20октября

Настройка и калибровка видеомонитора

Бурный рост в последние годы количества относительно недорогих камер, обеспечивающих получение изображения с качеством, близким к кинематографическому, привел к изменению требований и к качеству массовых видеомониторов – как полевых, так и студийных. Если во времена ЭЛТ выездные мониторы в большинстве своем предназначались для простой оценки композиции кадра, то современные мониторы вполне способны выступать в качестве контрольных приборов, позволяющих если не измерить, то оценить весь комплекс качественных параметров изображения. Правда, для этого они должны быть правильно откалиброваны и настроены.

 

 

Важность правильной калибровки монитора повысилась также с переходом от аналоговой записи к цифровой, поскольку в цифровой записи неверная экспозиция на основе контроля по неправильно настроенному монитору приводит к резкому снижению динамического диапазона и появлению т.н. ложных контуров на участках изображения с плавным изменением яркости или цвета. Обойтись же без более-менее большого монитора, пользуясь только маленьким дисплеем камеры достаточно сложно.

Поэтому правильно откалиброванный монитор становится одним из ключевых моментов на съемочной площадке. Это утверждение может показаться излишне категоричным, особенно, если съемка проводится в спешке, в условиях жесткого лимита времени. Однако, опыт показывает, что при наличии во время съемки монитора, отбалансированного по яркости-контрасту и по цвету, экономится огромное количество рабочего времени при пост-обработке. Формула же «мы все исправим на монтаже», как оказалось, работает далеко не всегда. То же самое касается и студийных мониторов для цветокоррекции и видеомонтажа, поскольку откалиброванный монитор, в данном случае, является вообще единственным способом увидеть, как на самом деле выглядят ваши отснятые футажи и финальный результат вашей работы.

Прежде всего, это свет

Одним из важнейших этапов калибровки монитора является его настройка в соответствии с освещенностью окружающего пространства. Внешняя засветка экрана кардинально сказывается на видимом на экране изображении. Именно поэтому на съемочной площадке стараются разместить мониторы в затененном пространстве, а монтажные аппаратные стараются размещать в помещениях без окон, чтобы обеспечить постоянные условия освещенности. В случаях, же когда освещенность, например, на съемочной площадке, изменяется, мониторы обязательно должны быть перекалиброваны под новые условия.

«На глаз» или по приборам

Существует два основных метода калибровки монитора – субъективный и объективный. Субъективный метод – это настройка монитора с визуальным контролем изображения на экране монитора, с приведением его к требуемому виду. Объективный, или инструментальный, метод основывается на применении датчиков, измеряющих яркость определенного участка экрана (люксметра или колориметра) и выставлении требуемых значений яркости для определенных участков тестового изображения.

Калибровка производится по специальным тестовым таблицам. Самой простой и самой первой такой таблицей был сигнал «Серый клин» представляющий собой набор полос с несколькими градациями яркости в диапазоне от 100% белого до 100% черного. Настройка по этой таблице состоит в установке таких уровней яркости и контрастности, чтобы все полосы были видны и не сливались с соседними.

Рис.1 «Серый клин» - простейший тест-сигнал для калибровки монитора

Поскольку этот тестовый сигнал не обеспечивал точность установки уровня черного при субъективной настройке, был предложен специальный тестовый сигнал PLUGE, особенность которого состоит в наличии в сигнале расположенных рядом участков яркостью: черный, чернее черного и светлее черного, позволяющих достаточно точно выставить уровень черного «на глаз». Кроме этого типовой PLUGE сигнал содержит упрощенный «серый клин» с четырьмя градациями яркости. Данная таблица предназначена, прежде всего, для инструментальной настройки по приборам, когда для каждого участка настаивается значение, указанное в нормативном документе Рекомендации МСЭ-R BT.814.

Инструментальная калибровка значительно более точная, чем субъективная, при которой возможны ошибки, обусловленные невнимательностью, дефектами зрения или влиянием внешних факторов. Но, с другой стороны, настройка по приборам, ориентированная на измерение исключительно параметров экрана, не учитывает влияния внешней освещенности. Поэтому, в условиях, отличных от типовых, приходится корректировать настройки, исходя из видимого изображения.

Оптимальным является комбинированный метод, когда часть параметров (например, уровень белого) устанавливается по приборам, а общая картинка настраивается визуально.

PLUGE сигнал обеспечивает настройку монитора только по яркостным параметрам. Нам же необходимо откалибровать монитор и по цветопередаче. Чаще всего, для этой цели используется сигнал цветных полос, представляющий набор вертикальных полос шести цветов – трех основных и трех дополнительных. Эти цвета, как правило, дополняются белой или серой и черной полосами.

Дабы избежать применения множества различных тестовых сигналов, инженеры SMPTE разработали комбинированную таблицу SMPTE Color Bars, сочетающую в себе цветные полосы, PLUGE паттерн и дополнительные модули, необходимые для настройки цветности. Хотя эта таблица изначально была предназначена для телевидения американского стандарта NTSC, она быстро завоевала популярность и сейчас применяется во всем мире, независимо от телевизионной системы. Большинство профессиональных видеокамер именно этот сигнал выдают на выход в режиме BARS, многие профессиональные видеомониторы и видеорекордеры, как и системы нелинейного монтажа, также имеют встроенный генератор такого сигнала. Именно этот тестовый сигнал мы и будем использовать для калибровки видеомонитора.

Рис.2 Тестовая таблица PLUGE (Рек. МСЭ-R BT.814-2)

Рис.3 Тестовая таблица SMPTE

Какие мониторы мы калибруем

В идеале, любой монитор, используемый в видеопроизводстве, должен быть откалиброван. В реальности же многим мониторам такая калибровка не требуется. Какие-то мониторы используются в качестве «индикаторов» наличия видеосигнала, какие-то как мониторы для операторов кранов и стедикамов и т.п. Какие мониторы обязательно необходимо иметь откалиброванными, так это основные рабочие мониторы технологической цепочки. На съемочной площадке это, как минимум, рабочий монитор оператора камеры, а в пост-обработке (цветокоррекция, монтаж, спецэффекты) основные контрольные мониторы рабочих станций. Калибровке подлежат также мониторы контроля источников видеосигнала в студийных и эфирных аппаратных телекомпаний.

Операторские мониторы

Во времена съемки на кинопленку и аналоговой видеозаписи, необходимость в хорошем калиброванном мониторе на съемочной площадке была не столь критичной, как в настоящее время, в эпоху тотального господства цифровой видеозаписи. Это связано с принципиальным отличием принципа записи информации об изображении в аналоговых и в цифровых системах. В аналоговых системах, если оператор ошибся с экспозицией или цветовым балансом, остается возможность исправить эту ошибку в пост-обработке, поскольку аналоговые системы, в отличие от цифровых, не имеют жесткого «клиппинга» и характеризуются плавным спадом передаточной характеристики на краях диапазона. Что позволяет «вытянуть» нужную информацию в пост-обработке, пусть и ценой увеличения уровня шума.

В цифровых же системах, при выходе за пределы битности изображения, вся информация за этими пределами теряется безвозвратно. Поэтому даже небольшая ошибка в экспозиции ведет к существенному уменьшению динамического диапазона, и так небольшого у массовых камер. То же самое касается и колориметрии. Ошибки в цветовой балансировке камеры ведет к потере тонких цветовых нюансов, что зачастую переводит отснятый материал в категорию брака.

Чтобы быть уверенным в том, что вы наблюдаете именно то, что выдает камера, необходимо калибровать монитор непосредственно на съемочной площадке перед съемкой в тех условиях освещения, которые будут при съемке.

Мониторы для пост-обработки

Использование калиброванных мониторов в период монтажно-тонировочного периода (post-production), в большинстве случаев, является единственным способом увидеть и оценить, как в итоге будет выглядеть результат вашей работы и как реально отражаются вносимые изменения на изображении.

Что касается калибровки, то ее следует производить не только при начальной установке монитора в систему, но и регулярно с периодичностью, где-то, в полгода. Кроме того, между плановыми, следует перекалибровывать монитор при любом изменении условий освещенности, в том числе и при простой замене ламп освещения помещения, при замене или перестановке мебели и оборудования. Чтобы не зависеть от погоды и времени суток, желательно пост-обработку размещать в помещениях без окон.

Также, признаком хорошего тона является калибровка мониторов перед началом каждого серьезного проекта. И не забывать регулярно очищать экран монитора от пыли.

Телевизионные (видео) мониторы и компьютерные мониторы

Следует иметь в виду, что видео и компьютерные мониторы в силу разного назначения имеют и различные параметры. Они отличаются по диапазону контрастности, по отображаемому цветовому пространству, по рабочим частотам, разверткам и др. Поэтому в телевидении в постпроизводстве для контроля применяются именно видеомониторы. Довольно часто возникают попытки использовать относительно недорогие компьютерные мониторы в качестве второго монитора для контроля видео, перекалибровав его в соответствии с телевизионными стандартами. Однако, поскольку в силу вышесказанного мы должны контролировать именно видеосигнал, то (поскольку ТВ и компьютерные мониторы имеют разные интерфейсы) возникает необходимость в специальном конверторе, преобразующем компьютерный сигнал в видео. В результате суммарная стоимость такого комплекта не сильно отличается от цены профессионального телевизионного монитора.

Но это не значит, что нельзя компьютерные мониторы использовать для видеоконтроля. Все определяется для какой потребительской среды готовится материал. Если программа будет транслироваться по телевидению, то, естественно, следует пользоваться видеомонитором. Если же конечный продукт предназначен для Интернет трансляции или для выкладыванию на You Tube, Vimeo и т.п., т.е. для пользователей компьютеров, то и контроль лучше осуществлять с помощью компьютерного монитора.

Готовимся к настройке

Калибровку монитора следует производить в тех же условиях, в каких монитор применяется для работы. Т.е. необходимо включить все осветительные приборы, которые включены при работе, включить все приборы имеющие экраны и световую индикацию. Необходимо убедится в отсутствии на экране бликов и отражений.

Экран монитора желательно максимально защитить от паразитной засветки окружающим светом. Т.е. в студии должно быть приглушенное освещение и на съемочной площадке монитор должен быть оснащен светозащитным козырьком или тубусом. Естественно, экран монитора должен быть чистым.

Необходимо подключить монитор к источнику тестового сигнала. Это может быть камера, на которую ведется съемка, станция нелинейного монтажа (большинство ПО NLE имеет в своем составе наборы тестовых сигналов), специальный генератор тест-сигналов или любой другой прибор со встроенным генератором цветных полос (ГЦП). Некоторые мониторы имеют собственный встроенный ГЦП, но представляется основную настройку производить, подавая сигнал с того устройства, с которым монитор и будет использоваться.

Калибровка телевизионного видеомонитора

Ниже описана типовая процедура настройки телевизионного монитора, рекомендуемая в большинстве соответствующих Стандартов и Правил по эксплуатации ТВ оборудования. Это методика относится к субъективному методу, поэтому при настойке нескольких мониторов следует уделять особое внимание тщательности и единообразию выполнения каждой операции, для достижения максимальной идентичности изображения всех мониторов. Для особо важных случаев, естественно, применяется приборный метод калибровки, но, поскольку колориметры – это дорогие устройства, то именно субъективный метод стал наиболее применяемым.

Пошаговый процесс калибровки:

1. Включить монитор и, при наличии, источник тестового сигнала и дать им прогреться в течение нескольких минут.

2. Вывести сигнал цветных полос на экран монитора (выбрать соответствующий вход или включить режим ГЦП монитора).

3. Установить все регуляторы монитора (яркость, контраст, цвет - как физические, так и в меню настроек) в среднее положение.

4. Вывести в минимум цветовую насыщенность изображения, которое станет черно-белым. При этом участок собственно цветовых полос приобретет вид стандартного «серого клина», все полосы которого должны быть четко видны.

Рис.4 SMPTE Color Bars при убранном цвете.

5. Обращаем свое внимание на PLUGE паттерн, размещенный в правой нижней части изображения. Три полосы, расположенные на черном фоне имеют разную яркость, возрастающую слева направо. В различных системах уровень яркости сигнала обозначается по-разному. В системах, основанных на стандарте NTSC уровень яркости обозначается в единицах IRE, представляющих, по сути, проценты диапазона от уровня гашения до 100-процентного уровня белого. В европейской традиции единицы IRE не используются и уровень сигнала обозначается просто в процентах, правда, 100% в этом случае – это диапазон от уровня черного, до уровня белого. Хотя мы находимся, как бы, в Европе, и пользуемся именно процентами, учтем, что многие системы нелинейного монтажа оперируют именно понятиями IRE, будем использовать обе системы. Для ориентировки, уровень гашения составляет 0% и 0IRE, уровень черного - 7% и 7.5IRE в американской системе (в японской 0IRE), уровень белого – 100% и 100 IRE. Возвращаемся к сигналу PLUGE. Левая из трех полос имеет уровень «чернее черного» т.е. ее уровень примерно на 2% ниже уровня черного, составляя ~5% или 3,5IRE и она должна отображаться на экране также точно как и стандартный черный. Средняя полоса как раз и имеет уровень черного т.е. 7% и 7.5IRE. Правая же полоса имеет уровень на 2% выше черного, составляя примерно 9% или 11.5IRE. При калибровке монитора необходимо отрегулировать настройки так, чтобы левая и средняя полосы слились между собой и с черным квадратом слева от них, а правая полоса была еле различима.

Рис.5 Калибровка яркости по PLUGE.

6. С помощью регулятора яркости установить такое ее значение, при котором левая и средняя полосы PLUGE сольются между собой и с расположенным рядом черным квадратом. Правя полоса, при этом, должна быть несколько ярче их и быть различимой визуально.

7. Перевести регулятор контраста в максимальное положение. Белый квадрат в левой нижней части изображения станет супер-ярким. В некоторых мониторах (особенно с ЭЛТ) его края начнут размываться и «заплывать» на соседние участки. Правая полоса PLUGE также увеличит свою яркость и станет отчетливо видима. Плавно снижая контраст возвращаемся к ситуации, когда Левая полоса PLUGE исчезает. При этом контролируем белый квадрат, который должен иметь четкие границы. Дополнительно можно контролировать «серый клин», в котором полосы оттенков серого не должны сливаться. Калибровка по яркости завершена.

8. Переходим к настройке цветопередачи. Возвращаем регулятор цветовой насыщенности в среднее положение.

9. Включаем режим только синего цвета Blue Only. Большинство профессиональных мониторов имеют для этого специальную кнопку ( как правило, «жестко прошитую» и соответственно подписанную или программируемую из меню на одну из пользовательских функциональных кнопок). Если такой кнопки (или функции) нет, то этого режима можно добиться с помощью синего пленочного фильтра. Это должен быть фильтр чистого синего цвета, аналогичный кодаковскому фильтру Wratten #47, в свое время созданный для цветоделения в цветном кино. Тестовая таблица приобретает вид чередующихся синих и черных полос.

 

Рис.6 Калибровка цветопередачи в режиме Blue Only.

10. Регулятором Chroma добиться чтобы участок длинных полос (ГЦП) и коротких полос слились и были неотличимы друг от друга. Для цифровых сигналов SDI и HDMI и аналогового компонентного сигнала этого достаточно. Если же монитор работает с аналоговым композитным сигналом (особенно, если это NTSC), то может потребоваться еще подстройка Phase (Tint).

11. Выключаем режим Blue Only и на этом калибровка завершена.

Старайтесь не сбивать полученные настройки без особой необходимости. Если же условия изменились, то следует пройти всю калибровку заново.

Если у вас нет телевизионного осциллографа и вектороскопа, то правильно откалиброванный монитор является единственным инструментом для корректной оценки качества изображения.

Статьи

Creation Date

20.10.16