeline.
• In perceptual saturation grading, desaturate highlights and resaturate shadows to produce a luminance contrast boost,
• In perceptual brilliance grading, add brilliance in the highlights and remove brilliance in the shadows to produce to a luminance contrast boost,
• In the 4 ways tab, set the shadows lift luminance to negative values and the highlights gain luminance to positive values, which also produces a luminance contrast boost.

The difference between these methods is how the effect will be weighted relative to the input of the module. You are advised to do the majority of luminance contrast adjustments in the filmic and tone equalizer modules, and then undertake final changes in color balance while examining the colors.

Internal processing

Het volgende is de interne volgorde van bewerkingen binnen de module:

1. Transform from pipeline RGB to Kirk/Filmlight Ych space,
2. Apply hue shift at constant chroma and constant luminance,
3. Compute luminance masks with Y,
4. Apply the linear chroma and vibrance settings at constant hue and luminance,
5. Transform to Kirk/Filmlight RGB space,
6. Apply the 4 ways settings (except luminance power),
7. Transform to Kirk/Filmlight Yrg space,
8. Apply luminance power and contrast on Y,
9. Transform to JzAzBz space,
10. Apply the perceptual saturation and perceptual brilliance settings,
11. Soft-clip the chroma using pipeline RGB gamut at constant hue and lightness,
12. Transform back to pipeline RGB.

Caveats

Als je de globale chroma instelt op -100%, krijg je geen echt monochroom beeld, zoals gebruikelijk is bij andere algoritmen. De reden hiervoor is dat de gebruikte RGB-ruimte een D65-witpunt heeft dat is gedefinieerd in CIE LMS 2006-ruimte, terwijl Ansel een witpunt gebruikt dat is gedefinieerd in CIE XYZ 1931-ruimte, en er is geen exacte conversie tussen deze ruimtes. Het resultaat is dus een licht getint zwart-wit beeld. Als het jouw bedoeling is om een echt zwart-witbeeld te krijgen met behulp van het luminantiekanaal, biedt de kleurkalibratie-module een Z&W: op luminantie gebaseerde voorinstelling die precies hetzelfde doet, maar zonder de witpuntafwijking.

This module has its gamut-mapping (against pipeline RGB) permanently enabled. This means that if your original image contains some largely out-of-gamut colors to start with, simply enabling color balance with no particular setting will slightly alter its colors. This is probably for the best.

The maximum saturation allowed in the pipeline working RGB space is recorded for each hue when initializing the module, and is later cached in a LUT (look-up table) to save performance. If the working profile is later changed, color balance is not notified, meaning that it will not update its cached hue/saturation LUT. To force a LUT update, you can simply change any setting in the color balance module, then change it back again. It is not recommended that you change the working RGB space half-way through an editing session, as this could result in unexpected chroma and hue changes.

Om prestatieredenen worden de niet-lineaire conversies van en naar de werkende RGB-ruimte omzeild, wat betekent dat de interne colorimetrie verkeerd zal zijn bij het gebruik van niet-lineaire kleurruimten. Merk op dat er geen reden is om niet-lineaire spaties als werkende RGB te gebruiken, omdat ze het mengen van alfa zonder enig voordeel uitdagender maken.