2012年6月10日日曜日

HDRIの作成とIBLにおけるカラーキャリブレーション




※編集中です。



- 概要
IBL用のHDRIを作成し、素材撮影からHDRデータの生成、hdr画像フォーマットの仕様やカラーキャリブレーションなどについて調査する。


1. 撮影
一定の色温度のライティング環境が理想的であったため、屋外の太陽光の下で撮影を行いました。計測は行なっていませんが色温度はおそらく6500Kあたりと思われます。

こちらのサイト Tips & Tricks FAQ - www.hdrlabs.com によるとRAWの場合は2EV刻みの撮影が望ましいとされてる。
今回は1EV刻みで標準±3ステップ(計7枚)の写真を撮影した。


2. RAW現像とカラーキャリブレーション
撮影時にx-rite ColorChecker Passportを写したものがあるので、それを下にカラーキャリブレーションを行います。
一度RAWをDNGに変換し、ColorChecker Passportの専用ソフトウェアでカメラプロファイルを作成します。そのプロファイルデータをPhotoshopの専用ディレクトリに置きます。(ソフトウェアの再起動が必要)そしてPhotoshopでの現像の際に、上記で作成したカメラプロファイルを指定するとキャリブレーションが完了します。

※後に調べてみて発覚したのですが、ColorCheckerPassportの専用ソフトウェアは精密なキャリブレーションは行なっていない様です。

ColorChecker Passport カメラマン必携の一枚Review(ハード&ソフトレビュー)
ColorChecker Passportのプロファイルの素晴らしさはあまり細かい色精度にこだわらないこと。目標の色彩を持ちつつも、非常に柔らかな明暗グラデーションのつながり、色彩変化のつながり、彩度変化のつながりを重視しています。


その後RAWからtiffへと変換し保存します。



3. パノラマ展開とHDRI作成
パノラマを作成するソフトウェアは数々ありますが、魚眼写真からのパノラマ展開処理が綺麗だと評判のPTGuiを今回は使用しました。

現像で作成したtiff画像を読み込み、クロップを行った後にパノラマへ変換します。
HDRIを作成する際、後述のカメラレスポンスカーブの復元が必要になります。

その後HDR(ラディアンス)フォーマットにてHDRIを書き出しました。

以上がHDRI作成の簡単なプロセスとなります。




不明な点、要調査な事柄
- 撮影時の露出の決め方
HDRIを撮影する際の標準露光ですが、18%グレーカードを基準に合わせるのが理想的だと思いますが、グレーカードの配置場所や光源に対する正しい角度などわからない部分が多かったので、今回は評価測光方式で標準露光を定めました。カメラの測光モードや正しいグレーカードの使い方など今後要調査とします。


- カメラレスポンスカーブについて
倉地 紀子『CG Magic: レンダリング』(2007, オーム社)によると、
レスポンスカーブ(response curve)は、一般的にはRGBそれぞれのチャネルに対して定義されており、エクスポージャXを横軸に、ピクセルの値Zを縦軸にとったグラフとなっている。ここでいうエクスポージャとは、撮影時にレンズを通過した光の総量を指しており、レンズを通過した光のイラディアンスEとレンズの露出時間Δtとの積によって定義されている
また以下はPaul Debevec氏の論文です。
[PDF] Recovering High Dynamic Range Radiance Maps from Photographs

レスポンスカーブを復元するにはレスポンスファンクションと呼ばれる式を繰り返し計算する事で、誤差を収束させる近似計算を行います。
今回はカメラレスポンスカーブはPTGui内の自動計算を使って算出しましたが、設定が簡易的なため、正しい計算が行われているか等今後要調査とします。

- カラーキャリブレーションについて
前述の通りx-riteの専用ソフトウェアでは厳密なキャリブレーションを行う事が難しいです。精密なキャリブレーションを行うために、カラーチェッカーの各カラーをサンプリングし、それぞれのRGB推奨値へ合わせる方法を調査する必要がある。またRAW現像の際にはカメラプロファイルの他にもホワイトバランスやガンマの設定など多くの設定項目があり、これらの設定方法も今後は要調査


- 18%グレーについて
18%グレーカード(標準反射板)について。
撮影した画像内の18%グレー部分のピクセル値はどの様な数値になるのが正しいのか。

以下のサイトでは、

標準露出とは、標準18%グレーを撮影した場合に、画像データ上でRGB各色118のグレーとして再現される露出のことです

またマンセル明度と反射率の関係についての資料があります。
マンセルカラーシステムでは100%の反射率の完全な白を10、0%の反射率の黒を0とし、その間を9段階に均等に分けて番号を付けている。
上記の表を見ると中間にあたるマンセル明度5(50%濃度のグレー)は反射率19%となっています。18%グレーがおよそ明度が5のグレーだとすれば、ピクセル値も0-255の中間の128となるのが理想的なのか。

以下、18%グレーに関するリンク。






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