8-BIT HAY 10-BIT? SỰ THẬT SẼ KHIẾN BẠN BẤT NGỜ

Tác giả: Phil Rhodes

Đây là một khía cạnh của lượng tử, về cơ bản nó là bản chất của hình ảnh kỹ thuật số, khi chúng ta đưa một thứ biến đổi vô hạn (như màu sắc) và xếp nó vào một số mục được xác định trước.

Việc làm như vậy là quá khắc nghiệt, và bầu trời hoàng hôn được mã hoá để trở thành hàng loạt các sọc ngang thô lậu, dải màu cam và đỏ biến đổi phong phú trên bầu trời trở thành một khối màu. Điều tệ nhất là trên các màn hình máy tính giá rẻ chỉ dùng một trong 64 cấp độ (một tín hiệu 6-bit) để đại diện cho mỗi màu đỏ, xanh dương và xanh làm, kết quả là toàn bộ bảng màu chỉ có 242 144 màu khác nhau. Đối với Word hoặc Excel thì không sao nhưng rõ ràng là nếu làm phim, chúng ta cần nhiều hơn như vậy, đặc biệt là trong các hoạt động hậu kỳ như chỉnh màu thì vấn đề càng trở nên trầm trọng.

Bên trong máy quay

Hầu hết các máy quay có bit depth tương đối cao, cho nên chúng có thể đảm bảo các vấn đề về kỹ thuật một cách tương đối – xử lý raw output từ cảm biến – cũng như cho phép người dùng kiểm soát hình ảnh sáng tạo. Tuy vậy, output của máy quay – có thể qua cable hoặc qua thẻ nhớ/ổ cứng – thường ở mức 8-bit hoặc 10-bit, đôi khi cũng có ngoại lệ. Một máy quay 8-bit xuất hình ở giá trị RGB được lượng tử hoá thành một trong 256 cấp độ, trong khi đó một máy quay 10-bit lượng tử hoá thành một trong 1024 cấp độ. Xét rằng có 3 kênh màu, điều này có nghĩa là một máy quay 8-bit có thể hiển thị 16 777 216 màu riêng biệt. Một máy quay 10-bit có thể hiển thị 1 073 741 824 màu – tức là hơn một tỉ màu.

Vậy thì, nói một cách đơn giản: nhiều hơn thì tốt hơn? Well, thật ra thì, không phải lúc nào cũng vậy. Có hai vấn đề gây nhiễu ở đây. Đầu tiên là noise, đây là điều thường bị bỏ qua.

Noise là điều quan trọng

Tất cả các máy quay đều tạo noise, một sự biến đổi trong hình ảnh vốn không liên quan gì đến lượng ánh sáng đi qua ống kính. Trước khi những người làm phim nhựa trở nên tự phụ, grain cũng là một biến đổi trong hình ảnh vốn không liên quan đến lượng ánh sáng đi vào ống kính, và do đó nó cũng là một dạng noise, dù cho nó phổ biến đến mức nào. Nhưng trong trường hợp của máy quay kỹ thuật số, nếu sự biến đổi ngẫu nhiên lớn hơn một 1024 của giá trị lớn nhất của tín hiệu, thì việc ghi 10-bit không có ý nghĩa nhiều – độ chính xác tăng lên cũng là một sự lãng phí bởi việc ghi lại quá nhiều các biến số ngẫu nhiên làm tăng dung lượng lưu trữ lên rất nhiều. Điều này liên quan đến tính hiệu quả của các máy quay hiện đại: 1/1024 của cấp độ tín hiệu là tương đương với mức độ noise lớn hơn -60dB, là mức mà nhiều máy quay không thể đạt được. Canon tuyên bố rằng cảm biến của C300 có dynamic range lý thuyết là 72dB ở kênh xanh lá, nhưng nó rớt xuống còn 54dB ở hầu hết các trường hợp sử dụng thực tế.

Chúng tôi không nói rằng noise là xấu. Các kỹ thuật gây ra các lỗi lượng tử nhìn thấy bằng mắt thường đôi lúc có thể được giảm thiểu – đồng nghĩa với việc hi sinh grain – bằng cách áp dụng việc đo lường lượng nhiễu thuật toán tạo noise ngẫu nhiên một cách cẩn thận trên vùng có vấn đề. Kỹ thuật này được gọi là error diffusion dithering (khuếch tán để giảm mật độ vùng lỗi), trong nhiều trường hợp, việc ghi video 10-bit không nén cho hình ảnh chất lượng rất tốt nhưng lại rất tốn kém khi áp dụng kỹ thuật này để quá trình chỉnh màu không gây quá nhiều ảnh hưởng tiêu cực lên hình ảnh. Khán giả dễ tha thứ cho noise hơn so với các ảnh hưởng tiêu cực của lượng tử lên hình ảnh.

Và sau đó là nén

Vấn đề thứ hai là nén – hay đúng hơn là kết quả sau khi nén: một loại biến thể khác trong hình ảnh xuất hiện không do điều kiện ánh sáng trong cảnh. Đó lại là một loại noise khác, lượng tử càng tốt thì càng nhiều khả năng là loại noise này sẽ đủ khả năng làm thay đổi giá trị. Khi một hình ảnh ở bit depth cao bị nén ở mức vừa hoặc nặng, chúng tôi khá nghi ngờ về việc liệu các giá trị chính xác cao trong video output có khác nhiều với cảnh quay gốc hay không.

Ngoài ra, một yếu tố nữa cũng gây nhiễu một cách đáng kể là mã hoá gamma. Nhận thức về điều này cũng tăng cùng với sự phổ biến của các curve kiểu logarit trong việc mô phỏng giá trị ánh sáng của tín hiệu khi nó ở một mức bit depth cao trong máy quay điện tử (thường là 12, 14, 16-bit) sau đó giảm xuống để ghi. Đây là một kỹ thuật chính thống giúp chúng ta sử dụng tốt nhất số lượng màu giới hạn mà chúng ta đã thảo luận ở trên để mã hoá hình ảnh theo cách làm giảm thiểu những hạn chế về mặt kỹ thuật. Mặc dù vậy, nói về “log” như thể việc mã hoá gamma là một ý tưởng mới làm người ta quên mất sự thật là luôn có nhiều cách xử lý qua lại giữa cảm biến và màn hình, bởi vì thường thì không có gì hoàn toàn tuyến tính. Tăng gấp đôi lượng ánh sáng không làm tăng gấp đôi mức độ tín hiệu ở bất kỳ điểm nào trong chuỗi. Thật khó để đánh giá một cách chính xác bởi hầu hết các output từ máy quay đã được các nhà sản xuất điều chỉnh cho kết quả tốt nhất (theo đánh giá của họ) và chắc chắn sẽ có ảnh hưởng đáng kể đến noise, độ chính xác và các vấn đề về lượng tử khác.

Trong một cảnh thực tế, nếu bạn chỉ có điều kiện để mua máy quay 8-bit, bạn nên vui với nó. Trong một chừng mực nào đó, nếu bạn chưa cần thực hiện các project cao cấp, và chỉ sử dụng file nén, bạn sẽ không thấy có nhiều khác biệt với 10-bit.

Nguồn: RedShark News

Pixel Factory sưu tầm và biên dịch

Tin liên quan