بررسی مفاهیم عمق رنگ و نمونه برداری رنگ در فیلم سازی

کلیک - عمق رنگ و نمونه برداری رنگ (Chroma sub sampling) دو مفهوم در فیلم برداری و فیلم سازی دیجیتالی هستند که اکثر افراد فهم درستی از آن ها ندارند. معمولا هنگامی که افراد متخصص می خواهند اطلاعاتی را در این دو مفهوم به دیگران ارائه کنند، تنها به بیان عبارت ساده "هر چقدر بیشتر، بهتر" اکتفا می کنند و در مورد آن ها توضیح کامل و مناسبی ارائه نمی کنند. در این مطلب قصد داریم این دو مفهوم را به صورت ساده و قابل فهم برای تمام افراد، به نقل از گریفن هاموند، مستند ساز معروف بیان کنیم. در ادامه با ما همراه باشید.

فیلم های دیجیتالی معمولا با عمق رنگ ۸ بیت و نمونه برداری زنگ ۴:۲:۰ ضبط می شوند.

عمق رنگ یا عمق بیت به تعداد کلی سطوح رنگ های قرمز، آبی و سبز که هر دوربین ثبت می کند، گفته می شود؛ به عنوان مثال عمق رنگ ۸ بیت به معنای این است که ۲۵۶ سطح (صفر تا ۲۵۵) از هر رنگ (قرمز، سبز و آبی) وجود دارد که مجموع کل تعداد سطوح به ۱۶٫۸ میلیون سطح می رسد. ۱۶٫۸ میلیون سطح رنگ عدد بسیار بالایی به نظر می رسد؛ اما عیب اصلی رنگ های ۸ بیتی زمانی مشخص می شود که در قسمت هایی از تصویر که رنگ های روشن به تیرگی تمایل دارند، به جای اینکه رنگ های مختلف بدون هیچ مشکلی نمایش داده شوند، همراه با سایه های پراکنده ای نمایش داده می شوند که باعث افت کیفیت تصویر می شوند.

در رنگ ۱۰ بیتی، تعداد سطوح رنگ ها چهار برابر که برابر با ۱۰۲۴ سطح برای هر یک از رنگ ها است، می شود و ترکیب کل سطوح رنگ ها به یک میلیارد ترکیب سطح رنگ برای رنگ های قرمز، سبز و آبی افزایش پیدا می کند. طبق گفته هاموند، تفاوت زیادی بین رنگ ۸ بیتی و ۱۰ بیتی به نظر نمی رسد و در اکثر نمایشگرها و تلویزیون ها و حتی در سایت یوتیوب از رنگ ۸ بیتی استفاده می شود؛ (نمایشگرهای فوق پیشرفته رنگ ها را با کیفیت بهتری نمایش می دهند).

مفهوم نمونه برداری رنگ یا Chroma sub sampling مقوله کاملا متفاوتی است. این مفهوم غالبا تحت عنوان وضوح رنگ نیز شناخته می شود که در مقابل آن مفهومی تحت عنوان وضوح فضایی تصویر (به عنوان مثال وضوح ۴K Ultra HD با رزولوشن آن ۲۱۶۰* ۳۸۴۰ پیکسل) قرار دارد. رنگ های هر پیکسل به چهار ردیف تقسیم می شوند که بسیار کوچک تر از اندازه هر پیکسل هستند و این چهار ردیف از دو بخش متشکل از ۲ زدیف تشکیل شده است.

در نمونه برداری رنگ ۴:۲:۰، رنگ ها از سطرهایی که به ازای هر چهار پیکسل تشکیل شده اند و تنها از دو پیکسل دو ردیف بالای هر بخش نمونه برداری می شوند و از هیچ کدام از پیکسل های ردیف پایین انتخاب نمی شوند. جالب است بدانید که این نمونه برداری قابل ملاحظه، تاثیر بسیار کمی بر روی چشم انسان برای تشخیص رنگ ها دارد. چنانچه دوربینی دارای نمونه برداری رنگ ۴:۲:۲ باشد، نمونه برداری رنگ علاوه بر دو پیکسل ردیف بالا، از دو پیکسل ردیف پایین نیز انجام می شود. نمونه برداری رنگ از پیکسل های هر دو ردیف هر بخش باعث می شود وضوح رنگ دو برابر شود. با مشاهده شکل زیر بهتر متوجه تفاوت نمونه رنگ برداری ۴:۲:۰ و ۴:۲:۲ می شوید.

حال این سوال مطرح می شود با وجود اینکه عمق ۱۰ بیتی رنگ و نمونه برداری رنگ ۴:۲:۲ تاثیر بسیار کمی در رنگ های دوربین ها دارند، دلیل مهم بودن این دو مفهوم چیست؟ دلیل مهم بودن این دو مفهوم این است که مقادیر این دو مفهوم در مراحل پس تولید فیلم بسیار تاثیر گذار هستند.

رنگ ۱۰ بیتی برای افراد فعال در زمینه فیلم سازی و تولید رنگ بسیار مهم است؛ حتی اگر رنگ ها با عمق ۸ بیت نمایش داده شوند. دلیل این موضوع این است که آن ها در رنگ های ده بیتی فضای بیشتری برای قرار دادن رنگ ها و ویرایش فیلم مانند کم و زیاد کردن نور تصویر و اشباع رنگ ها در اختیار دارند. کار کردن با رنگ ۱۰ بیتی کنترل بهتری در اختیار رنگ شناسان قرار می دهد و باعث بهتر شدن نتیجه کار آن ها می شود.

همچنین نمونه برداری رنگ ۴:۲:۲ باعث می شود رنگ ها بهتر پردازش شوند. نمونه برداری رنگ ۴:۲:۲ در پردازش کروما کی یا برش فام (یک تکنیک تولید جلوه های ویژه سینمایی برای ترکیب چند نگاره یا فیلم با یکدیگر است. روش این تکنیک به این صورت است که فیلم هایی از افراد یا اشیا روبروی یک پرده سبز یا آبی که بیشترین تضاد را با رنگ پوست انسان دارند، گرفته می شود و با فیلم های از پیش تولید شده ترکیب می شوند) نقش به سزایی دارد. در چنین مواردی است که وضوح رنگ اضافی می تواند به جای تصاویر سایه دار، تصاویر صاف و یک دستی را تولید کند.

بسیاری از عکاسان حرفه ای که از دوربین های بدون آینه یا دوربین های DSLR استفاده می کنند، برای ضبط تصاویر از دوربین های اکسترنال استفاده می کنند؛ زیرا توانایی آن ها در پردازش اطلاعات رنگ ها بیشتر از دوربین های اینترنال است. رنگ این دوربین ها معمولا با عمق ۱۰ بیت و با نمونه برداری رنگ ۴:۲:۲ ایجاد می شود.

دوربین DSLR لومیکس GH5 در این دو زمینه پیشتاز است؛ زیرا با توانایی تولید رنگ ۱۰ بیتی با نمونه برداری رنگ ۴:۲:۲، زمان و هزینه مورد نیاز برای ساخت فیلم های حرفه ای را کاهش می دهد و باعث می شود فیلم سازان حرفه ای دیگر نیازی به دوربین های اکسترنال نداشته باشند.