Sistema de codificación de colores de la Academia

Sistema de codificación de imágenes en color

El sistema de codificación de color de la Academia ( ACES ) es un sistema de codificación de imágenes en color creado bajo los auspicios de la Academia de Artes y Ciencias Cinematográficas . ACES se caracteriza por un flujo de trabajo con colores precisos, con un "intercambio continuo de imágenes cinematográficas de alta calidad independientemente de la fuente". ^[1]

El sistema define sus propios colores primarios en función del lugar espectral definido por la especificación CIE xyY . El punto blanco es aproximado a la cromaticidad de la luz del día CIE con una temperatura de color correlacionada (CCT) de 6000 K. ^{[2] La mayoría de los archivos de imagen compatibles con ACES están codificados en} semiflotantes de 16 bits , lo que permite que los archivos OpenEXR de ACES codifiquen 30 paradas de información de la escena. ^[1] El formato ACESproxy utiliza números enteros con una codificación logarítmica. ACES admite tanto un alto rango dinámico (HDR) como una amplia gama de colores (WCG). ^[1]

El lanzamiento de la versión 1.0 se produjo en diciembre de 2014. ACES recibió un premio Primetime Engineering Emmy en 2012. ^[3] El sistema está estandarizado en parte por el organismo de normalización de la Sociedad de Ingenieros de Cine y Televisión (SMPTE).

Historia

Fondo

El proyecto ACES comenzó a desarrollarse en 2004 en colaboración con 50 tecnólogos de la industria. ^[4] El proyecto comenzó debido a la reciente incursión de las tecnologías digitales en la industria cinematográfica. El flujo de trabajo cinematográfico tradicional se había basado en negativos de película y, con la transición digital, en el escaneo de negativos y la adquisición de imágenes con cámaras digitales. La industria carecía de un esquema de gestión del color para diversas fuentes provenientes de una variedad de cámaras cinematográficas digitales y películas. El sistema ACES está diseñado para controlar la complejidad inherente a la gestión de una multitud de formatos de archivo, codificación de imágenes, transferencia de metadatos, reproducción del color e intercambios de imágenes que están presentes en el flujo de trabajo cinematográfico actual.

Versiones

Las siguientes versiones están disponibles para la implementación de referencia: ^[5]

• Se etiquetaron varias versiones preliminares desde la 0.1 (1 de marzo de 2012) hasta la 0.7.1 (26 de febrero de 2014).
• ACES 1.0 (diciembre de 2014) es la primera versión publicada. Le siguieron tres pequeños parches.
• ACES 1.1 (21 de junio de 2018) agrega algunos ODT para P3, Rec. 2020 y DCDM.
• ACES 1.2 (1 de abril de 2020) presenta tres nuevos documentos de especificación: Archivo de metadatos ACES (AML), formato LUT común actualizado y nuevo procedimiento de desarrollo y organización de proyectos ACES. También agrega algunas transformaciones.
• ACES 1.3 (30 de abril de 2021) agrega una conversión de espacio de color para Sony Venice, un método de compresión de gama para objetos saturados y algunos refinamientos de AMF. ^[6]

Descripción general del sistema

El sistema consta de varios componentes que están diseñados para trabajar juntos para crear un flujo de trabajo uniforme:

• Especificación de codificación de color de la Academia (ACES) : la especificación que define el espacio de color ACES, lo que permite una codificación de alta precisión de medio punto flotante en la luz lineal de la escena tal como se expone en una cámara y un almacenamiento en archivos.
• Transformación del dispositivo de entrada (IDT) : este nombre quedó obsoleto en la versión 1.0 de ACES y fue reemplazado por Transformación de entrada.
• Transformación de entrada (IT) : proceso que toma imágenes capturadas de cualquier material fuente no digerible y transforma el contenido en el espacio de color y las especificaciones de codificación de ACES. Existen muchas IT, que son específicas para cada clase de dispositivo de captura y probablemente especificadas por el fabricante mediante las pautas de ACES. Se recomienda utilizar una IT diferente para las condiciones de iluminación de tungsteno y luz diurna.
• Transformación de modificación de apariencia (LMT) : un cambio específico en la apariencia que se aplica sistemáticamente en combinación con RRT y ODT. (parte de la Transformación de visualización ACES)
• Transformación de salida : según la convención de nombres de la versión 1.0 de ACES, se trata de la asignación general de la colorimetría ACES estándar referida a la escena ( espacio de color SMPTE 2065-1 ) a la colorimetría referida a la salida de un dispositivo específico o una familia de dispositivos. Siempre es la concatenación de la Transformación de representación de referencia (RRT) y una Transformación de dispositivo de salida (ODT) específica, como se define a continuación. Por este motivo, la Transformación de salida suele abreviarse como "RRT+ODT".
• Transformación de renderizado de referencia (RRT) : convierte la colorimetría referida a la escena en referida a la pantalla y se asemeja a la renderización de imágenes de películas tradicionales con una curva en forma de S. Tiene una gama más amplia y un rango dinámico disponible para permitir la renderización a cualquier dispositivo de salida (incluso aquellos que aún no existen).
• Transformación del dispositivo de salida (ODT) : una guía para reproducir la amplia gama y el amplio rango dinámico del RRT en un dispositivo de salida creado físicamente con una gama y un rango dinámico limitados. Hay muchas ODT, que probablemente serán generadas por los fabricantes según las pautas de ACES.
• Transformación de visualización de la Academia : una referencia combinada de una LMT y una Transformación de salida, es decir, "LMT+RRT+ODT".
• Densidad de impresión de la Academia (APD) : una densidad de impresión de referencia definida por la AMPAS para calibrar escáneres y grabadores de película.
• Academy Density Exchange (ADX) : una codificación densitométrica similar a Cineon de Kodak utilizada para capturar datos de escáneres de película.
• Espacio de color ACES según la norma SMPTE 2065-1 (ACES2065-1) : el principal espacio de color referido a la escena que se utiliza en el marco ACES para almacenar imágenes. Estandarizado por la SMPTE como documento ST2065-1. Su gama incluye la gama completa del observador de la norma CIE con características de transferencia lineales radiométricas.
• ACEScc (espacio de corrección de color ACES) : una definición de espacio de color ligeramente más grande que el espacio de color Rec. ITU 2020 y características de transferencia logarítmica para un mejor uso en correctores de color y herramientas de gradación.
• ACEScct (espacio de corrección de color ACES con toe) : una definición de espacio de color que es ligeramente más grande que el espacio de color ITU Rec.2020 y está codificada logarítmicamente para un mejor uso dentro de los correctores de color y herramientas de gradación que se asemeja al comportamiento toe de los archivos Cineon.
• ACEScg (espacio de gráficos por computadora ACES) : una definición de espacio de color que es ligeramente más grande que el espacio de color ITU Rec.2020 y está codificada linealmente para un mejor uso en herramientas de composición y representación de gráficos por computadora.
• ACESproxy (espacio de color proxy ACES) : una definición de espacio de color ligeramente más grande que el espacio de color Rec. 2020 de la UIT, codificado logarítmicamente (como ACEScc, no como ACEScct) y representado con una representación digital aritmética de números enteros de 10 o 12 bits por canal. Esta codificación está diseñada exclusivamente para el transporte de valores de código a través de dispositivos digitales que no admiten codificaciones aritméticas de punto flotante, como cables SDI , monitores e infraestructura en general.

Espacios de color ACES

Diagrama de cromaticidad CIE 1931 que compara las gamas ACES y sRGB

ACES 1.0 es un sistema de codificación de color que define un espacio de color de archivo básico y, a continuación, cuatro espacios de color de trabajo adicionales y protocolos de archivo adicionales. El sistema ACES está diseñado para cubrir las necesidades de producción de cine y televisión relacionadas con la captura, generación, transporte, intercambio, clasificación, procesamiento y almacenamiento a corto y largo plazo de datos de imágenes en movimiento e imágenes fijas. Todos estos espacios de color tienen algunas características comunes:

1. Se basan en el modelo de color RGB .
2. Los datos de la imagen se refieren a la escena , es decir, los valores numéricos están relacionados con la iluminación de la escena original, tal como se refleja o emite desde los objetos y luces reales en el set en el momento de la filmación. El espacio se refiere a una "cámara de referencia estándar", una cámara imaginaria que puede capturar toda la percepción visual humana. Los valores de código referidos a la escena capturados por una cámara real están directamente relacionados con la exposición luminosa .
3. Son capaces de mantener 30 pasos de exposición.
4. El punto blanco de referencia se denomina a veces, de forma incorrecta, "D60", aunque no existe un iluminante estándar CIE D60. Además, el punto blanco no se encuentra en el lugar geométrico de la luz del día CIE ni en el lugar geométrico de Planck, y no define el eje neutro. Los cineastas pueden elegir el punto blanco efectivo que necesiten por razones técnicas o artísticas.
5. El punto blanco sirve únicamente como referencia matemática para las transformaciones y no debe confundirse con una referencia de escena o pantalla. Se eligió mediante un experimento en el que se proyectó una película que contenía un parche de prueba LAD en una pantalla de cine, utilizando un proyector con una lámpara de xenón. Luego, se ajustó ese punto blanco medido para que estuviera cerca, pero no sobre, el lugar geométrico de la luz diurna CIE. El CCT está cerca de 6000k, con cromaticidades xy CIE 1931 de . ^[7] ${\displaystyle (0.32168,0.33767)}$

Los cinco espacios de color utilizan uno de los dos conjuntos definidos de colores primarios RGB denominados AP0 y AP1 (“ ACES Primaries ” #0 y #1 ); las coordenadas de cromaticidad se enumeran en la siguiente tabla:

AP0 se define como el conjunto más pequeño de primarios que encierra todo el locus espectral del observador estándar CIE 1931; por lo tanto, incluye teóricamente y excede todos los estímulos de color que puede ver el ojo humano promedio. El concepto de usar primarios no realizables o imaginarios no es nuevo y se emplea a menudo con sistemas de color que desean reproducir una porción más grande del locus espectral visible. El ProPhoto RGB (desarrollado por Kodak ) y el ARRI Wide Gamut (desarrollado por Arri ) son dos de esos espacios de color. Los valores fuera del locus espectral se mantienen con el supuesto de que luego se manipularán a través de la sincronización del color o en otros casos de intercambio de imágenes para finalmente quedar dentro del locus. Esto da como resultado que los valores de color no se "recorten" o "aplasten" como resultado de la manipulación de posproducción.

La gama AP1 es más pequeña que la de los primarios AP0, pero se sigue considerando una “gama amplia”. Los primarios AP1 están mucho más cerca de los primarios realizables, pero a diferencia de los AP0, ninguno es negativo. Esto es importante para su uso como espacio de trabajo por varias razones prácticas:

• Las operaciones de creación de imágenes y gradación de color que actúan de forma independiente sobre los tres canales RGB producen variaciones que se perciben de forma natural en los componentes rojo, verde y azul. Esto podría no percibirse de forma natural cuando se trabaja sobre los ejes RGB "sin curvatura" de los primarios AP0 .
• Todos los valores de código contenidos en el rango representan colores que, convertidos a colorimetría de salida referida a través de sus respectivas Transformaciones de Salida (leer arriba), pueden mostrarse con tecnologías de proyección/visualización actuales o futuras. ${\displaystyle [0,1]}$

ACES2065-1

Este es el espacio de color ACES principal y el único que utiliza los colores primarios RGB AP0 . Utiliza características de transferencia fotométricamente lineales (es decir, gamma de 1.0) y es el único espacio ACES pensado para el intercambio entre instalaciones y, lo que es más importante, para el archivo de archivos de imagen y vídeo.

Los valores del código ACES2065-1 son valores lineales escalados en una Transformación de entrada de modo que:

• Un difusor perfectamente blanco se asignaría al valor del código RGB. ${\displaystyle (1,1,1)}$
• Una exposición fotográfica de una tarjeta gris del 18 % se correspondería con un valor de código RGB. ${\displaystyle (0.18,0.18,0.18)}$

Los valores de código ACES2065-1 a menudo superan los de las escenas ordinarias, y se puede mantener un rango muy alto de reflejos y reflejos en la codificación. El procesamiento y almacenamiento internos de los valores de código ACES2065-1 deben realizarse en aritmética de punto flotante con al menos 16 bits por canal. Las versiones previas al lanzamiento de ACES, es decir, las anteriores a la 1.0, definían ACES2065-1 como el único espacio de color. Por lo tanto, las aplicaciones heredadas podrían hacer referencia a ACES2065-1 cuando se refieren al "espacio de color ACES". Además, debido a su importancia y características lineales, y al estar basado en primarios AP0 , también se lo denomina incorrectamente "ACES lineal", "ACES.lin", "SMPTE2065-1" o incluso "el espacio de color AP0". ${\displaystyle 1.0}$

Se definen estándares para almacenar imágenes en el espacio de color ACES2065-1, particularmente en el lado de los metadatos, de modo que las aplicaciones que respeten el marco ACES puedan reconocer la codificación del espacio de color a partir de los metadatos en lugar de inferirla a partir de otras cosas. Por ejemplo:

• SMPTE ST2065-4 define la codificación correcta de imágenes fijas ACES2065-1 dentro de archivos y secuencias de archivos OpenEXR y sus campos/indicadores de metadatos obligatorios.
• SMPTE 2065-5 define la correcta incrustación de secuencias de vídeo ACES2065-1 dentro de archivos MXF y sus campos de metadatos obligatorios.

ACEScg

ACEScg es una codificación lineal de escenas, como ACES2065-1, pero ACEScg utiliza los primarios AP1, que son más cercanos a los primarios realizables. ACEScg se desarrolló para su uso en trabajos de efectos visuales, cuando se hizo evidente que ACES2065 no era un espacio de trabajo útil debido al primario azul negativo y la distancia extrema de los otros primarios imaginarios.

Los colores primarios AP1 son mucho más cercanos al diagrama de cromaticidad de los colores reales y, lo que es más importante, ninguno de ellos es negativo. Esto es importante para la renderización y composición de datos de imágenes según sea necesario para efectos visuales.

ACEScc y ACEScct

Al igual que ACEScg, ACEScc y ACEScct utilizan los valores primarios AP1. Lo que los diferencia es que, en lugar de una codificación de transferencia lineal de escena, ACEScc y ACEScct utilizan curvas logarítmicas, lo que los hace más adecuados para la gradación de color. El flujo de trabajo de gradación ha utilizado tradicionalmente datos de imagen codificados en formato logarítmico, en gran parte porque la película física utilizada en cinematografía tiene una respuesta logarítmica a la luz.

ACEScc es una función logarítmica pura, pero ACEScct tiene una "punta" cerca del negro, para simular la densidad mínima de la película fotográfica negativa y la curva logarítmica heredada DPX o Cineon.

Conversión de valores RGB ACES2065-1 a CIEXYZvalores

${\displaystyle {\begin{bmatrix}X\\Y\\Z\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}0.9525523959&0.0000000000&0.0000936786\\0.3439664498&0.7281660966&-0.0721325464\\0.0000000000&0.0000000000&1.0088251844\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}R\\G\\B\end{bmatrix}}}$

Conversión de CIEXYZValores a valores ACES2065-1

${\displaystyle {\begin{bmatrix}R\\G\\B\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}1.0498110175&0.0000000000&-0.0000974845\\-0.4959030231&1.3733130458&0.0982400361\\0.0000000000&0.0000000000&0.9912520182\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}X\\Y\\Z\end{bmatrix}}}$

Normas

ACES está definido por varias normas de SMPTE (familia ST2065) y documentación de AMPAS , que incluyen: ^[8]

• SMPTE ST 2065-1:2012 - Especificación de codificación de colores de la Academia (ACES)
• SMPTE ST 2065-2:2012 - Densidad de impresión académica (APD): respuestas espectrales, dispositivo de medición de referencia y cálculo espectral
• SMPTE ST 2065-3:2012 - Codificación de intercambio de densidad de la academia (ADX): valores de codificación de densidad de impresión de la academia (APD)
• SMPTE ST 2065-4:2013 - Diseño de archivo contenedor de imágenes ACES
• SMPTE ST 2065-5:2016 - Formato de intercambio de material: mapeo de secuencias de imágenes ACES en el contenedor genérico MXF
• S-2013-001 - ACESproxy: una codificación de registros enteros de datos de imágenes ACES
• S-2014-003 - ACEScc: una codificación logarítmica de datos ACES para su uso en sistemas de clasificación de color
• S-2014-004 - ACEScg: Un espacio de trabajo para renderizado y composición CGI
• S-2016-001 - ACEScct: una codificación cuasi-logarítmica de datos ACES para su uso en sistemas de clasificación de color
• P-2013-001 - Procedimientos recomendados para la creación y uso de transformaciones de dispositivos de entrada (IDT) de sistemas de cámaras digitales
• TB-2014-001 - Guía de documentación del sistema de codificación de colores de la Academia (ACES)
• TB-2014-002 - Pautas de experiencia del usuario de la versión 1.0 del sistema de codificación de colores de la Academia (ACES)
• TB-2014-004 - Notas informativas sobre SMPTE ST 2065-1 - Especificación de codificación de colores de la Academia (ACES)
• TB-2014-005 - Notas informativas sobre SMPTE ST 2065-2 - Densidad de impresión de la Academia (APD): respuestas espectrales, dispositivo de medición de referencia y cálculo espectral y codificación de intercambio de densidad de impresión de la Academia (ADX) SMPTE ST 2065-3: valores de densidad de impresión de codificación (APD)
• TB-2014-006 - Notas informativas sobre SMPTE ST 2065-4 - Diseño de archivo contenedor de imágenes ACES
• TB-2014-007 - Notas informativas sobre SMPTE ST 268:2014 – Formato de archivo para el intercambio de imágenes en movimiento digitales (DPX)
• TB-2014-009 - Definición y uso del formato de archivo de metadatos a nivel de clip del Sistema de codificación de colores de la Academia (ACES)
• TB-2014-010 - Diseño, integración y uso de transformaciones de modificación de apariencia ACES
• TB-2014-012 - Nombres de componentes de la versión 1.0 del sistema de codificación de colores de la Academia (ACES)
• TB-2018-001 - Derivación de las coordenadas de cromaticidad CIE del punto blanco ACES

También se está desarrollando un estándar SMPTE para permitir que los flujos de código ACES se asignen al contenedor Material Exchange Format (MXF). ^[9]

Véase también

• Academia de Artes y Ciencias Cinematográficas
• Lista de decisiones de color
• Gestión del color
• Sociedad de Ingenieros de Cine y Televisión

Referencias

1. "¿Cuáles son las ventajas de utilizar ACES para la corrección del color?". Oscars.org. 19 de noviembre de 2015. Consultado el 2 de diciembre de 2016 .
2. "Derivación de las coordenadas de cromaticidad CIE del punto blanco ACES". docs.acescentral.com . Consultado el 1 de julio de 2022 .
3. "Se anunciaron los ganadores de la 64.ª edición de los premios Primetime Emmy de ingeniería - InteractiveTV Today". Itvt.com. Archivado desde el original el 9 de mayo de 2013. Consultado el 8 de marzo de 2013 .
4. "Sistema de codificación de color de la Academia | Consejo de Ciencia y Tecnología | Academia de Artes y Ciencias Cinematográficas". Oscars.org. 2012-08-24 . Consultado el 2013-12-20 .
5. "aces-dev/CHANGELOG.md en dev · ampas/aces-dev". GitHub .
6. Tobenkin, Steve (3 de mayo de 2021). "¡ACES 1.3 ya está disponible!". ACESCentral .
7. "TB-2018-001 Derivación de las coordenadas de cromaticidad CIE del punto blanco ACES" . Consultado el 26 de junio de 2018 .
8. "Documentación ACES". Oscars.org. 29 de abril de 2015. Consultado el 24 de septiembre de 2016 .
9. "31FS ACES Codestreams in MXF". Oscars.org. Archivado desde el original el 2016-09-27 . Consultado el 2016-09-24 .

Enlaces externos

• Sitio web oficial
• Lista de producciones de ACES - ACES Central
• ACEScg: una codificación de color común para aplicaciones de efectos visuales
• ACEScg: una codificación de color común para aplicaciones de efectos visuales - DigiPro 2015, Slideshare