Разбираемся с тем, что такое 4:2:2, десятибитный цвет и оправданность применения логарифмических гамма-кривых для видео 8 bit. 

Многие хотят иметь в камере 10 бит 4:2:2, но многие не понимают вообще, что это такое и зачем это нужно. Сегодня будет выпуск для тех, кто уже неплохо разбирается в технике и понимает то, о чем я говорю. Новичок же запутается еще больше. Сегодня я расскажу зачем это все нужно и объясню, что визуальная разница между 10 bit 4:2:2  и 8 bit 4:2:0  в повседневных прикладных задачах настолько ничтожна, что можно не заморачиваться по этому поводу.

И самое классное в этой истории то, что когда я писал план к этому видео, чтобы ничего не забыть, то в инстагараме у Филипа Блума появился пост, где он рассказывает о своем ролике, который он снял 7 лет назад в 8-ми битный 4:2:0 в AVCHD и говорит то же самое: что технические характеристики решают многое, но не все. И хоть последнее время Блум, на мой взгляд, ничего стоящего уже не снимает, но тут я с ним максимально согласен.

Начнем с 4:2:2. Это схема цветовой субдискретизации. Есть еще 4:4:4, который является несжатым форматом, где уровень яркости и цветности задаются для каждого отдельного пикселя и не используется цветовая субдискретизация вообще. 

В теории 4:2:2 передает в 2 раза больше информации о цвете, точнее выкидывает в 2 раза меньше информации о цвете, потому что если бы он ее вообще не выкидывал, то это был бы 4:4:4. И когда я применял видеорекордер  Atomos для съемки 4:2:2, я все пытался уловить эту разницу и у меня, честно скажу, это не очень получалось. Даже когда я снимал на зеленом фоне (для чего нам крайне рекомендуют 4:2:2), то разница эта была едва уловима.

Что лично заметил я, так это более насыщенный красный цвет, а также, в силу того, что любые 4:2:2 кодеки типа того же ProRes пишут с большим битрейтом, то на движущихся объектах мы имеем гораздо более четкие контуры и отсутсвие цветовой каши. Но это вы можете заметить только на паузе. Но если вы смотрите видео, то ничего этого вы никогда не заметите.  И уж к 4:2:2 это вовсе не имеет никакого отношения.

Этим, кстати, и обуславливается вся суть высокоэффективной кодировки. Все эти системы предсказания движения и векторное кодирование сводятся к тому, что сжимать можно очень много, но так, чтобы этого не заметил глаз. Этим и отличается фото от видео. На фото вы сразу увидите разницу между тем же  JPEG 95%  и  JPEG 60%, но на видео в движении этого не будет видно.

Тут, кстати есть еще одна интересная особенность, о которой впервые заговорил  Dave Dugdale  несколько лет назад. Он решил серьезно заняться этим вопросом и отправлял исходники с разной битностью и цветовой субдискретизацией профессиональному колористу, и даже тот признал, что разница заметна только на экстремальных значениях цветокоррекции, когда изображение уже полностью разрушено, т.е., например, когда вы исправляете его на 5 стопов экспозиции. 

Но самое интересное не в этом, а в том, что если вы снимаете 4K 4:2:0, то сжав его до 1080 вы получаете 4:2:2 из-за того, что сама эта технология основана на том, что выбрасываются каждый второй сигнал яркости или цветности, т.е.  по  факту выбрасываются данные о соседних пикселях. Но сжимая видео 4K в 2 раза мы тем самым восстанавливаем ту утраченную цветовую информацию.

Разумеется, тут все зависит от методов обработки сигнала в монтажных программах, но Дэйв продемонстрировал, что 4K 4:2:0 сжатый до FullHD  выглядит лучше чем оригинал изначально записанный в  FullHD 4:2:2.  Если вам интересна эта тема, то я оставлю ссылки в описании.

Теперь поговорим о битности. Тут у многих в голове вообще каша. Бытность определяет сколько градаций яркости может иметь цветовой пиксель. 8 бит это всего 256 градаций, а 10 бит - уже 1024. Но битность нужна вам только в том случае, если видео подвергается сильной цветокоррекции, например когда вы снимаете в  s-log  или в любой другой профиль с логарифмической гамма кривой. И это заметно на однородных однотонных областях одного цвета. После цветокоррекции градиенты идут лесенкой (это еще называется бандинг). Но если вы снимаете видео хотя бы в том же нейтральном профиле, то даже после цветокоррекции на вашем видео не будет этих дефектов. А вот если снимаете в LOG - тогда 10 бит жизненная необходимость, а S-Log на 8 bit - это скорее минус, чем плюс, но зато маркетологи приучают нас к обратному. Вот почему, например, на Canon 1Dx Mark II   нет режима  C-LOG (именно так он называется у Canon). Он снимает в 8 бит и многие жаловались именно на эти проблемы на его предшественнике Canon 1Dc, который ЛОГ снимать умел, но также был 8-ми битным.

И не забывайте еще один важный момент: большинство средств отображения контента являются 8-битными, в том числе мониторы, телевизоры и смартфоны. На некоторых используются честные 8-бит матрицы, на некоторых используются 6 битные с FRC, но факт остается фактом: вся дистрибуция для пользователя идет в 8 бит. Все фильмы  в HD, 4K - по спутнику, по кабелю, все это 8 бит. Так что если вы не снимаете в log и не делаете очень сильную цветокоррекцию, то 8 бит вам вполне хватит. Например, чтобы не убирать пересвет на небе, достаточно на съемках использовать поляризационные или градиентные фильтры. 

И вот мы плавно перешли к S-LOG. И я даже делал видео на тему, почему я перестал снимать свадьбы в этом профиле. В общем,  S-Log хорош, но только на 10 битах. Также S-log (v-log, c-log) хорош на камерах с высокой светочувствительностью. На том же GH5 в режиме лог очень много шумов даже не на самых высоких значениях ISO.

Кстати я именно по этому я перестал снимать в log на коптерах  DJI. В этих режимах у них картинка в тенях просто превращается в грязную кашу, поэтому на потребительских коптерах с небольшой матрицей рекомендую снимать в обычном нейтральном профиле. Что касается  Phantom 4 Pro с его дюймовой матрицей, то по нему я не могу ничего сказать, на нем с log мне не приходилось сталкиваться, но судя по отзывам с тенях все это работает все-равно неважно.

Также кто хоть раз снимал вас логарифмической гамма кривой знает, что в этом случае совершенно нельзя полагаться на показания экспонометра. Приходится снимать с "пересветом" в полтора-два стопа экспозиции. И это иногда играет злую шутку на тех же свадьбах. Т.е. у вас много кадров, снятых в разных условиях и вы не можете просто применить один корректирующий слой на все клипы, как вы это любите. Вам приходится каждый клип, снятый в Log красить вручную, это отнимает огромное количество времени на монтаже, поэтому я использую Log только на коротких съемках и в купе с рекордером, способным делать 10 бит.

Не стоит также забывать, что при съемке в log-режимах некоторые камеры еще и применяют иную цветовую таблицу,  Color Matrix. В результате, если вы не обратили на это внимание и не выставили в настройках привычную цветовую схему, то, например, на моей камере Canon С100 зеленый цвет становится бирюзовым. Чтобы получить правильные цвета вам нужно использовать правильное LUT преобразование, но тут уже из-за недостатка информации о цвете в кодеках со сжатием (H264) возникает просто разрушение цвета и некоторые цвета начинаю сыпаться квадратиками. Поэтому применять LOG  нужно вдумчиво и осторожно и потренируйтесь в съемке в этом режиме на простых съемках, поймите возможности вашей камеры и сможете ли вы хорошо делать цветокоррекцию, и никогда не снимайте без проверки в LOG ответственные проекты.

Надеюсь, мои советы будут вам полезны.

Вам может быть полезным Видеокурс о цветокоорекции свадебного видео.