Academy Farbkodierungssystem

Das Academy Color Encoding System (ACES) ist ein Farbbild-Kodierungssystem, das von Hunderten von Branchenexperten unter der Schirmherrschaft der Academy of Motion Picture Arts and Sciences entwickelt wurde. ACES ermöglicht einen vollständig umfassenden farbverbindlichen Workflow mit „nahtlosem Austausch von qualitativ hochwertigen Bewegtbildern unabhängig von der Quelle“.

Das System definiert seine eigenen Primärfarben, die den durch die CIE xyY-Spezifikation definierten sichtbaren Spektralort vollständig umfassen. Der Weißpunkt entspricht ungefähr der CIE D60-Standardlichtart, und ACES-kompatible Dateien sind in 16-Bit-Halb-Floats codiert, wodurch ACES OpenEXR-Dateien 30 Stopps von Szeneninformationen codieren können. ACES unterstützt sowohl den hohen Dynamikbereich (HDR) als auch den großen Farbraum (Wide Color Gamut, WCG).

Die Version 1.0 erschien im Dezember 2014 und wurde von mehreren Anbietern implementiert und für mehrere Kinofilme und Fernsehshows verwendet. ACES erhielt 2012 den Emmy Engineering Award der Television Academy. Das System wird zum Teil vom Standardisierungsgremium der Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) standardisiert. Änderungen der ACES-Spezifikationen, Ankündigungen, Neuigkeiten, Diskussionen und andere Informationen werden regelmäßig unter http://www.ACESCentral.com aktualisiert.

Hunderte von Produktionen, von Motion Pictures über Fernsehen bis hin zu Werbespots, und VR-Inhalte wurden mit ACES produziert, darunter: The Lego Batman Movie (2017) Guardians of the Galaxy 2 (2017) König Arthur: Die Legende des Schwertes (2017) Die Große Tour (2016 TV-Serie) Cafe Society (2016) Bad Santa 2 (2016) Die Legende von Tarzan (2016) Chef’s Table (2016 TV-Serie) Chappie (2015 ) The Wedding Ringer (2015) Baahubali: Der Anfang (2015) The Wave (2015).

Hintergrund
Das ACES-Projekt begann 2004 in Zusammenarbeit mit 50 Industrietechnikern. Das Projekt begann aufgrund des jüngsten Eindringens digitaler Technologien in die Filmindustrie. Der traditionelle Film-Workflow basierte auf Filmnegativen und auf dem digitalen Übergang, dem Scannen von Negativen und der Digitalkamera-Erfassung. Der Industrie fehlte ein Farbmanagement-Schema für verschiedene Quellen, die von einer Vielzahl von digitalen Filmkameras und Filmen stammten. Das ACES-System wurde entwickelt, um die Komplexität zu steuern, die bei der Verwaltung einer Vielzahl von Dateiformaten, der Bildkodierung, der Metadatenübertragung, der Farbreproduktion und des Bildaustauschs, die in dem aktuellen Filmarbeitsablauf vorhanden sind, innewohnt.

Systemübersicht
Das System besteht aus mehreren Komponenten, die zusammen einen einheitlichen Workflow ermöglichen:

Academy Color Encoding Specification (ACES): Die Spezifikation, die den ACES-Farbraum definiert und eine hochpräzise Halb-Float-Codierung in linearem Szenenlicht ermöglicht, das in einer Kamera belichtet wird, und Archivspeicher in Dateien.

IDT (Input Device Transform): Dieser Name wurde in Version 1.0 nicht mehr unterstützt und durch Eingabetransformation ersetzt. Der Prozess, bei dem erfasste Bilder von einem beliebigen einnehmbaren Quellenmaterial aufgenommen und in den ACES-Farbraum und die Codierungsspezifikationen umgewandelt werden. Es gibt viele IDTs, die für jede Klasse von Aufnahmegeräten spezifisch sind und wahrscheinlich vom Hersteller unter Verwendung der ACES-Richtlinien spezifiziert werden. Es wird empfohlen, dass ein anderes IDT für Wolfram- und Tageslichtbedingungen verwendet wird.

Eingangsumwandlung: Der aktuelle Terminologiename für eine Eingangsgeräteumwandlung (IDT) gemäß ACES Version 1.0 und höher.

Look Modification Transform (LMT): Eine spezifische Veränderung des Aussehens, die systematisch in Kombination mit RRT und ODT angewendet wird. (Teil der ACES-Ansichtsumwandlung)

Ausgabetransformation: Gemäß der Namenskonvention ACES Version 1.0 ist dies die Gesamtabbildung von der standardmäßigen scenerelevanten ACES-Farbmessung (SMPTE 2065-1-Farbraum) auf die farbmetrische Ausgabe eines bestimmten Geräts oder einer Familie von Geräten. Es ist immer die Verkettung der Reference Rendering Transformation (RRT) und einer spezifischen Output Device Transform (ODT), wie unten definiert. Aus diesem Grund wird die Ausgabetransformation normalerweise in „RRT + ODT“ verkürzt.

Referenz-Rendering-Transformation (RRT): Konvertiert die szenenbezogene Farbmetrik in Anzeige-bezogen und ähnelt dem herkömmlichen Filmbild-Rendering mit einer S-förmigen Kurve. Es verfügt über einen größeren Gamut und einen größeren Dynamikbereich, um das Rendern auf jedem Ausgabegerät (sogar noch nicht vorhandenen) zu ermöglichen.

Output Device Transform (ODT): Eine Richtlinie zum Rendern des großen Gamuts und des breiten dynamischen Bereichs des RRT zu einem physikalisch realisierten Ausgabegerät mit begrenztem Gamut und dynamischem Bereich. Es gibt viele ODTs, die wahrscheinlich von den Herstellern zu den ACES-Richtlinien generiert werden.
Academy-Viewing-Transformation: Eine kombinierte Referenz einer LMT und einer Output-Transformation, d. H. „LMT + RRT + ODT“.

Academy Printing Density (APD): Eine vom AMPAS definierte Referenzdruckdichte zum Kalibrieren von Filmscannern und Filmrecordern.

Academy Density Exchange (ADX): Eine densitometrische Kodierung ähnlich Kodak Cineon für die Erfassung von Daten aus Filmscannern.

ACES-Farbraum SMPTE Standard 2065-1 (ACES2065-1): Der Hauptszenen-bezogene Farbraum, der im ACES-Rahmen zum Speichern von Bildern verwendet wird. Standardisiert von SMPTE als Dokument ST2065-1. Sein Gamut umfasst den gesamten CIE-Standardbeobachter-Gamut mit radiometrisch linearen Übertragungseigenschaften.

ACEScc (ACES-Farbkorrekturraum): Eine Farbraumdefinition, die geringfügig größer ist als der ITU Rec.2020-Farbraum, und logarithmische Übertragungseigenschaften für eine verbesserte Verwendung in Farbkorrektoren und Sortierwerkzeugen.

ACEScct (ACES-Farbkorrekturraum mit Zeh): Eine Farbraumdefinition, die geringfügig größer ist als der ITU Rec.2020-Farbraum und logarithmisch kodiert für eine verbesserte Verwendung in Farbkorrektoren und Grading-Tools, die dem Zehenverhalten von Cineon-Dateien ähnelt.

ACEScg (ACES-Computergrafikbereich): Eine Farbraumdefinition, die etwas größer ist als der ITU Rec.2020-Farbraum und linear kodiert für eine verbesserte Verwendung in Computergrafik-Rendering- und Compositing-Tools.

ACESproxy (ACES-Proxy-Farbraum): Eine Farbraumdefinition, die etwas größer als der ITU-Farbraum ist, logarithmisch codiert (wie ACEScc, nicht wie ACEScct) und entweder mit 10-Bit / Kanal oder 12-Bit / Kanal dargestellt wird digitale Darstellung der Ganzzahl-Arithmetik. Diese Kodierung ist ausschließlich für den reinen Transport von Codewerten über digitale Geräte gedacht, die keine Fließkomma-Arithmetikkodierungen unterstützen, wie SDI-Kabel, Monitore und Infrastruktur im Allgemeinen.

ACES Farbräume
ACES 1.0 definiert insgesamt sechs Farbräume, die das gesamte ACES-Framework abdecken, was die Erzeugung, den Transport, die Verarbeitung und die Speicherung von Stand- und Bewegtbildern betrifft. Diese Farbräume haben alle einige gemeinsame Eigenschaften:

Sie basieren auf dem RGB-Farbadditivmodell.
Ihre Codewerte sind szenenbezogen, d. H. Die numerischen Werte stellen eine Form der farbneutralen numerischen Codierung von Licht dar (als „Übertragungseigenschaften“ bezeichnet), wenn es von realen Szenenobjekten emittiert und reflektiert wird. Daraus folgt: Es gibt keine theoretische Obergrenze für die Codewerte (da es immer einen idealen, energiereicheren Emitter geben kann); das Null-Code-Dreifach entspricht der optischen Abwesenheit von Licht (dunkler Körper), obwohl negative Codewerte möglich sind, da sie Tristimuli außerhalb der Gamut-Primärfarben entsprechen. Üblicherweise beziehen sich szenenbezogene Codewerte, die von einer Kamera erfasst werden (über eine vordefinierte Belichtungszeit), direkt auf die Belichtung über die gleichen Übertragungseigenschaften.
Die Referenzlichtart (die die Codewerte des Weißpunkts eines perfekten Diffusors definiert) wird als CIE Standard D60 mit Farbwerten (0,32168,0,33767) gewählt.

Die sechs Farbräume verwenden RGB-Primärfarben aus einer Alternative von zwei Gruppen, die als AP0 bzw. AP1 bezeichnet werden („ACES Primaries“ # 0 und # 1); genauer gesagt folgen ihre Farbwertkoordinaten der folgenden Tabelle.

Vorwahlen AP0 Rot AP0 Grün AP0 Blau AP1 Rot AP1 Grün AP1 Blau

AP0 ist definiert als der kleinste Satz von Primärfarben, der den gesamten CIE 1964 Standard-Beobachter-Spektralort umschließt; somit theoretisch alle Farbreize, die vom durchschnittlichen menschlichen Auge gesehen werden können, einschließen und übertreffen. Das Konzept der Verwendung nicht realisierbarer oder imaginärer Primärfarben ist nicht neu und wird oft bei Farbsystemen verwendet, die einen größeren Teil des sichtbaren Spektralorts wiedergeben möchten. Die ProPhoto RGB (entwickelt von Kodak) und die ARRI Wide Gamut (entwickelt von Arri) sind zwei solcher Farbräume. Werte außerhalb des Spektralorts werden unter der Annahme beibehalten, dass sie später durch Farbtiming oder in anderen Fällen von Bildaustausch manipuliert werden, um schließlich innerhalb des Orts zu liegen. Dies führt dazu, dass Farbwerte als Folge von Postproduktionsmanipulationen nicht „abgeschnitten“ oder „zerdrückt“ werden.

AP1 ist stattdessen gut innerhalb des CIE-Standard-Beobachter-Chromatizitätsdiagramms enthalten, wird jedoch immer noch als „breites Spektrum“ betrachtet. Es ist konzipiert mit Primärfarben, die „gebogen“ sind, um näher an denen von Display-bezogenen Farbräumen (wie sRGB) zu sein, und zwar hauptsächlich aus zwei Gründen:

Farbabbildungs- und Farbabstufungsoperationen, die unabhängig auf die drei RGB-Kanäle wirken, erzeugen Variationen, die auf roten, grünen und blauen Komponenten natürlich wahrgenommen werden. Dies kann nicht natürlich wahrgenommen werden, wenn auf den „nicht gebogenen“ RGB-Achsen von AP0-Primärfarben gearbeitet wird.
Alle im [0,1] -Bereich enthaltenen Codewerte stellen Farben dar, die über ihre entsprechenden Ouptut-Transformationen (siehe oben) in output-bezogene Farbmetriken umgewandelt werden und entweder mit aktuellen oder zukünftigen Projektions- / Anzeigetechnologien angezeigt werden können.
ACES2065-1

Dies ist der Standard-ACES-Farbraum. der einzige, der auf AP0-RGB-Primärfarben basiert und der einzige, der beabsichtigt ist, mittel- und langfristig in Bild- / Videodateien gespeichert zu werden. Es verwendet eine photometrisch lineare Übertragungskennlinie (d. H. Einfacher und unkorrekter gesagt, dass ACES2065-1-Codewerte lineare Werte sind, die in einer Eingangsumwandlung skaliert sind, so dass:

Ein perfekt weißer Diffusor würde auf (1, 1, 1) RGB-Codewert abgebildet werden.
Eine fotografische Belichtung einer 18% -Graukarte würde dem (0,18,0,18,0,18) RGB-Codewert zugeordnet werden.
ACES2065-1-Codewerte überschreiten oft 1,0 für gewöhnliche Szenen, und eine sehr große Auswahl an Spekulanten und Glanzlichtern kann in der Codierung beibehalten werden. Die interne Verarbeitung und Speicherung von ACES2065-1-Codewerten muss in Fließkomma-Arithmetik mit mindestens 16 Bit pro Kanal erfolgen. Vorversionen von ACES, d. H. Solche vor 1.0, definierten ACES2065-1 als einzigen Farbraum. Legacy-Anwendungen beziehen sich daher möglicherweise auf ACES2065-1, wenn auf „der ACES-Farbraum“ Bezug genommen wird. Aufgrund seiner Wichtigkeit und seiner linearen Eigenschaften, und basierend auf AP0-Primärfarben, wird es auch fälschlicherweise als „Linear ACES“, „ACES.lin“, „SMPTE2065-1“ oder sogar als „AP0-Farbraum“ bezeichnet „.

Standards werden zum Speichern von Bildern im ACES2065-1-Farbraum definiert, insbesondere auf der Metadatenseite, so dass Anwendungen, die das ACES-Framework honorieren, die Farbraumkodierung aus den Metadaten erkennen können, anstatt sie von anderen Dingen abzuleiten. Beispielsweise:

SMPTE ST2065-4 definiert die korrekte Codierung von ACES2065-1-Standbildern innerhalb von OpenEXR-Dateien und Dateisequenzen und deren obligatorischen Metadaten-Flags / -Feldern.
SMPTE 2065-5 definiert die korrekte Einbettung von ACES2065-1-Videosequenzen in MXF-Dateien und ihre obligatorischen Metadatenfelder.
ACEScg
ACEScc
Konvertieren von ACES2065-1 RGB-Werten in CIE XYZ-Werte

Konvertieren von CIE XYZ-Werten in ACES2065-1-Werte