關于數(shù)字色彩原理!.doc

轉 關于數(shù)字色彩原理?。ǜ咂焚|畫面色彩的物理關鍵）2011-12-12 22:34閱讀(43)轉載自吻火下一篇：轉載：世界上最健.|返回日志列表 贊(4) 轉載(31) 分享 評論 復制地址 更多前言： 到這篇帖子出來之前，影視行業(yè)高品質畫面色彩的片子還都以膠片為多數(shù)。使用膠片創(chuàng)作的行業(yè)人士需要掌握的相關知識也不用很多，只需攝影功底。膠片的制作、沖洗工藝和膠轉磁你大可不必刻意地去了解，你出來的片子色彩都是非常棒的。到了數(shù)字化時代可能情況就不同了，你不但需要攝影功底，還需要很多的相關知識才能保證你出來的片子色彩是高品質的。在開始之前先給大家看個片子/v1.0.0176/v/swf/loader.swf?VideoIDS=XMjQ3NjE2Mzk2&embedid=-&showAd=0部分截圖這個短片的色彩很漂亮，那么進入正題。數(shù)字色彩是由色深（位元深度bit）和色域兩部分構成，先看色深：8位和16位比較好理解，我詳細介紹下32位。在AE里，分別對紅色方框里的數(shù)值設置如下：AE在32位模式下，拾色器里的RGB數(shù)值范圍都變成了01，示范中RGB分別是1、2、3，也就是說綠色和藍色的值都增加到2倍和3倍。這時候我們“數(shù)字色彩”字的顏色憑肉眼看上去還是白色，但是施加了快速模糊濾鏡后并加大模糊值就會出現(xiàn)很神奇的效果，字出現(xiàn)了顏色而且還有白的部分是亮得有點刺眼了（這和沒有施加快速模糊前的白色不同）而且模糊數(shù)值越大越明顯，你可以把模糊數(shù)值從0到300做個關鍵幀動畫看看這神奇的效果，這就是超白。32位也是HDR格式圖片的必要保證（部分JPEG格式的偽HDR除外），32為提供了足夠大的容量來儲存HDR圖片中的光照信息。這是一張HDR照片，在PS中降低曝光值，照片中原本白的地方出現(xiàn)了藍天白云。調高曝光值，原本死黑的地方出現(xiàn)了很漂亮的天花板，是不是也很神奇。其實拍這種DHR照片也不難，分別用不同的曝光檔拍下后再到專門的HDR合成軟件里合成。下面來講數(shù)字色彩的另一個構成部分-色域：色域（Color Gamut），就是指某種設備所能表達的顏色數(shù)量所構成的范圍區(qū)域，即各種屏幕顯示設備、打印機或印刷設備所能表現(xiàn)的顏色范圍。在現(xiàn)實世界中，自然界中可見光譜的顏色組成了最大的色域空間，該色域空間中包含了人眼所能見到的所有顏色。 我們可以把色深看作是數(shù)字色彩的容器，那么色域就是裝在這個容器里的物品種類的多與少。色深高可以使數(shù)字圖像的色彩更純厚，亮度過渡（黑白灰）更平滑；色域越廣，數(shù)字色彩的顏色種類就越多，顏色之間的過渡更自然。為了能夠直觀的表示色域這一概念，CIE國際照明協(xié)會制定了一個用于描述色域的方法：CIE-xy色度圖。在這個坐標系中，各種顯示設備能表現(xiàn)的色域范圍用RGB三點連線組成的三角形區(qū)域來表示，三角形的面積越大，就表示這種顯示設備的色域范圍越大。下圖例出了目前幾大廠商定制的色域行業(yè)標準，可以看出這些標準中的色彩范圍。在影視行業(yè)，我們目前最常用到的色彩模式是YUV和RGB兩種，RGB模式下的色彩空間就很多了，我們常用到的是sRGB、Adobe RGB等sRGBsRGB為了讓被補償提亮暗部顯示后的圖像質量更好而把過多的空間分配給了暗部，這樣作為顯示的話是不錯，但是你如果在這種方式下用計算機來計算和生成一幅圖像就會對于高品質圖像的表現(xiàn)有很大的影響，圖像的灰部細節(jié)會大量損失，因為sRGB把更多的空間分配給了暗部。（這是一種曲線的計算生成方式，稍后會講到線性的色彩計算方式）Adobe RGB是Adobe公司于1998年提出的實用性色彩空間，Adobe RGB具有更寬廣的色彩范圍，能更加真實的還原拍攝對象，記錄更多的顏色細節(jié)。 雖然Adobe RGB相比sRGB在顏色范圍上擁有很大優(yōu)勢，但因為應用Adobe RGB作為色彩空間的輸出設備和顯示設備目前并不普及。YUV是被歐洲電視系統(tǒng)所采用的一種顏色編碼方法（屬于PAL），是PAL和SECAM模擬彩色電視制式使用的色彩空間。（更多YUV相關大家可以在網(wǎng)上查看）國際上把NTSC制式的色彩范圍定義為行業(yè)的參考標準，超過NTSC 80%色彩范圍的都稱為廣色域。目前各大電視廠商都推出了高清廣色域電視機，也出現(xiàn)相應的色彩標準，有HDTV 709和xvYCC。xvYCC在中高端電視機上用的更多。sRGB76% Adobe RGB98% HDTV709和YUV和sRGB差不多，xvYCC基本在100%以上。以上都是些基本概念，下面開始進入更深一點的實質性探討。線性色彩空間工作流程： 線性色彩空間工作流程（sRGB是曲線的）確切的說是匹配軟件的線性工作流程，這種流程在近幾年被廣泛應用于電影廣告等高端項目，國外大型工作室?guī)缀醵际腔谶@種工作流程。實際我們需要物理上的正確計算只能基于線性工作流程。線性工作流程需要做的事： 非線性空間下觀看線性色彩圖片是不正常的，圖片會變暗，線性空間下觀看線性圖片才是正常的。硬件方面的顯示器必須支持線性的色彩空間，比如說支持Adobe RGB，通常這樣的顯示器都很貴（基本都是上萬元），大眾型的顯示器都只支持sRGB。如果硬件方面很難達到要求那么軟件方面就得必須達到要求，否則實施不了線性工作流程。 軟件方面分為操作系統(tǒng)和制作軟件： 1、windows操作系統(tǒng)，不得不說這是個偉大的操作系統(tǒng)，但是在某些專業(yè)領域它就顯得有點不給力，不管我怎么調系統(tǒng)的默認色彩配置文件（非專業(yè)顯示下），顯示方面一點反映也沒有，也就是說在windows下只有sRGB色彩空間能正常工作，其他的色彩空間支持得就不怎么好了。這一點mac系統(tǒng)就好點，我選不同的系統(tǒng)色彩配置文件，顯示的顏色都會有相應的變化，而且還可以查看各個色彩空間的顏色三維模型，還可以自定義。 在windows下可以線性工作嗎？答案是可以的，借助AE（AE可以把sRGB設置為線性，并且產生相應的計算結果）個示范：例圖中，上圖打開了線性選項，下圖關閉了，同樣的8bit、sRGB色彩空間，同樣的shine特效數(shù)值沒有變，可以看出結果掃光的結果，線性的過渡自然而且細節(jié)多，非線性下的灰部細節(jié)丟失了很多。通常在非線性情況下我們會調整shine的參數(shù)來達到和上圖接近的效果，在不合理的情況下做著看起來合理的事情。 在windows下可以計算廣色域圖像嗎？目前來說我沒有完全成功過，還是借助AE來示范成功的那一部分：在AE里空白層，添加生成4顏色濾鏡，完全靠AE內部來計算生成圖像，分別設置色彩空間為sRGB和Adobe RGB?？梢钥闯鯝dobe RGB下顏色更飽和，過渡更融合。在輸出的時候選TIFF序列或者exr序列，如圖：為什么不輸出視頻格式？目前在windows下的視頻編碼都只能輸出8bit而且不支持廣色域，有專業(yè)視頻編輯卡的情況下可以輸出10bit或者12bit的視頻文件。序列圖片中tiff和exr能支持到32位和廣色域。jpeg、png、tga都只支持8位。再把輸出好的序列導入AE可以看出序列圖片的色彩配置文件是Adobe RGB，而且顏色也和在AE工程建立的時候是一樣的。但是，我在windows下，直接打開剛剛輸出的序列圖片發(fā)現(xiàn)顏色丟失很嚴重，就和AE工程里sRGB模式的色彩差不多。大家可以看看比較，這就是windows不給力的地方了，系統(tǒng)在顯示sRGB以外的圖像就會把多出來的那部分色彩過濾掉，如果在這種情況下你輸出視頻成片了，那么很遺憾，很多色彩信息丟失。當然了windows系統(tǒng)完全可以勝任廣播級別的要求，因為廣播級的色彩范圍和sRGB差不多。到目前為止的以上這幾步流程中mac系統(tǒng)比windows系統(tǒng)表現(xiàn)好，系統(tǒng)可以設置成Adobe RGB模式，而且在mac系統(tǒng)下觀看由AE生成出來的序列圖和在AE工程里是一樣的。接下來的在視頻剪輯軟件里的步驟：目前，在windows平臺的剪輯軟件PR、vegas、edius等都是能支持32位的文件，但是在色域上還是和操作系統(tǒng)一樣，同樣的Adobe RGB序列圖導入Pr后顏色信息顯示也不全，那么在這樣的情況下調色也是一樣的，即使加了專業(yè)視頻編輯卡，用硬件編碼也頂多是12bit。在mac平臺，同樣的序列幀導入fc，剪輯軟件的色彩顯示正常，但如果用常規(guī)的輸出方法也是一樣成片色彩信息丟失，但有點好處就是用蘋果的ProRes編碼即使沒有專業(yè)視頻編輯卡也能輸出10bit的視頻文件。我搜集了很多這方面的資料，國外的一些有點規(guī)模的用蘋果平臺的工作室，是直接把片子通過剪輯軟件輸出到轉磁設備上。這道理和我們在電視上看電影大片一樣的，不是說廣播系統(tǒng)色彩范圍小嗎？怎么看用膠片拍的電影還是和在影院里看的差不多？這其實前面就提到過了，數(shù)字色彩的關鍵是在計算和生成上。膠片是轉過磁再拿來廣播，也就是說膠片上的色彩信息壓縮到8位的sRGB空間里，這和在windows中把多出來的色彩信息過濾掉不一樣。那么我們在網(wǎng)絡上看的sRGB空間下的電影大片也是一樣的道理，既能看到和影院里差不多的色彩效果，還能廣泛地傳播?？磥韜indows和mac也沒有完美的解決方案，那么我把目光放到了電影級的inferno和avid上，在一次很好的機會上用到了inferno系統(tǒng)來制作片子，附上視頻截圖：這個片子當時是租的red one配上廣色域模塊，正好有個朋友配了臺1萬多的pc機（沒有專業(yè)視頻編輯卡）裝上了inferno系統(tǒng)，視頻素材進了系統(tǒng)顏色信息幾乎沒有損失，成片時先輸出為inferno默認的視頻格式，然后再轉成sRGB色彩模式下的WMV視頻格式，基本上也沒有損失多少色彩信息，而且拿到廣播里放也是安全的。同樣還有個項目，也是用red one加廣色域模塊拍攝，但是片子是在windows下剪輯的，結果片子截圖：小結一下，本帖隱藏的內容如果我們在制作一個片子的時候都是按照這樣的高標準來做無疑是會增加一定的成本，特別是16位下在AE里做項目機器的負荷還是比較大的。這樣的片子在影院放那沒得話說，如果要在電視臺放那還得把成片作相應的色彩空間換算和壓縮色彩，這樣色偏差異不明顯。 目前的單反相機都配了sRGB和Adobe RGB兩種色彩空間，后者的色彩還原已經非常接近膠片了。但如果你后期調整片子是在windows下的話還是建議用sRGB，用Adobe RGB的話在windows里會偏灰，而且細節(jié)看上去明顯不夠。如果你后期用蘋果的話，那就用Adobe RGB，照片格式用raw，這格式支持廣色域并能記錄更多的曝光信息。這樣可以讓你的照片色彩更上一個臺階，然后通過mac系統(tǒng)的colorsync把照片轉換成sRGB色彩空間，這樣你的照片在絕大多數(shù)地方顯示都是正確的而且色彩都是高品質的。我認識的幾個膠片時代的老攝影師，現(xiàn)在都還在用膠片拍照，他數(shù)碼相機也有，但他說數(shù)碼相機的色彩還是達不到膠片的，我想造成這樣的原因大家應該很清楚了吧。 對于數(shù)字攝像機和數(shù)字攝影機再補充一點，大多攝像機都是YUV的色彩模式，目前最頂*級的Y:U:V是4：4：4。sony出了一款頂*級的攝像機sony F35，色彩模式是10bit RGB 4：4：4.除了磁帶方式記錄的機器，其視頻格式主流的是MPEG2/4和H264。這些編碼只支持8bit sRGB。 數(shù)字攝影機目前最常見的是ARRI和red one。兩者都是RGB 4:4:4，10bit以上。ARRI視頻格式是蘋果ProRes編碼的影像文件，可以選擇ProRes4444，ProRes422HQ，ProRes422LT, ProRes proxy等格式。ProRes非常優(yōu)秀，編輯過程中加幾層特效都還能實時。red one還可以選配廣色域模塊，文件格式R3d和raw是一樣的。 還有一款大家津津樂道的5D Mark ，RGB4：2：0的色彩模式，視頻格式是H264，后期編輯效率底。目前主流的后期做法是用cinefor