LUT'lar ne yapar, ne yapmaz?

Kısa cevap

Bir LUT, her giriş rengine karşılık gelen çıkış rengini önceden hesaplanmış bir tabloda saklayan bir renk dönüşümüdür; 1B LUT her kanalı ayrı ayrı, 3B LUT ise üç kanalı birlikte dönüştürür ve tablodaki noktaların arasındaki renkler ara değerle bulunur. LUT'un gücü de sınırı da buradadır: bir LUT yalnız kendisi hazırlanırken varsayılan giriş kodlaması için anlamlıdır, çünkü bir renk dönüşümü değil, belirli bir dönüşümün sabitlenmiş bir kaydıdır. Aynı LUT farklı kameralardan gelen görüntülerde farklı sonuç verir, çünkü her kamera renkleri farklı bir logaritmik eğri ve farklı birincillerle kaydeder; bir LUT'a beklediği dilin dışında bir görüntü verildiğinde tenler dahil her renk yanlış yere eşlenir.

Arama tablosu nedir?

Bir film görünümü ya da hazır bir renk tarzı, FS-06'nın sonunda değindiğimiz gibi, dijital bir işleme zincirine genellikle önceden hesaplanmış bir tablo biçiminde eklenir. Bu tablonun adı LUT'tur, İngilizce "look-up table" kısaltmasıdır.

Bir LUT, bir formülün kendisini değil, o formülün belirli noktalardaki sonuçlarını saklar. Bu, hesaplamayı çok hızlı kılar; bir ekran ya da kamera her piksel için karmaşık bir hesap yapmak yerine tabloya bakar. Ama bu, LUT'un bir dönüşümün "donmuş" hâli olduğu anlamına da gelir: tablo hangi girdiye göre hazırlandıysa, yalnız o girdi için doğru sonucu verir.

LUT'lar iki temel türdedir.

1B LUT'la gökyüzünü maviden camgöbeğine kaydırıp teni aynı bırakamazsınız, çünkü kırmızı kanalın değişimi tende de gökyüzünde de aynı kurala uyar. 3B LUT ise renk uzayının her bölgesine ayrı bir çıkış verebildiği için bu tür seçici dönüşümleri yapabilir. FS-05'teki turuncu–camgöbeği gibi bir görünüm, tipik olarak bir 3B LUT'la taşınır.

Tablonun içi: ızgara ve ara değer

Bir 3B LUT, her olası rengi saklamaz; bir küpün içine yerleştirilmiş düzenli bir ızgaranın düğümlerindeki değerleri saklar. Adobe'nin 2013 tarihli Cube LUT spesifikasyonuna göre bu ızgaranın bir kenarındaki nokta sayısı 2 ile 256 arasında olabilir; tabloda bulunmayan giriş değerleri için okuyucu yazılım, komşu örnekler arasında ara değer bulur. Spesifikasyon, 256'lık bir tablonun bazı okuyucular için 200 megabaytlık bellek gerektirebileceğini de not eder.

Aradaki değerlerin nasıl bulunacağı, BI-24'te tanımlanan ara değerleme kavramının bir uygulamasıdır. ACES'in Ortak LUT Biçimi, yani CLF, 3B LUT için iki yöntem tanımlar: üç doğrusal ve dört yüzlü ara değerleme; belirtilmezse üç doğrusal yöntem kullanılır. Aynı spesifikasyon, ızgaranın düzenli aralıklı olduğunu ve düzensiz bir aralık gerekiyorsa, 3B LUT'tan önce bir "şekillendirici" 1B LUT ya da logaritmik bir adım kullanılması gerektiğini belirtir.

Teknik ve yaratıcı LUT

LUT'ların bir de işlevine göre ayrımı vardır ve bu ayrım, uygulama sırasını belirler.

ACES'in çıkış dönüşümü (EK-18), teknik bir dönüşümün iyi bir örneğidir: sahneye bağlı veriyi belirli bir ekrana hazırlar. Kamera üreticilerinin kendi logaritmik kayıtları için yayımladığı "log'dan Rec. 709'a" dönüşüm LUT'ları da teknik LUT'lardır. Yaratıcı LUT'lar ise bir görünüm taşır ve çoğu zaman belirli bir giriş varsayar: bazıları logaritmik bir kayıt, bazıları ise zaten ekran için dönüştürülmüş bir görüntü bekler. Bu varsayımın dosyanın içinde yazılı olması, hatayı önlemenin en sağlam yoludur. CLF biçimi bu yüzden her işlem adımı için giriş ve çıkış bit derinliğini, 8, 10, 12 ya da 16 bitlik tam sayılar ile 16 ve 32 bitlik kayan noktalı sayılar arasından seçilerek, zorunlu olarak kaydeder ve adımları açıklamalarla birlikte bir işlem listesi olarak saklar. Basit bir .cube dosyası ise yalnız tabloyu ve giriş alanının sınırlarını taşır; hangi kamera kodlamasını beklediği çoğu zaman yalnız dosyanın adında ya da kullanıcının hafızasında kalır.

Kartın sorusu: aynı LUT, farklı kamera

Soru, bir LUT'un kamera değiştiğinde neden şaşırdığıdır. Cevap basittir: LUT, bir sayıyı bir sayıya eşler; o sayının ne anlama geldiğini bilmez. EK-18'de her kameranın renkleri kendi logaritmik eğrisi ve kendi birincilleriyle kaydettiğini görmüştük. Bir kameranın logaritmik kaydında 0,4 değeri orta griye yakın bir tonu temsil edebilirken, başka bir kameranın kaydında aynı sayı bir stop kadar farklı bir parlaklığa ve biraz farklı bir renge karşılık gelir. Bir kamera için hazırlanmış LUT, öbür kameranın sayılarını kendi kamerasının sayılarıymış gibi okur ve onları yanlış yere eşler.

Bu yüzden ciddi bir renk akışında önce her kamera, kendi giriş kodlamasına uygun bir teknik dönüşümle ortak bir uzaya getirilir; yaratıcı görünüm bu ortak uzayda uygulanır. EK-18'deki ACES akışı, bu fikrin sistemleştirilmiş hâlidir.

Uyumsuzluk her zaman göze batacak kadar büyük olmaz; bazen yalnız görüntünün belirli bölgelerinde ortaya çıkar. ACES belgeleri iki yakın kodlama tanımlar: tamamen logaritmik ACEScc ile en koyu tonlarda doğrusal bir topuğa geçen ACEScct. İkisi, belirli bir eşiğin üstündeki bütün değerlerde birbirinin aynısıdır. ACEScc için hazırlanmış bir LUT'a ACEScct ile kodlanmış bir görüntü verildiğini düşünelim. Dört ten örneğinin aydınlık yanında fark tam olarak sıfırdır. Üç stop karanlıkta en açık iki tende fark yine sıfır kalırken, 8D5524'te ΔE00 cinsinden 0,98'e, 4A2C1D'de 1,82'ye çıkar; beş stop karanlıkta orta tende 0,8, iki koyu tende 1,5 ile 2,2 arasına ulaşır. Yani bu uyumsuzluk, yalnız açık tenli yüzlerin ve orta tonların kullanıldığı bir testte hiç görünmez; ancak koyu tenli bir yüzün gölgesinde ortaya çıkar. Bir LUT'un doğru girdiyle kullanıldığından emin olmanın yolu, onu özellikle görüntünün en koyu bölgelerinde, farklı tenlerle sınamaktır.

Adım adım: LUT'u doğru sırada kullanmak

1. Çekilen görüntünün giriş kodlamasını belirleyin: hangi kamera, hangi logaritmik eğri, hangi renk uzayı.
2. Kullanacağınız her LUT'un hangi girdiyi beklediğini ve hangi çıktıyı verdiğini öğrenin; bu bilgi LUT'un adında ya da belgesinde yoksa, LUT'u kullanmadan önce bir test görüntüsüyle sınayın.
3. Önce FS-04'teki gibi pozlamayı ve beyaz dengesini, LUT'un beklediği girdi üzerinde eşleyin; LUT, yanlış pozlanmış bir girdiyi düzeltmez, onu da dönüştürür.
4. Teknik dönüşümü uygulayın; yaratıcı bir LUT kullanıyorsanız, onu ya teknik dönüşümden önce logaritmik girdide ya da sonra ekran uzayında, tasarlandığı yere göre konumlayın.
5. Sonucu dalga biçimi ve vektörskopla kontrol edin; özellikle vurguların, en koyu gölgelerin ve farklı tenlerin nasıl dönüştüğüne bakın.

Örnek — yanlış girdi ve kaba ızgara

İki hesap, LUT'un iki sınırını dört ten örneğiyle gösterir. Birincisinde teknik bir LUT hazırlıyoruz: EK-18'deki ACEScct kodlamasını çözüp sRGB ekrana dönüştüren, ton eğrisi uygulamayan basit bir dönüşüm. Bu LUT'a önce doğru girdiyi, yani ACEScct ile kodlanmış tenleri veriyoruz; sonuç özgün renklerle birebir aynıdır. Sonra aynı LUT'a sık yapılan bir hatayı yapıyoruz: zaten ekran için kodlanmış sRGB değerlerini veriyoruz.

sRGB değerleri, ACEScct'nin gözüyle okununca çok daha parlak doğrusal değerler anlamına gelir; açık ve orta tenlerde kanallar kırpılır ve tenler doygun sarı ve kırmızılara patlar. En koyu tende kırpılma olmaz ama renk yine belirgin biçimde kayar. Aynı LUT, doğru girdide kusursuz, yanlış girdide yıkıcıdır; LUT'un kendisinde bir hata yoktur.

İkinci hesap ızgaranın sıklığıyla ilgilidir. Aynı teknik dönüşümü 9, 17 ve 33 noktalı ızgaralarda örnekliyor, aradaki değerleri üç doğrusal ara değerlemeyle buluyor ve sonucu tam hesapla karşılaştırıyoruz. Tabloda her ten için yüzün aydınlık yanı ile üç stop karanlıktaki yanının hataları yer alır.

Hatalar iki yerde yoğunlaşır. En açık tenin aydınlık yanı, ACEScct ızgarasının parlak ucuna yakındır; orada her ızgara adımı çok büyük bir doğrusal parlaklık aralığını kapsar ve kaba bir ızgarada ara değer belirgin biçimde yanılır. En koyu tenin karanlık yanı ise ACEScct eğrisinin logaritmik olmayan alt parçasına iner; 33 noktalı ızgarada bile hatası öbür tenlerin karanlık yanından daha büyük kalır. Yani bir LUT'un doğruluğu, ızgaranın sıklığına ve görüntünün önemli renklerinin ızgaranın hangi bölgesine düştüğüne bağlıdır. Hem çok açık hem çok koyu tenler, ızgaranın uçlarına yakın durur; bir LUT'u yalnız orta tonlu yüzlerle sınamak bu hataları göstermez.

Sık yapılan yanlış

Özet

1. Bir LUT, bir renk dönüşümünün belirli noktalardaki sonuçlarını saklayan bir tablodur; 1B LUT kanalları ayrı ayrı, 3B LUT birlikte dönüştürür ve aradaki değerler ara değerle bulunur.
2. Teknik LUT'lar kodlamalar arasında tanımlı dönüşümler yapar, yaratıcı LUT'lar görünüm taşır; ikisi de belirli bir giriş kodlaması varsayar ve doğru sırada uygulanmalıdır.
3. Aynı LUT farklı kameralarda farklı sonuç verir, çünkü her kamera renkleri farklı sayılarla kodlar; yanlış girdide tenler doygun renklere patlayabilir ve kaba ızgaralarda en açık ile en koyu tenler en çok hata alır.

Kendini sına

1. (Kolay) 1B LUT ile 3B LUT arasındaki temel fark nedir?
2. (Kolay) Adobe'nin Cube spesifikasyonuna göre 3B LUT ızgarasının bir kenarında kaç nokta olabilir?
3. (Orta) Aynı LUT farklı kamera görüntülerinde neden farklı sonuç verir?
4. (Orta) Teknik LUT ile yaratıcı LUT arasındaki fark nedir ve bu fark uygulama sırasını nasıl etkiler?
5. (Zor) Şekillendirici bir 1B LUT, 3B LUT'un doğruluğuna nasıl katkıda bulunur?
6. (Zor) Izgara hesabında hatalar neden en açık tenin aydınlık yanında ve en koyu tenin karanlık yanında yoğunlaşır, ve bu bir LUT'un nasıl sınanması gerektiği hakkında ne söyler?

Cevaplar

1. 1B LUT her renk kanalını öbür kanallardan bağımsız olarak dönüştürür; 3B LUT ise üç kanalın birlikte oluşturduğu renge göre bir çıkış verir ve bu yüzden renkleri seçici olarak, örneğin yalnız tenleri, kaydırabilir («Arama tablosu nedir?»).
2. 2 ile 256 arasında («Tablonun içi: ızgara ve ara değer»).
3. Çünkü bir LUT bir sayıyı bir sayıya eşler ve o sayının hangi eğri ve hangi birincillerle kodlandığını bilmez; her kamera renkleri farklı bir logaritmik eğri ve farklı birincillerle kaydeder, bu yüzden bir kamera için hazırlanmış LUT öbür kameranın değerlerini yanlış yere eşler. Önce her kameranın kendi teknik dönüşümüyle ortak bir uzaya getirilmesi gerekir («Kartın sorusu: aynı LUT, farklı kamera»).
4. Teknik LUT bir kodlamadan ötekine tanımlı bir dönüşüm yapar ve görüntüyü doğru göstermeyi amaçlar; yaratıcı LUT ise bir görünüm taşır. Yaratıcı LUT'un hangi girdiyi beklediğine göre teknik dönüşümden önce ya da sonra konması gerekir («Teknik ve yaratıcı LUT»).
5. Giriş değerlerini, 3B LUT'un düzenli ızgarasının görüntünün önemli bölgelerine daha sık düşeceği biçimde yeniden dağıtır; örneğin doğrusal değerleri logaritmik bir ölçeğe taşıyarak koyu tonlara daha fazla ızgara noktası ayırır ve ara değer hatalarını azaltır («Tablonun içi: ızgara ve ara değer»).
6. En açık tenin aydınlık yanı logaritmik ızgaranın parlak ucuna yakındır ve orada her adım çok büyük bir parlaklık aralığını kapsar; en koyu tenin karanlık yanı ise ACEScct'nin doğrusal alt parçasına düşer. İkisi de ızgaranın uçlarındadır; bu yüzden bir LUT yalnız orta tonlu yüzlerle değil, hem çok açık hem çok koyu tenlerle sınanmalıdır («Örnek — yanlış girdi ve kaba ızgara»).

Kaynaklar

• Adobe, «Cube LUT Specification», sürüm 1.0, 2013.
• ACES Documentation, «Common LUT Format (CLF) — A Common File Format for Look-Up Tables», sürüm 3.0, docs.acescentral.com.
• ACES Documentation, «ACEScct — A Quasi-Logarithmic Encoding of ACES Data for use within Color Grading Systems», docs.acescentral.com.

Sonraki adım

Bir LUT bir görünüm taşır; ama bir filmde görünüm çoğu zaman sabit kalmaz, hikâyeyle birlikte değişir. FS-08 bu değişimi ele alır: tekrarlanan renk motiflerini, karakterlere bağlanan renkleri, zamanın ve mekânın değişiminin renkle nasıl belirtildiğini, kostüm ve sanat yönetimiyle işbirliğini ve bir filmde rengin değişmesinin karakterin değişimini nasıl anlatabileceğini. Kameraları ortak bir uzaya getiren sistemin kendisi EK-18'in konusuydu.