Scopes: A Creative Triology

By Paul Isaacs, Director of Product Management and Design, Sound Devices, LLC

"The purpose of color correction is to fix any problems with exposure and color, ensuring the final image looks right. Color grading is used to set the mood by adjusting the colors of the video imagery to achieve a certain look or feel. At the core of color correction is tonal range: the range of brightness from dark (black) to light (white). When the tonal range is narrow, imagery will lack contrast and appear flat. Increasing the range will increase the contrast, providing brighter whites and deeper, darker blacks. This contrast often helps increase color saturation and can make a shot appear more vibrant.

Professionals often use cameras to record log-format video which allows for greater dynamic range and exposure detail to be captured in shadows and highlights for a given video bit depth. This requires that, while on set, having a quality monitor with precision scopes to properly analyze the video signal is even more vital.

There are a number of widely used exposure monitoring tools available today. Zebras and false colors are excellent for quickly identifying areas of over- or under-exposure and for setting an approximate correct exposure for skin tone. For more accurate monitoring of exposure and color balance, it is preferable to use scopes of which there are three commonly used varieties —waveform, histogram, and vectorscope.

Waveform is a tool designed to check and aid in the setting of exposure levels, both for brightness and color. Its vertical scale provides more accurate exposure level measurement than false colors or zebras. A monitor’s waveform can have three modes: luma, RGB overlay, and RGB parade. Regardless of mode, the waveform is a scope ideally suited for avoiding over-saturation of colors and checking exposure of skin tone, as well as consistent background lighting. It is also useful to ensure background separation on green screen shots."

Histogram is a tool for checking overall brightness (luma) or color level (chrominance) within an image. It displays how many pixels there are at each brightness or color level. Like waveform, the histogram can have three modes— luma, RGB overlay, and RGB parade. It can be used to quickly determine whether the full dynamic range is being captured. In other words, most pixels should be distributed broadly around the center of the horizontal axis. Too hard to the left, and the image is underexposed. Too hard to the right, and the image is overexposed.

Vectorscope is a circular graphical tool for monitoring color saturation and hues. It may be used to help make creative choices on overall look, eliminate unwanted color casts (offsets), and check white/black color balance. It’s also a crucial tool for ensuring that color saturation falls within a legal broadcast color gamut. While modern HD televisions can handle the full tonal range (for 8-bit, RGB 0,0,0 to 255,255,255), there are still specifications for “broadcast safe colors” that remain in effect worldwide and limit the range to 16,16,16 (safe black) to 235,235,235 (safe white). On a monitor’s vectorscope, color saturation is determined by the distance from the center of the scope; the greater the saturation or more vivid a color, the further its trace reach is from the center. Color hue is determined by the direction or angle of the trace. Small boxes represent target values for fully saturated REC 709 primary and secondary colors. There is also a line, between the red and yellow target boxes that indicates skin tone.

With today’s fast-paced, ever-evolving industry, a high-quality monitor with scopes is crucial for any professional to have in their arsenal. Proper color correction, with the application of the right scopes, can help to bring any video imagery to life.

****************
Základy měření video signálu
Produktový manažer společnosti Sound Devices, Paul Isaacs, připravil krátký článek věnující se softwarovým měřícím nástrojům moderních kamerových monitorů, např. Video Devices PIX-E:

„Účelem barevných korekcí je opravit problémy s expozicí a barevností a zajistit optimální vzhled výsledného obrazu. Barevný grading je naopak kreativní nástroj pro změnu nálady snímku prostřednictvím barevných úprav. Základním předpokladem úspěšných barevných korekcí je optimální tonální rozsah, tedy rozsah od tmavých tónů po světlé. Pokud je tonální rozsah příliš úzký, obraz nebude mít dostatečný kontrast a bude působit ploše. Optimální rozsah se projeví také lepší saturací obrazu a živějším barevným podáním.

Profesionálové často natáčí do logaritmických video formátů, které dovolují zaznamenat široký dynamický rozsah a tedy i velké množství detailů v extrémech jasového spektra. Tento přístup ale vyžaduje kvalitní kamerový monitor pro měření a analýzu video signálu během záznamu.

Existuje řada nástrojů pro měření expozice. Např. zebra nebo zobrazení ve falešných barvách jsou skvělé funkce pro rychlou identifikaci pod- nebo přeexponovaných částí obrazu resp. pro nastavení optimálních pleťových tónů. Pro přesnější měření expozice a vyvážení barev jsou ale vhodnější klasické měřící nástroje – monitor vlnového průběhu, histogram a vektorskop.

Monitor vlnového průběhu se hodí pro nastaven korektní expozice, jak v jasové oblasti, tak co se týče barevnosti. Jeho vertikální škála poskytuje přesnější informace o expozici, než náhled ve falešných barvách nebo zebra. Může pracovat ve třech režimech: luma, RGB overlay a RGB parade. Ať už je aktivován jakýkoliv z těchto režimů, monitor vlnového průběhu pomůže vyhnout se extrémně saturovaným záběrům, ale i při kontrole pleťových tónů nebo při kontrole osvětlení pozadí. Je také velmi užitečný při kontrole separace zeleného klíčovacího pozadí.

Histogram je nástroj pro kontrolu jasu (luma) a barevných úrovní (chrominance) obrazu. Znázorňuje distribuci pixelů jednotlivých jasových nebo barevných úrovní. Stejně jako monitor vlnového průběhu, i histogram nabízí tři režimy zobrazení: luma, RGB overlay a RGB parade. Dovolí snadno zkontrolovat, je-li zaznamenáván celý dynamický rozsah. Jinými slovy, většina pixelů by měla být distribuována rovnoměrně na horizontální ose histogramu. Příliš velká koncentrace pixelů v levé části histogramu značí podexponování obrazu. Příliš velká koncentrace pixelů vpravo je naopak známkou přeexponování.

Vektorskop je zvláštní druh osciloskopu s kruhovým referenčním displejem pro monitorování barevné saturace a přesnosti. Může pomoci při kreativní práci s barevností snímku, eliminaci barevného závoje a kontrole celkového barevného vyvážení. Je také zcela nezbytnou pomůckou při kontrole bezpečného barevného rozsahu pro TV vysílání. Ačkoliv moderní HD televizory zobrazují plný tonální rozsah (8 bitů, RGB hodnoty 0, 0, 0 až 255, 255, 255), stále jsou ve světe v platnosti vysílací normy, které specifikují bezpečný tonální rozsah, definují např. bezpečnou úroveň černé (16, 16, 16) nebo bezpečnou úroveň bílé (235, 235, 235). Na vektorskopu můžeme odečíst barevnou saturaci jako vzdálenost od středu; čím větší vzdálenost, tím vyšší je saturace. Barevný odstín je dán úhlem průběhu. Malé čtverce na displeji jsou cílové hodnoty plně saturovaných primárních a sekundárních barev např. normy REC 709. Linka mezi cílovými čtverci pro červenou a žlutou indikuje pleťové tóny.

V dnešním rychle se rozvíjejícím filmovém odvětví je kvalitní monitor s měřícími nástroji absolutní nezbytností. Barevné korekce spolu s přesnými měřícími prvky pomohou vdechnout vašim záběrům život.”