Nastavení a měření filmové a digitální projekce Zpracoval a upravil prof. Mgr. Jiří Myslík Filmová a televizní fakulta Akademie múzických umění v Praze pracovní verze V Praze 5.8. 2013
Nastavení a měření filmové projekce 1. Jas projekčního plátna V centru obrazu je stanoven jas v bílé bez založeného filmového pásu v projektoru na hodnotu L = 16 fl ± 2 fl (55 cd /m 2 ±7 cd/m 2 ). V krajích obrazu (5% od každého okraje) nesmí být jas menší než 75% a větší než 90% hodnoty v centru plátna. Rozložení jasu musí být symetrické od geometrického projekční plochy. Žádné místo obrazu nesmí vykazovat hodnotu nižší než 10 fl (34 cd/m 2 ). 2. Teplota chromatičnosti v bílé T ch = 5400K : +600K 200K Reference: ANSI/SMPTE 196M-2003 Screen Luminance and Viewing Conditions for Indoor Theater Projection Nastavení a měření digitální projekce Sestaveno a upraveno podle článku Color Processing for Digital Cinema 4: Measurements and Tolerances, autor Thomas O. Maier, publikováno v SMPTE Motion Imaging Journal, November/December 2007 1. Místa měření uvnitř prostoru kontrolní projekce a kinosálu Měření se provádí ve výšce přibližně 1,1m nad úrovní podlahy a ve vzdálenosti 1,5 až 3,5 násobku výšky plátna. To je obvyklé místo operátoru barevných korekcí. V kinosále je doporučeno provést měření na 6ti místech: a/ tři měření v řadě uprostřed hlediště střední sedadlo a obě krajní sedadla b/ tři měření v poslední řadě hlediště - střední sedadlo a obě krajní sedadla obr. 1 Místa měření v kinosálu
2. Měření jasu plátna při zhasnutém sálu a vypnutém projektoru Měření se provádí v podmínkách zhasnutého osvětlení projekčního prostoru s bezpečnostním osvětlením (schody, východy ). Místa postavení měřicího přístroje jsou jako v bodě 1. Hodnoty jasu projekční plochy naměřené v referenční projekci mají být menší než 0.01 cd/m 2 (0,0029 fl). Hodnoty jasu projekční plochy naměřené v kinosálu mají být menší než 0,03 cd/m 2 (0,01 fl). 3. Měření jasu bílé na projekční ploše Používají se dva způsoby měření jasu bílé. Absolutní se zjistí v centru obrazu. Rovnoměrnost rozložení jasu se zjistí porovnáním hodnot jasu ve a na stranách obrazu (pro kontrolní projekci a kino) nebo v rozích (pro kontrolní projekci). Rohová místa měření jsou určena ve vzdálenosti 5% ±1% šířky obrazu od krajů, boční body leží vlevo a vpravo od ve stejné vzdálenosti od kraje obrazu jako rohové body (viz obr.2). 5% šířky obrazu 5% šířky obrazu obr. 2 Místa na projekční ploše pro měření jasu bílé Vstupní úrovně bílé (v barevné hloubce 12bit) s korekcí 2,6 gamma XYZ jsou X Y Z [3794 3960 3890]. Požadované hodnoty jasů s mi pro kontrolní projekci a kino jsou v tabulce 1. 48.0 cd/m² Jas, střed 100% (14.0 fl) 85% Jas hodnoty jasu strany 85% Jas hodnoty jasu rohy tab. 1 Hodnoty a jasu v bílé ±3.5 cd/m² (± 1.00 fl) 80% až 90% hodnoty jasu 80% až 90% hodnoty jasu ±10.2 cd/m² (± 3.00 fl) 75% až 90% hodnoty jasu není stanoveno
4. Měření chromatičnosti bílé Měření se provádí pouze ve obrazu se vstupními mi X Y Z shodnými pro měření jasu. hodnoty a jsou uvedeny v tabulce 2. Chromatičnost bílé, střed x = 0.314 y = 0.351 ±0.002 x ±0.002 y tab. 2 Hodnoty a chromatičnosti bílé ve obrazu ±0.006 x ±0.006 y Následující tabulka 3 uvádí barvy bílé měřené v rozích obrazu Chromatičnost bílé, rohy odchylka od ±0.000 x ±0.000 y odchylka od ±0.008 x ±0.008 y tab. 3 Tolerance chromatičnosti bílé měřené v rozích obrazu odchylka od ±0.015 x ±0.015 y 5. Měření jasu černé v promítaném obraze Černá v obraze je definována jasem měřeným na plátně v sále v režimu předvádění (se zapnutým bezpečnostním osvětlením). Na plátno se promítne černá se vstupními mi X Y Z [16 16 16]. V následující tabulce 4 jsou maximální hodnoty jasu a v černé. Promítaná černá 0.024 cd/m 2 0.032 cd/m 2 0.040 cd/m 2 tab. 4 Maximální jas promítané černé Nastavení projektoru DI (Digital Intermediate) v barevném prostoru P3 V následující tabulce 5 jsou hodnoty jasu a barvy bílé měřené na plátně při projekci v barevném prostoru P3 RGB gamma 2,6 Y = 15.276 ft. L. [ 52.37 cd/m 2 ] x = 0.314 y = 0.351 Pro bílou v barevné hloubce 12bit v prostoru P3 RGB gamma 2,6 jsou vstupní hodnoty úrovní RGB [4095 4095 4095]. Pro bílou v barevné hloubce 10bit v prostoru P3 RGB gamma 2,6 jsou vstupní hodnoty úrovní RGB [1023 1023 1023].
Pro hodnotu jasu v bílé 48 cd/m 2 (14 fl) jsou vstupní úrovně RGB v prostoru P3 RGB gamma 2,6: pro barevnou hloubku 12bit: R=3960 G=3960 B=3960 pro barevnou hloubku 10bit: R=989 G=989 B=989 6. Měření sekvenčního kontrastu Sekvenční kontrast je definován jako poměr jasu bílé ku jasu v černé, které jsou promítnuty postupně na celou plochu obrazu. Tolerance pro kinoprojekci a referenční projekci jsou v tabulce 5. Sekvenční kontrast 2000:1 1500:1 tab.5 Hodnoty sekvenčního kontrastu a 1200:1 7. Měření vnitřního (Intra-frame) kontrastu Vnitřní kontrast obrazu se měří na šachovnicové tabulce s 4x4 poli, které tvoří pravidelný vzor černých a bílých ploch (viz. obr.3). Vstupní hodnoty úrovní X Y Z pro bílou jsou [3794 3960 3890] a pro černou [16 16 16]. obr. 3 Test pro měření vnitřního kontrastu Intra-frame kontrast 150:1 100:1 tab.6 Hodnoty Intra-frame kontrastu a 100:1
8. Vizuální kontrola šedé stupnice Bylo prokázáno, že vizuální hodnocení reprodukce šedé stupnice je v mnoha případech lepší než jakékoliv měření. Oko je schopno v šedých tónech rozpoznat i jemné barevné odchylky. Pro vizuální hodnocení se používají dvě stupnice: od černé k bílé a od černé k tmavě šedé. Druhá stupnice slouží k přesnému vyhodnocení neutrality tmavých tónů, aby zraková adaptace nebyla ovlivněna vysokým jasem bílé. Stupnice černá - bílá se umístí na šedý podklad s jasem 4,8 cd/m 2 (vstupní úrovně [1565 1633 1604]) a stupnice černá tmavě šedá na šedý podklad s jasem 0.0064 cd/m 2 (vstupní úrovně [122 128 125]). Pozice testovacího obrazce by měla být vystředěna a zaujímat 20% výšky a 80% šířky obrazu. Každé políčko by mělo mít velikost strany 8% šířky obrazu. Na obr. 4,5 jsou příklady testovacích tabulek. obr.4 Šedá stupnice, černá bílá obr.5 Šedá stupnice, černá tmavě šedá Tabulky jsou mírně upravené z dokumentu SMPTE 431-2, Reference Projector and Environment for Display of DCDM in Review Rooms and Theaters. V následujících tabulkách 7 a 8 jsou hodnoty jasu vypočteny ze vstupní úrovně Y. Měření se však provádí v konkrétní projekci, takže musíme přičíst k tabulkové hodnotě jas v černé na projekčním plátně, abychom získali relevantní jasové hodnoty. V dokumentu SMPTE 431-2 jsou v tabulkách připočítány hodnoty jasu promítané černé 0,02 cd/m 2 k jasům vypočteným z úrovně Y. číslo pole Vstupní hodnoty úrovní Výstupní hodnoty kolorimetrických souřadnic (měřeno na plátně) Výstupní jas X Y Z x y Y, cd/m 2 1 379 396 389 0.314 0.351 0.12 2 759 792 778 0.314 0.351 0.73 3 1138 1188 1167 0.314 0.351 2.10 4 1518 1584 1556 0.314 0.351 4.43 5 1897 1980 1945 0.314 0.351 7.92 6 2276 2376 2334 0.314 0.351 12.72 7 2656 2772 2723 0.314 0.351 18.99 8 3035 3168 3112 0.314 0.351 26.87 9 3415 3564 3501 0.314 0.351 36.50 10 3794 3960 3890 0.314 0.351 48 tab.7 Hodnoty pro šedou tabulku černá - bílá
číslo pole Vstupní hodnoty úrovní Výstupní hodnoty kolorimetrických souřadnic (měřeno na plátně) Výstupní jas X Y Z x y Y, cd/m 2 1 122 128 125 0.314 0.351 0.006 2 245 255 251 0.314 0.351 0.038 3 367 383 376 0.314 0.351 0.111 4 490 511 502 0.314 0.351 0.234 5 612 639 627 0.314 0.351 0.418 6 734 766 753 0.314 0.351 0.670 7 857 894 878 0.314 0.351 1.002 8 979 1022 1004 0.314 0.351 1.418 9 1101 1150 1129 0.314 0.351 1.928 10 1224 1277 1255 0.314 0.351 2.531 tab.8 Hodnoty pro šedou tabulku černá tmavě šedá 9. Kontrola exponentu přenosové funkce gamma korekce Exponent přenosové funkce (gamma korekce) je důležitý pro správný kontrast promítaného obrazu. Proto je nutné, aby byla dodržena jeho předepsaná. Výpočet hodnoty exponentu - gamma korekce (stanovená je 2,6): výchozí rovnice: 52,37, kde Y je výstupní jas na plátně v jednotách cd/m 2 a Y vstupní úrovně (viz tab. 7 a 8). po úpravě: log 52,372,6 výpočet exponentu (stanovená e = 2,6) : 1,719 4095 Pozor: Z naměřené hodnoty jasu Y je nutné pro výpočet exponentu odečíst jas promítané černé 0,02 cd/m 2 V tabulce 9 jsou uvedeny pro hodnotu exponentu přenosové funkce: Nominální (referenční projektor) ±2% exponent 2,6 2,548 až 2,652 tab. 9 hodnoty a exponentu přenosové funkce ±5% 2,47 až 2,73
10. Měření barevného gamutu (primární barvy) Pro určení barevného gamutu projektorů založených na aditivním principu barevné reprodukce jsou rozhodující kolorimetrické souřadnice a jasové hodnoty tří základních barev, bílé a černé. Hodnota a pro bílou a černou byly popsány výše. V tabulce 10 jsou hodnoty pro základní barvy R,G,B. Doporučuje se promítat test každé základní barvy v celém obraze a měření provádět ve. Hodnoty jasu jsou vypočteny ze vstupních úrovní Y bez započtení jasu promítané černé, stejně jako v tabulkách 7 a 8. Tabulka 10 vychází z tabulky A.4 v RP 431-2 s tím, že vstupní úroveň Z se pro červenou primární barvu změnila na hodnotu 0, což je technicky korektní. V tabulce A.4 je použita úrovně 100, protože některá zařízení nezpracují nulovou vstupní úroveň. Byl zvolen tento kompromis, který představuje zanedbatelný posun v kolorimetrické souřadnici x (diference činí 0.0001). tab. 10 Hodnoty vstupních úrovní, kolorimetrických souřadnic a jasu pro základní barvy RGB 11. Věrnost barevné reprodukce V barevném prostoru projektoru mají být barvy reprodukovány s tolerancí 4 E*ab. V praxi měřit všechny barvy reprodukované projektorem je nemožné, proto byl vybrán set 12ti barevných tónů, které stačí k verifikaci barevné věrnosti. V tabulce 11 jsou vstupní hodnoty úrovní, výstupní kolorimetrické souřadnice a jas na plátně. Opět připomínám, že do hodnot jasu v tabulce není započítána úroveň promítané černé (nutno přičíst). Neutrální stupnice v tabulce 7, pole 6 až 10 může také posloužit ke zjištění barevné věrnosti. obr.6 Příklad testovací barevné tabulky
12. Měřící přístroje Dokument SMPTE 431-3 doporučuje provádět dvojí měření: - měření jasu - měření chromatičnosti Měření jasu se provádí jasoměrem nebo spektroradiometrem se spektrální odezvou jako standardní pozorovatel (fotopické vidění) definovaný v normě CIE/ISO 10527:1991. Dokument SMPTE 431-3 stanovuje měření v úhlu 2 o (standardní pozorovatel stanovený roku 1931). Přístroj musí měřit jas v bílé s přesností ±0.5 cd/m² (±0.2 fl) a v černé s přesností ±0.007 cd/m² (±0.002 fl). Minimální přesnost měření chromatičnosti spektroradiometrem je stanovana ±0.002 pro měření kolorimetrických souřadnic x, y v hodnotách jasu nad 10 cd/m 2. Ve všech případech se jedná o měření světla odraženého od projekční plochy. literatura: 1. SMPTE 432-1, Color Processing for D-Cinema, www.smpte.org. 2. SMPTE 428-1, Digital Cinema Distribution Master (DCDM) Image Characteristics, www.smpte.org. 3. SMPTE 431-1, D-Cinema Exhibition Screen Luminance Level,Chromaticity, and Uniformity, www.smpte.org. 4. SMPTE 431-2, Reference Projector and Environment for Displayof DCDM in Review Rooms and Theaters, www.smpte.org. 5. SMPTE 431-3, Projection Image Measurements, www.smpte,org.
6. J. Silva, Digital Cinema Image Representation Signal Flow, SMPTE Mot. Imag. J., 115:137-152, April 2006. 7. G. Kennel, Color and Mastering for Digital Cinema, Focal Press: New York, NY, 2007. 8. CIE Publication S002-1986, CIE Colorimetric Observers, 1986. This has also been published as CIE/ISO 10527:1991. 9. T. Maier, Color Processing Processing for Digital Cinema 3: Minimum Linear Bit Depth, Encoding of Near Blacks, Gamut Mapping, and Colorimetry for the Tolerances in the Standards, SMPTE Mot. Imag. J., published in this issue.