فیلمبرداری در حالت لاگ چیست و چه تاثیری در کیفیت نهایی دارد

پروفایل‌های تصویربرداری لاگ (لگاریتمیک) یکی از جذاب‌ترین و البته کاربردی‌ترین قابلیت دوربین‌ فیلمبرداری حرفه‌ای است که آزادی عمل بسیاری به کاربران در ضبط کلیپ‌های مورد نظر خود می‌دهد. این قابلیت که پیش‌تر تنها در دوربین‌های فیلمبرداری سینمایی با برچسب‌های قیمتی چند ده هزار دلاری یافت می‌شد، به آهستگی راه خود را به انواع ارزان‌تر پیدا کرد و در حال حاضر نه تنها محصولاتی مانند سری C کانن، FS سونی و EVA1 پاناسونیک از آن بهره می‌برند، بلکه دوربین‌های بدون آینه کوچک‌تر مانند پاناسونیک GH5 و GH5S نیز این قابلیت را در اختیار کاربران خود قرار می‌دهند. 

به طور خلاصه فیلمبرداری با پروفایل‌های تصویر لاگ، گستره‌ی دینامیکی و جزئیات بیشتری را با تغییر میزان نوردهی در تصویر، به ارمغان می‌آورد.

برای آشنایی بهتر با عملکرد پروفایل‌های لاگ، در ابتدا لازم است تا با نحوه‌ی کدگذاری اطلاعات دیجیتالی در دوربین‌های فیلمبرداری آشنا شوید. پرتو‌های نور با عبور از لنز به سطح سنسور می‌رسند و در قدم بعدی سنسور شدت نور دریافتی توسط هر پیکسل را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. در ادامه مبدل آنالوگ به دیجیتال اقدام به تبدیل سیگنال‌ها به داده‌های دیجیتالی می‌کند که توسط پردازنده کدگذاری و فشرده شده و در نهایت در حافظه‌ ذخیره می‌شود. 

اگر این دسته از ویدیو‌ها برای نمایش در بازه‌ی گسترده‌ای از نمایشگر‌ها مناسب هستند، چرا باید به سراغ پروفایل‌های لاگ رفت؟ در جواب این سوال باید گفت که که فیلمبرداری با پروفایل‌های تصویر خطی برای شرایط مختلف مناسب است؛ اما این موضوع به معنای نبود محدودیت‌های گسترده‌ در این روش از فیلمبرداری نیست. مرحله‌‌ی تبدیل سیگنال‌ها از آنالوگ به دیجیتال توسط مبدل A/D، یکی از کلیدی‌ترین فرایند‌های ساخت تصویر است. در این بخش می‌توان با نمودار میزان نوردهی مشخصی، خروجی‌های متفاوتی دریافت کرد. در صورتی که از نمودار خاصی در این مرحله استفاده نشود، به اصطلاح فیلمبرداری با نوردهی خطی انجام می‌شود. البته نکته مهمی در این خصوص وجود دارد که باید در نظر داشته باشید؛ در واقع میزان نوردهی موجود در قاب برای بخش‌های مختلف آن به صورت یکسان نیست و بدین ترتیب می‌توان گفت که مقادیر نوردهی پیش‌فرض خود به صورت لگاریتمی هستند. اما در صورتی که از پروفایل‌های لاگ خاصی استفاده نشود، برای تمایز بهتر این دسته از ویدیو‌ها از واژه‌ی نوردهی خطی استفاده می‌شود.

در فیلمبرداری متداول با نوردهی خطی، ولتاژ تولید شده از هر پیکسل بر اساس سطح خود، عددی بین ۰ تا ۲۵۵ را دریافت می‌کند. هنگام ارسال این ولتاژ‌ها به مبدل A/D، جریان الکتریسیته به صورت خطی تبدیل به سیگنال دیجیتالی می‌شود. اما مشکل بزرگ این روش، محدودیت روشنایی به تنها ۲۵۶ سطح است که بدین ترتیب فاصله‌ی زیادی با گستره‌ی دینامیکی عمق ۸ بیت دارد. برای درک بهتر نمودار زیر را مشاهده کنید:

در نمودار بالا داده نوردهی تصویری فرضی با عمق ۸ بیت را مشاهده می‌کنید که در آن محور X به ۸ قسمت (به فرض ۸ استاپ گستره‌ی دینامیکی برای ساده‌سازی بهتر مساله) تبدیل شده است. محور Y نیز میزان روشنایی استاپ‌های مختلف را مشخص می‌کند. با تصویربرداری خطی همانطور که مشاهده می‌کنید میزان نوردهی استاپ‌های مختلف به صورت خطی از ۰ تا ۲۵۵ تغییر می‌کند. اما مشکل اصلی اینجاست که بین استاپ هفتم و هشتم، شاهد اختلاف ۱۲۸ بیتی میزان روشنایی هستیم؛ نصف عمق بیت تمام تصویر. برای استاپ‌های پایین‌تر نیز این اختلاف ۵۲ و ۳۲ بیت خواهد بود. همانطور که مشاهده می‌کنید، چهار استاپ پایینی عموما داده‌های بخش‌های تیره تصاویر را در بر دارند. حال در صورتی که کاربری نیاز به جزئیات بیشتری در این بخش داشته باشد و اقدام به بوست کردن داده‌ها کند، ماهیت ضبط خطی تصاویر منجر به ایجاد روشنایی بیش از حد در بخش میانی و بالایی (Mid & Highlight) تصاویر و هم‌چنین بروز گسترده‌ی نویز می‌شود. 

در همین راستا و برای حل مشکل، پروفایل‌های لاگ وارد عمل می‌شوند. اکنون و پس از توضیحات بالا که درک بهتری از عملکرد الگوریتم‌های ضبط خطی تصاویر ایجاد شده است، درک چگونگی ساز‌و‌کار پروفایل‌های لاگ ساده‌تر خواهد بود. در این حالت مبدل‌های A/D به جای اعمال الگوریتم‌های خطی از نمودا‌ر‌های منحنی شبه‌لگاریتمی بهره می‌برند و میزان نوردهی در استاپ‌های پایینی را افزایش می‌دهند. بدین ترتیب بخش میانی و سایه‌ها (Mid & Shadows) نوردهی بیشتری را تجربه خواهند کرد. نمودار‌های لاگ حالتی مشابه نمودار زیر دارند.

تصویر ابتدایی پروفایل لاگ (سمت راست) و تصویر ضبط شده در حالت عادی (سمت چپ)

اما این تغییر در میزان نوردهی بخش‌های مختلف تصویر، منجر به از بین رفتن جلوه‌ی طبیعی و زیبایی تصویر می‌شود و حالتی رنگ‌و‌رو رفته به آن می‌بخشد. به عنوان مثال در تصویر زیر هر دو با یک دوربین ثبت شده‌اند. اما نمونه‌ی سمت چپ در حالت عادی (خطی) ثبت و تصویر سمت راست توسط پروفایل لاگ اصلاح شده است. همانگونه که مشاهده می‌کنید در تصویر حالت پیش‌فرض تقریبا جزئیاتی در بخش تاریک و سایه‌ها وجود ندارد و الگو و بافت چوب نیز با خوبی قابل مشاهده نیست. اما همانگونه که در تصویر ضبط شده با پروفایل لاگ مشاهده می‌شود، جزئیات بیشتری در سایه‌ها وجود دارد. بدین ترتیب و با وجود جزئیات مناسب در بخش‌های مختلف تصویر، دست کاربر برای نمایش موثرتر قاب خود باز‌تر خواهد بود. با پس‌پردازش و اصلاح رنگ‌ها در نرم‌افزار‌های مخصوص، تصویر نهایی به صورت زیر خواهد بود.

تصویر نهایی پروفایل لاگ (سمت راست) و تصویر ضبط شده در حالت عادی (سمت چپ)

همانگونه که مشاهده می‌کنید در تصویر نهایی در کنار حضور سطح بسیار بیشتری از جزئیات در سایه‌ها، سایر بخش‌های قاب نیز روشنایی و جزئیات مناسبی دارند و بدین ترتیب شاهد گستره‌ی دینامیکی بسیار خوبی در تصویر هستیم. البته باید در نظر داشت که عملیات پس‌پردازش ویدیو‌های ضبط شده با پروفایل‌های لاگ، نیاز به تخصص بالایی دارد و حتی پس از سال‌ها فعالیت در این زمینه، متخصصان این حوزه به روش و تکنیک‌های جدیدی برای بهبود کیفیت نهایی تصاویر دست می‌یابند. 

با این که تصویربرداری با پروفایل لاگ بهبود‌های گسترده‌ای را به همراه خواهد داشت، اما پروسه‌ی کلی ضبط تا پس‌پردازش و تولید ویدیو‌ی نهایی زمان و پیچیدگی بیشتری را به همراه خواهند داشت. به عنوان مثال هنگام فیلمبرداری با پروفایل‌های لاگ نمی‌توان از میزان نوردهی پیش‌فرض در حالت استاندارد استفاده کرد؛ دلیل این امر استفاده از نمودار‌های لگاریتمی برای افزایش میزان نوردهی است و به همین دلیل فیلمبرداران برای جلوگیری از نوردهی بیش از حد تصویر، باید دقت بیشتری به خرج دهند. یکی از راه‌حل‌های موجود در این بخش استفاده از حالت‌های مختلف LUT است تا به واسطه‌ی آن‌ها، فیلمبرداران حین تصویربرداری با پروفایل‌های لاگ در نمایشگر دوربین خود تصویری مشابه با حالت نهایی و پس‌پردازش شده را مشاهده کنند. قابلیت‌های دیگری مانند هیستوگرام و نمودار Waveform نیز برای کمک بیشتر به کاربران در این بخش در دسترس است که در مقاله‌ای جداگانه در زومیت به تفصیل آن‌ها پرداخته خواهد شد.

توسعه‌ی پروفایل‌های لاگ امری بسیار پیچیده است و شرکت‌های مطرح دنیای دوربین‌های فیلمبرداری هر یک از الگوریتم‌های منحصر به خود استفاده می‌کنند. به عنوان مثال پاناسونیک در دوربین‌ سینمایی از پروفایل V-Log بهره می‌برد و دوربین‌های لومیکس GH5 و GH5S این شرکت برای استفاده‌ی حرفه‌ای‌تر از نسخه‌ی سبک شده‌ی پروفایل مذکور با نام V-Log L‌ بهره می‌برند. سونی نیز به عنوان یکی از نام‌های مطرح دنیای فیلمبرداری در دوربین‌های خود پروفایل لاگ S-Log را تعبیه کرده است. همچنین می‌توان به C-Log، D-Log و F-Log اشاره کرد که نام پروفایل‌های لاگ موجود در دوربین‌های کانن، DJI و فوجی‌فیلم است. همانند الگوریتم‌های پردازش رنگ و تصویر، نمودار‌های لاگ نیز تاثیر زیادی در کیفیت نهایی تصویر دارند و شرکت‌های مطرح در این حوزه همواره به بهبود انواع اختصاصی خود می‌پردازند.