Procédé de restauration pour Couleur TRES dégradée avec StudioTransfert. Avril 2016.

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1 Procédé de restauration pour Couleur TRES dégradée avec StudioTransfert Avril Introduction. Le procédé de restauration de la lumière et des couleurs proposé ci-dessous peut être appliqué pour la restauration des films très dégradés dont les grains ont viré dans une couleur dominante quelconque. Sur deux exemples connus (clips de rugby fourni par JMC et clip Tahiti fourni par Gasel), les images sont complètement rouges et il est presque impossible d y discerner une autre couleur : StudioTransfert permet d agir sur les couleurs d un clip en utilisant principalement une fonction de filtrage (RGBAdapt, développée par StainlessS), qui permet d agir indépendamment sur chacun des 3 canaux RVB. Son paramétrage fait intervenir 3 paramètres par canal RVB, soit 9 paramètres de contrôle au total, pour obtenir au final une nouvelle image. L objectif du procédé ci-dessous est de parvenir à un réglage des 9 paramètres, pour lequel l image finale ne fait plus apparaître de dégradation et semble naturelle. Les nombreuses combinaisons possibles des valeurs des 9 paramètres rendent illusoire l obtention immédiate, par simple observation du résultat final, des valeurs permettant une bonne restauration des images au moyen d un processus, dont le seul moyen de contrôle jusqu à présent était constitué par la représentation subjective que l opérateur se fait des images finales telles qu elles devraient être («l herbe se doit d être verte, le ciel bleu, et le sable blanc»). Il était inconcevable de continuer à travailler sans aucun moyen simple de contrôler séparément l effet de chacun des 9 paramètres. Selon le vieil adage, "un bon ouvrier doit avoir de bons outils", et par exemple un bon électronicien dispose toujours d'un oscilloscope, d un voltmètre, etc. Il était donc indispensable, en premier lieu, de se doter d un outil permettant à l opérateur de mieux contrôler le processus de restauration en affichant des informations supplémentaires par rapport à l image finale. Les réglages de la fonction de filtrage RGBAdapt se font en RVB, ce qui est très pratique car - sauf à être daltonien - on peut reconnaître ces couleurs sur une image, au contraire de l espace YUV dont seul Y est reconnaissable. Pour bien maîtriser l'effet de chaque paramètre, il faut examiner chaque canal R, V ou B qui résulte de l application de la fonction de filtrage. A cet effet, StudioTransfert a été enrichi de deux outils de contrôle et de mesure par canal : une vignette noir et blanc reproduisant l image sur le canal, l'histogramme, qui est une courbe caractéristique de l image sur le canal, sa signature en quelque sorte. La vignette est le «masque» de coloris du canal sur l image finale. Les parties sombres sont reproduites sur l image finale par des teintes foncées de la couleur du canal, les parties claires par des teintes vives de cette même couleur. 1

2 Le principe des histogrammes est simple : c'est un graphe montrant, en abscisse, toutes les valeurs possibles de luminosité d une couleur entre 0 et 255 (valeurs entières), et en ordonnée, le nombre de pixels de l'image ayant chaque valeur de luminosité en abscisse. On trouvera ici quelques propriétés des histogrammes : On peut y lire notamment la description de la technique d'égalisation d'histogramme, permettant de construire un histogramme presque plat associée à une image dont le contraste est parfaitement équilibré (description ici : Voici donc les images extraites des films cités ci-dessus, avec la nouvelle instrumentation StudioTransfert : Le procédé synthétisé dans le «mode d emploi» de l onglet «Correction des couleurs» de StudioTransfert va être appliqué et illustré ci-dessous en vue de la restauration des couleurs du film «Tahiti», disponible ici : Ce film a été tourné en extérieur, avec des couleurs éclatantes et des clairs obscurs, sous une lumière très vive qui accentue les contrastes. Il présente des dégradations très prononcées, et constitue un cas que l on peut considérer comme extrême. Pour cette raison, la méthode illustrée ci-dessous devra être adaptée pour d autres films. 2. Première partie : initialisation et examen Les prérequis pour effectuer une restauration des couleurs correcte sont les suivants : 1- avoir réalisé la capture dans le noir complet, 2- avoir parfaitement coupé les marges du film, y compris les coins arrondis (ils peuvent être restaurés après le processus). 2

3 On constate tout de suite en examinant les vignettes noir et blanc du clip Tahiti, que tous les canaux RVB ont un problème : vignettes vert et bleu très sombres, vignette rouge très claire. De ce fait, la couleur dominante de l image est le rouge. Les séquences du film Tahiti semblent toutes affectées de la même façon. On doit donc pouvoir envisager une correction globale. SI ce n avait pas été le cas, et en particulier sur si les séquences n avaient pas eu la même exposition, il aurait fallu soit travailler par scène ou groupe de scènes ayant la même exposition, soit travailler sur la scène la plus exposée, c est-à-dire celle dont les histogrammes sont les plus éloignés du bord gauche. 3. Deuxième partie : traitement des histogrammes Lorsqu'une altération de l'image se produit, les histogrammes se déforment, et il faut retrouver l'original en appliquant une modification inverse avec RGBAdjust. L objectif est d obtenir un histogramme plutôt régulier, sans artefact ni partie abrupte, bien étalé et si possible égalisé et de même allure pour les 3 composantes RVB. Le procédé consiste à améliorer par itérations successives lumière et contraste de chaque vignette RVB en modifiant la courbe de l'histogramme par les réglages Gain, Décalage & Gamma. Deux modes de correction sont disponibles : un mode semi-automatique, qui simplifie les réglages et qui convient aux cas peu dégradés, un mode manuel, plus complexe à régler, qui est plus adapté aux cas très dégradés. Dans les explications qui suivent, chaque numéro entre crochets [ ] est un renvoi vers l étape correspondante du mode d emploi fourni sur la fenêtre de paramétrage pour le mode de correction considéré. 3-1 Utilisation du mode «1-Correction semi-automatique» Avant tout réglage, il faut partir d'une situation avec tous les réglages au neutre. A cet effet, cliquer sur le bouton «Ng» du réglage final [0] : 3

4 Il y a plusieurs possibilités pour arriver à une image correcte : soit avec l égalisation, soit avec les réglages RVB seulement, soit avec la balance des blancs. a. Avec l égalisation Faire varier le réglage «Egalisation» [1]. En examinant l image du Réglage final et les vignettes en noir et blanc, on se rend compte que le réglage «Egalisation» à la valeur 50 a produit un résultat déjà presque correct : les vignettes et les histogrammes des canaux bleu et vert sont corrects, seul le canal rouge est encore trop clair. 4

5 Pour corriger le canal rouge, on doit diminuer le réglage jusqu'à amener le début de l'histogramme rouge à 0 avec tous les artefacts en-dessous de 0 [2]. On trouve le réglage -0,40 : Les couleurs étant peu affirmées, on pousse alors la saturation à 1,6 [3] et on obtient un très bon résultat : 5

6 b. Avec les réglages RVB seulement On peut aussi chercher un réglage qui n utilise pas l égalisation. On remet donc tous les réglages à 0, et on commence par diminuer le canal rouge jusqu'à amener le début de l'histogramme à 0. On trouve le réglage -0,30 : Le résultat montrant une insuffisance de vert, on augmente ce réglage à 1,30 : 6

7 Néanmoins le résultat est trop terne. On ajuste donc la saturation à 1,5, le contraste à 1,3 et la lumière à -20 pour un réglage satisfaisant : c. Avec la balance des blancs Si l on souhaite un réglage qui s ajuste automatiquement à toutes les scènes d exposition différente, il faut utiliser la balance automatique des blancs. Après avoir remis tous les réglages au neutre, on commence par régler la balance au maximum : 7

8 Dans l image finale les blancs sont corrects, mais les couleurs sont incorrectement accentuées : le vert est trop peu présent. On augmente donc ce canal et on diminue le rouge et le bleu (lorsque la balance des blancs est activée, il faut pousser les réglages R, V, B plus loin que lorsque la balance n est pas activée). Le bon réglage est le suivant : Néanmoins le résultat est trop terne. On ajuste donc la saturation, le contraste et la lumière et on trouve un réglage satisfaisant : 8

9 On peut alors vérifier sur d autres séquences que le résultat est également satisfaisant : 3-2 Utilisation du mode «2-Correction manuelle» Il y a deux possibilités pour faire les réglages, en partant : soit du transfert de ceux obtenus à partir du mode semi-automatique, soit d une situation avec les réglages au neutre. 9

10 a. Transfert des réglages du mode semi-automatique Procéder comme ci-dessus, puis changer le mode en «2-Correction manuelle» et accepter le transfert des réglages [6] : On obtient alors l image suivante : 10

11 Puis augmenter les gains des canaux R, V, B jusqu à amener la fin des histogrammes en 224 [1.2] : Le résultat peut être jugé décevant par rapport au mode semi-automatique sur ce clip. On constate que les histogrammes ci-dessus n ont pas pu être étalés complètement entre les valeurs 0-224, et qu ils présentent des bosses assez prononcées. Un effet d égalisation doit donc être appliqué comme en mode semi-automatique, or cet effet ne peut être obtenu manuellement en augmentant seulement le gain. Pour l obtenir, il est nécessaire de partir des réglages au neutre. Néanmoins, sur des clips ne nécessitant pas d égalisation des histogrammes, le résultat devrait être correct. 11

12 b. Réglages au neutre Avant tout réglage, il faut partir d'une situation avec tous les curseurs à 1.0, sauf les réglages de décalage qui sont à 0. A cet effet, cliquer sur le bouton «Ng» du réglage final [0] : i. Canal rouge Le contraste et la lumière de la vignette du canal rouge étant trop clairs [0], on doit diminuer le DECALAGE jusqu'à amener le début de l'histogramme à 0, avec tous les artefacts en-dessous de 0 [1.1] : 12

13 Puis on doit augmenter le GAIN jusqu'à amener la fin de l'histogramme en 224 [1.2] : Mais on constate que la partie utile de l'histogramme n est pas bien étalée de 0 à 224, car le début de l histogramme s est déplacé vers la droite. Donc on doit diminuer à nouveau le décalage [1.1] : 13

14 On constate qu on a atteint un décalage de -150, sans avoir pu amener le début de l'histogramme à 0. On conserve ce décalage, mais on diminue maintenant le GAMMA jusqu'à amener le début de la partie utile de l'histogramme en 0, avec tous les artefacts complètement invisibles, en-dessous de 0 [1.3] : On augmente le GAIN jusqu'à amener la fin de l'histogramme en 224 [1.2] : 14

15 On diminue encore le GAMMA [1.3] et on augmente légèrement le gain [1.2] : L histogramme est maintenant bien contenu entre 0 et 224, il ne présente plus de bosse prononcée, et la vignette est bien équilibrée en lumière et contraste. ii. Canal vert Le contraste et la lumière de la vignette du canal vert étant trop foncés [0], on doit augmenter le GAIN jusqu'à amener la fin de l'histogramme en 224 [1.2] : 15

16 Mais on constate que la partie utile de l'histogramme n est pas bien étalée de 0 à 224, car le début de l histogramme s est déplacé vers la droite. Donc on doit diminuer le décalage [1.1] : On augmente à nouveau le GAIN jusqu'à amener la fin de l'histogramme en 224 [1.2] : 16

17 Puis on diminue à nouveau le décalage [1.1] en augmentant le gain [1.2], jusqu à ce que la partie utile de l'histogramme soit bien étalée de 0 à 224, et que l artéfact représentant l ancien niveau du noir (trait blanc vertical à gauche) soit complètement invisible (en-dessous de 0) : L histogramme ayant été bien aplani par rapport à l origine, il n y a pas besoin de pousser plus le gain. iii. Canal bleu Le contraste et la lumière de la vignette du canal bleu étant trop foncés (B0), on doit augmenter le GAIN jusqu'à amener la fin de l'histogramme en 224 [1.2] : 17

18 Mais on constate que la partie utile de l'histogramme n est pas bien étalée de 0 à 224, car le début de l histogramme s est déplacé vers la droite. Donc on doit diminuer le décalage [1.1] et augmenter le gain () : La partie utile de l'histogramme est bien étalée de 0 à 224, et l artéfact représentant l ancien niveau du noir (trait blanc vertical à gauche) est invisible (en-dessous de 0). Néanmoins l histogramme présente une bosse assez prononcée. On va maintenant essayer de l aplanir en poussant le gain [2.1] : 18

19 La partie utile de l'histogramme n étant pas bien étalée de 0 à 224, on reprend le réglage du décalage [2.2] : L histogramme est maintenant aplani tout en étant bien contenu entre 0 et 224, et la vignette est bien équilibrée en lumière et contraste. iv. Ajustement final Chaque vignette R, V & B étant maintenant bien équilibrée en contraste et lumière, l ajustement final peut être réalisé au vu des effets sur l'image corrigée. Les couleurs étant peu affirmées, on augmente SATURATION jusqu'à obtenir des couleurs plus vives [3.1] : 19

20 On obtient donc une image correcte, sans aucune teinte discordante. Normalement, en appliquant correctement le mode d emploi, on parvient plus ou moins à ce résultat. A partir de ce point, les réglages supplémentaires sont plus subjectifs et relèvent des préférences de l opérateur. Pour bien contrôler leur rendu sur l image finale et conserver une base de comparaison objective, il est conseillé de reporter les réglages obtenus précédemment sur les curseurs de préréglage, et de continuer à modifier les curseurs de réglage final. Voici par exemple une amélioration de la teinte de l herbe en jouant sur le réglage Gamma du canal vert [3.2] : C est a priori le meilleur résultat qu on puisse obtenir, mais les réglages devront être repris pour les autres scènes. 4. Conclusion A la fin du processus de restauration, on peut mesurer le chemin parcouru depuis l origine en comparant les images Préréglage et Réglage final. Le mode semi-automatique donne d emblée de bons résultats sans trop d efforts, mais le mode manuel donne des résultats supérieurs. Il reste à lancer le traitement StudioTransfert, après avoir paramétré les autres onglets, pour vérifier que ces réglages, appliqués uniformément à toutes les scènes, conviennent pour la totalité du film. ************* FIN ************ 20