描画モードの加算と覆い焼リニアの違いについての質問

[oxgame]

描画モードについて質問です。
今実験をしているんですが、答えが出なくて困っています。
after effectsの加算と覆い焼きリニアの合成結果のRGBの数値を見比べて検証しているのですが、
不透明度100％にした場合、加算と覆い焼きリニアの合成は全く同じ結果になるのに、
レイヤーを50％にして描画モードを切り替えると結果が全然違います。

加算は基本色+合成色＝結果色の計算をしているのは分かるのですが、
覆い焼きリニアにした場合どのような処理がされているか知りたいです。

そもそもAeでは「加算」と「覆い焼きリニア」で描画モードが分けられているのに、
photoshopでは「覆い焼き（リニア）ｰ加算」と同じ合成モードに統合されている理由もお聞きしたいです。

どなたか分かる方のお知恵をお貸しいただきたいです。

[Mukaida]

描画モードについては、ユーザーガイドに文書で掲載されています。
After Effects で描画モードとレイヤースタイルを使用する 

日本語版は、名称がローカライズされているため合成方法が分かりにくいですが、英語サイトを翻訳すると名称で直感的にわかるものもあります。
Use blending modes and layer styles in After Effects 

Photoshopとの違いですが、私の思うところでは、
After EffectsとPhotoshopは、開発者と開発メーカーが違うため、合成の計算式は共通ではなかったので、Adobeが買収してPhotoshopのレイヤーを読み込めるようになった時にPhotoshopの描画モードをAfter Effectsに追加したのではないでしょうか。
また、Photoshopはフォトレタッチが主な用途のため、印刷物では白飛びするほど明るくする合成は行いませんが、After Effectsはテレビ画面やPCモニターで表示させるので色域が広く、白飛びするほど明るくしたり暗闇を表現する場合に描画モードも多様化する必要があったのではないでしょうか。

[oxgame]

返信ありがとうございます。

元々PhotoshopとAeでは用途が違うので、必要な描画モードが違うということですね。

たしかにそういう経緯については私は全く詳しくないのでとても勉強になります。

ですが、今やPhotoshopは写真加工だけでなくもっと多様化されて、使用されていると思うんです。

Aeの素材を作成するソフトもおそらくPhotoshopが一番使われていると思いますし。

以前からAeのコンポジションからPhotoshopファイルを書き出すと

描画モードに加算を使用すると下記のような警告が出るのが気になっていました。

(覆い焼きカラーは使用しても出ない)

『このコンポジションにはPhotoshopで使用できないトラックマットまたは描画モードが含まれています。一部の描画モードは最も類似したPhotoshop描画モードに変換されました。』

AeとPsで描画モードが違う必要がなぜあるのかも疑問です。

そういう部分はAdobeとして、必要があれば変えていくべきところだと思うのですが、

実際にそのままにしているのは理由があるんでしょうか？

単純に知りたくて、納得したいんです。

不透明度を変更すると結果が変わるというのは
たまたま私も今回の検証で気が付いたことなのですが…

不透明度100％で描画モードを使うことを前提にすれば、
Aeの描画モードでは加算か覆い焼リニアが全く同じ効果のため
どちらかが必要ないものと思っているユーザーも多いと思うんです。

[Ckun]

私は「覆い焼きリニア」の内部演算処理がどのように行われているのかわからないのですが、色深度を32bpc浮動小数点処理にしますと、不透明度を変化させても加算と覆い焼きリニアは同じ結果になると思います。

私自身は合成処理は専門ではないので、深く追求せずに「そういうもの」として扱っているのですが、興味本位でどういう理屈か知りたいとは思っており、お詳しい方から返信が付くことを期待します。

[oxgame]

ありがとうございます。

それは知りませんでした。私も色深度を変更して今から試してみます。

32bpcだと同じ結果になるのなら尚更、

加算と覆い焼きカラーが分かれている理由が知りたいです。

私も描画モードは限られたものばかり使っているので、

覆い焼きカラーと加算で効果が全く同じとは思いませんでした。

描画モード自体深く追求せず「そういうもの」として感覚的に使用するもの

だと思っているのですが、これについては詳しい方の説明を聞いて納得したいです。

それとググってもこれについて触れている人がいないんです…

[Mukaida]

32bpcで確認したところ、これは表示できる色の数値をオーバーしているためで描画モードが原因ではないと思います。
下図は、不透明度100%にした状態ですが、Gの値が1.4を示しています。

情報パネルで32bpcの表示は、0.0 - 1.0の範囲で1.0を超えると全て同じ色になります。
32bpcの浮動小数点で作業する場合は、不透明度100%で1.0を超える数値が出ないようにする注意が必要です。

余談ですが、私の経験で3DCG用のUVマップを作成するときに、この問題に突き当たった事がありました。
その経験があったので、下記リンクの記事を以前に投稿しています。
（1.0を超えると格子模様がずれて表示されます）
【プラグイン】After EffectsでUVテクスチャーマッピング - Adobe Support Community - 10242878 

[Mukaida]

＜追記＞

私の作成したプロジェクトで判断してしまいました。

もし、1.0を超える数値が出ていないのなら、すいません。

[Ckun]

Mukaidaさんへ

説明不足でスミマセン。oxgameさんがお書きになられている通り、8bpcと16bpcでは不透明度50％にしたレイヤーを「加算」する場合と「覆い焼きリニア」にする場合で差が出ますが、32bpcでは差がなかったことを書いた次第です（ハードクリップされて表示されるパソコン上の0～1.0の範囲の表示での確認が主ですが、HD-SDI 4:2:2ベースバンド出力のハケモニの方も、100IREクリップ以外は同様だったかと思います。記憶があいまいなので、明日改めて確認してみます……。）。

私はビデオ系の仕事がメインなので100IRE以上の輝度やRGBデコード後に0未満・1.0を超える信号を含む素材を扱うので、精度的には16bitで十分なのですが浮動小数点処理のために32bpcで扱うようにしております。

ところが、だいぶ以前に共同作業者が16bpcに変更して作業をしてしまい、最終的に取りまとめて32bpcで書き出したときに、その方に作業していただいた加工部分の印象ががだいぶ変わってしまい（覆い焼きリニアの個所はもちろん、当然グロー系なども変わってしまいました……）、修正に多大な時間を費やした痛い経験がありました。

今回のご投稿を拝見してふとそのことを思い出したので、あまり本筋とは関係ないものの、「覆い焼きリニア」の内部演算はどのような数式で行っているのか気になっていたこともあって、便乗して書き込んでみた次第です。

[Ckun]

16bpcと32bpc（カラーマネージメントは無し）で比較した画像を用意しました。

32bpcでは、不透明度を下げても「加算」と「覆い焼きリニア」の結果が同じように見えます。

[Mukaida]

Ckunさんへ

専門的な事がわからないのに出しゃばって間違ったことを返信していましました、すいません。

参考書を確認したところ、注釈に加算と覆い焼リニアは同じと表記されていました。

原文：
Linear dodge and add are in the same blend mode. The former is just a Photoshop term for the latter.

Ckunさんが回答された32bpcで同じ色というのは正しい様です。

そうすると、16bpcで色が変わるのは不透明度を減算する計算方法が両者で違うものと推測されます。
例えば、
上レイヤー：７、下レイヤー：５／不透明度：-３とした場合。（10でクリップするとします）
１. 不透明度100%で合成して最後に不透明度を減算する方法。
7+5=12：10でクリップされるので値は10
10−3 = 7

2. 下レイヤーで不透明度を減算してから上レイヤーと合成する方法。
5−3 = 2
7+2 = 9

3. 32bpcはクリップされないのでどちらの方法でも
7+5-3 = 9

参考ですが、参考書の描画モードの注釈部分を原文で貼り付けておきます。

・In screen mode, completely white pixels remain white and completely black pixels remain black, but midrange pixels (0.5) are not as bright and brighter than the add (1). It will be a value (0.75).
・To fully understand the difference between Add and Screen, you need to understand the linearized workspace provided in Chapter 11.
・Overlays and various light modes do not work properly at values ​​above 1.0, just as they can occur in a 32 bpc linearized workspace (see Chapter 11).
・You can get the same result by reversing the order of the layers and replacing the overlay with a hard light.

あと、After Effects 4.0のユーザーガイドを確認したところ、加算・覆い焼（当時の名称は「明るく」）はありましたが、覆い焼きリニアはありませんでした。
このバージョンでは、Photoshopの描画モードを読み込む機能がなかったので、バージョン5.0以降にPhotoshopのレイヤースタイルなども一緒に互換性のために追加されたのではないでしょうか。

[Ckun]

こちらの方こそ、After Effectsについてはあまり詳しくない中で前置きなしに32bpcでの挙動を書いて混乱を招いてしまい、失礼いたしました。

そして、とても有益な情報をありがとうございました。

お教えいただいた、

>原文：
>Linear dodge and add are in the same blend mode. The former is just a Photoshop term for the latter.

これがまさに本題の答えになりそうですね。おっしゃる通り、私も推測ではありますが、実装された経緯（Photoshopからの移植）に由来すると思われる内部処理の違いから、浮動小数点処理時とそうではないときで演算結果も変わってくる、ということで、しっくりくるように思います。

私自身、なかなか実務で扱う機会が無いので見て見ぬふりをしていた部分でもあるので、今回の件をきっかけに、もっと勉強しようと思います。