色空間(カラースペース)について

色空間(カラースペース)とは何か、そしてACESが必要な理由とは

はじめに

CG業界は年を追うごとに前進を繰り返してきました。 テクノロジーの進歩はワークフローにも影響を与え、効率的に生産するよう新しい技術を生み出します。

長い間、3Dでのテクスチャリングは特定の照明条件に依存しており、さまざまな照明環境への適応は非常に制限されていました。 ディズニーがPBRワークフローを開拓したとき、テクスチャリングへのアプローチ方法が変わり、すべてのレンダリングのプラットフォームでワークフローがより調和したものになりました。

カラースペースは、制作の上で取り組むのが非常に厄介なテーマです。 しかし幸いなことに、カラースペースを処理する方法も統一されており、このテーマをよく理解することで、ワークフローを改善できるだけでなく、将来を見据えた制作ができ、より大きな作品に簡単に統合できるようになります。
ではカラースペースについて話していきましょう。

カラースペースとは?

色空間(カラースペース)とは、色を数値に変換するシステムのことです。 ゲーム、映画、印刷物などで見るどの色も、カラースペースを通じて表現されています。

問題は、すべてのカラースペースが同じというわけではないということです。 表示するメディアによってカラースペースは異なります。 これは、色域と呼ばれるものが原因です。 色域は、特定のデバイスで再現できる全ての範囲の色のことです。 画像を表示しているデバイスによって色が異なる場合があります。

色度図
Image from http://shootdatapost.com/blog/2014/5/16/aces-in-10-minutes 

これは色度図と呼ばれ、 色の特性を視覚的に理解できます。 ご覧のように、上の画像は各カラースペースの色域を表しています。 ほとんどのモニターとデバイスはsRGBのカラースペースを使用しています。 問題は、CRTモニターがまだ使用されていたときにsRGBのカラースペースが開発されたことです。 私たちが日常生活で見る最も一般的なカラースペースですが、映画、VFX、ゲームなどの最新の制作パイプラインには、適したカラースペースではありません。

レンダリングをフィルムで表示する場合とモニターで表示する場合で比較する

例を一つ上げると、レンダリングをフィルムで表示する場合と、モニターで表示して比較する場合です。 上の画像を見ると、フィルムのレンダリングの色は白っぽく見えると思います。 フィルムの色域ははるかに広いのに対し、色域の小さいモニターで作業したため、レンダリングに選択した色が同じように表示されないのです。

ご想像のとおり、これは本番環境でいくつか問題を引き起こします。

本番環境におけるカラーグレーディング

本番環境では、通常、カメラやCGIを行うVFXスタジオなど、さまざまな入力ソースがあります。 これに伴う問題は、各カメラが独自の特許を受けたカラースペース(IMAX、REDなど)で動作しており、デジタルアセットは、すでに撮影された映像と一致するように作成されているのです。 このため、適切にカラーグレーディングを行う前に、さまざまな入力ソースがすべて一致しているかを確認する必要があり、それに多くの時間が費やされます。 これがACESが解決しようとしている問題です。

ACESとは?

Academy Color Encoding System(ACES)は、映画芸術科学アカデミーの支援の下で開発された、無料でオープンな、デバイスに依存しないカラーマネジメントおよび画像交換システムです。 これは、異なる入力ソース間(カメラ、VFXなど)の色空間を標準化することを目的としています。 高いダイナミックレンジ、RGBベースのワークフロー、およびスペクトル軌跡全体を網羅する超広色域を備えています。

デジタルアーティストにとって、ACESを使用する最大の理由は、外観と雰囲気をより「フォトリアリスティック」にするためであり、これはダイナミックレンジが広いためです。

sRGBレンダリングの色はより落ち着いた色に見える

上の画像を見ると、sRGBレンダリングの色がより落ち着いて見え、ハイライトがクリッピングしていることがわかります。

画像の全体的な露出

Blenderの「False Look」のビューからこのレンダリングの全体的な露出をより明確に確認できます。 赤で表示されている領域は、光が露出しすぎている領域であり、そのためにディティールがなくなってしまっています。 これは、sRGBのカラースペースに伴うダイナミックレンジが低いためです。

より写実的な結果を得る

これをACESレンダリングと比較すると、ハイライトがディティールをキープし、色がより鮮やかになっていることがわかります。 ACESが提供する色空間ははるかに広いため、これにより、より写実的な作品にすることができます。

ACESを使用するもう1つの理由は、色空間がはるかに広いため、選択できる色の配列が豊富なことです。 下の画像では、レンダリングで色がどれだけ「引き立っている」かを確認できます。 これにより、アーティストは画像に最適な色を自由に選択できます。

レンダリングで色が「飛び出す」

レンダリングに最適な照明と色を与えるだけでなく、将来もしより大きな色域を持つデバイスで再利用する時が来た場合でも、生産パイプライン内で作業ができるようにしてくれます。

ACESワークフロー

ACESを使用するには、最初にソースメディアをIDT(Input Device Transform)に入力し、データをACES色空間に変換する必要があります。 次に、ACESカラーグレーディングがフッテージ/レンダリングに適用され、特定のディスプレイデバイスにエクスポートされて表示されます。

ACESワークフロー

ソフトウェアでのACESの使用

3Dオブジェクトをテクスチャリングするためにテクスチャをインポートするときは、ACESに適切に変換できるように、テクスチャがどのような画像形式になるかを知っておく必要があります。

変換の場合、覚えておくべきカラースペースは次のとおりです。

  • ユーティリティ - sRGB-8〜16ビットのsRGB画像テクスチャ用のテクスチャ(通常、アルベド/拡散/ベースカラーマップに適用されます)
  • ユーティリティ - 変換(粗さ、通常、メタリック、ディスプレイスメントなど)を必要としないテクスチャ用のRaw
  • ユーティリティ- Rec.709 - sRGB画像用カメラ、8〜16ビット(ライトマップ、マットペイントなど)
  • すでにACEScgに変換されている画像用のACEScg

ベースカラーは「ユーティリティ-sRGB-テクスチャ」に設定されている

上の画像では、ベースカラーが「ユーティリティ-sRGB-テクスチャ」に設定され、残りのマップ(メタリック、粗さ、通常、不透明度)が「ユーティリティ- Raw」に設定されていることがわかります。 下の画像では、ACESカラープロファイルの下で実行されているSubstancePainterを確認できます。

3Dソフトウェアのドキュメント

各ソフトウェアには独自のACES処理方法があり、3Dソフトウェアのドキュメントを確認して、自分の作業にどのように実装できるかを確認してください。

結論

ご覧のとおり、ACESには多くのユースケースがあります。 ACESのカラースペースの概念がいかに難しいかを考えると、慣れ親しんだワークフローに固執したくなるかもしれませんが、業界標準など最新情報を常に自分にアップデートしていくことが大切です。 ACESの技術的な側面について詳しく知りたい場合は、下記のガイドをお勧めします。

ACES Primer:

https://acescentral.com/uploads/

ACES in CG:

https://acescolorspace.com/

ACESのカラースペースに切り替えることは、技術の観点からすると正しい選択かもしれませんが、適切でない照明やチープな素材、粗雑な構図などからレンダリングを保存することはできません。 これはまた別の機会にトピックにするかもしれません。

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*この記事で使用されている画像は、「Holger kkk Everding/CCBY-SA」のグラフィックを使用しています。

Amiel Goco

Bio:

Amiel Gocoは、3DBeeのアセットライブラリなどで作品を制作してるフリーランスのプロップアーティストです。

また、ゲームアセットや環境アートなども制作しています。

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