关于数字色彩原理!.doc

转 关于数字色彩原理！（高品质画面色彩的物理关键）2011-12-12 22:34阅读(43)转载自吻火下一篇：转载：世界上最健.|返回日志列表 赞(4) 转载(31) 分享 评论 复制地址 更多前言： 到这篇帖子出来之前，影视行业高品质画面色彩的片子还都以胶片为多数。使用胶片创作的行业人士需要掌握的相关知识也不用很多，只需摄影功底。胶片的制作、冲洗工艺和胶转磁你大可不必刻意地去了解，你出来的片子色彩都是非常棒的。到了数字化时代可能情况就不同了，你不但需要摄影功底，还需要很多的相关知识才能保证你出来的片子色彩是高品质的。在开始之前先给大家看个片子/v1.0.0176/v/swf/loader.swf?VideoIDS=XMjQ3NjE2Mzk2&embedid=-&showAd=0部分截图这个短片的色彩很漂亮，那么进入正题。数字色彩是由色深（位元深度bit）和色域两部分构成，先看色深：8位和16位比较好理解，我详细介绍下32位。在AE里，分别对红色方框里的数值设置如下：AE在32位模式下，拾色器里的RGB数值范围都变成了01，示范中RGB分别是1、2、3，也就是说绿色和蓝色的值都增加到2倍和3倍。这时候我们“数字色彩”字的颜色凭肉眼看上去还是白色，但是施加了快速模糊滤镜后并加大模糊值就会出现很神奇的效果，字出现了颜色而且还有白的部分是亮得有点刺眼了（这和没有施加快速模糊前的白色不同）而且模糊数值越大越明显，你可以把模糊数值从0到300做个关键帧动画看看这神奇的效果，这就是超白。32位也是HDR格式图片的必要保证（部分JPEG格式的伪HDR除外），32为提供了足够大的容量来储存HDR图片中的光照信息。这是一张HDR照片，在PS中降低曝光值，照片中原本白的地方出现了蓝天白云。调高曝光值，原本死黑的地方出现了很漂亮的天花板，是不是也很神奇。其实拍这种DHR照片也不难，分别用不同的曝光档拍下后再到专门的HDR合成软件里合成。下面来讲数字色彩的另一个构成部分-色域：色域（Color Gamut），就是指某种设备所能表达的颜色数量所构成的范围区域，即各种屏幕显示设备、打印机或印刷设备所能表现的颜色范围。在现实世界中，自然界中可见光谱的颜色组成了最大的色域空间，该色域空间中包含了人眼所能见到的所有颜色。 我们可以把色深看作是数字色彩的容器，那么色域就是装在这个容器里的物品种类的多与少。色深高可以使数字图像的色彩更纯厚，亮度过渡（黑白灰）更平滑；色域越广，数字色彩的颜色种类就越多，颜色之间的过渡更自然。为了能够直观的表示色域这一概念，CIE国际照明协会制定了一个用于描述色域的方法：CIE-xy色度图。在这个坐标系中，各种显示设备能表现的色域范围用RGB三点连线组成的三角形区域来表示，三角形的面积越大，就表示这种显示设备的色域范围越大。下图例出了目前几大厂商定制的色域行业标准，可以看出这些标准中的色彩范围。在影视行业，我们目前最常用到的色彩模式是YUV和RGB两种，RGB模式下的色彩空间就很多了，我们常用到的是sRGB、Adobe RGB等sRGBsRGB为了让被补偿提亮暗部显示后的图像质量更好而把过多的空间分配给了暗部，这样作为显示的话是不错，但是你如果在这种方式下用计算机来计算和生成一幅图像就会对于高品质图像的表现有很大的影响，图像的灰部细节会大量损失，因为sRGB把更多的空间分配给了暗部。（这是一种曲线的计算生成方式，稍后会讲到线性的色彩计算方式）Adobe RGB是Adobe公司于1998年提出的实用性色彩空间，Adobe RGB具有更宽广的色彩范围，能更加真实的还原拍摄对象，记录更多的颜色细节。 虽然Adobe RGB相比sRGB在颜色范围上拥有很大优势，但因为应用Adobe RGB作为色彩空间的输出设备和显示设备目前并不普及。YUV是被欧洲电视系统所采用的一种颜色编码方法（属于PAL），是PAL和SECAM模拟彩色电视制式使用的色彩空间。（更多YUV相关大家可以在网上查看）国际上把NTSC制式的色彩范围定义为行业的参考标准，超过NTSC 80%色彩范围的都称为广色域。目前各大电视厂商都推出了高清广色域电视机，也出现相应的色彩标准，有HDTV 709和xvYCC。xvYCC在中高端电视机上用的更多。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，下面开始进入更深一点的实质性探讨。线性色彩空间工作流程： 线性色彩空间工作流程（sRGB是曲线的）确切的说是匹配软件的线性工作流程，这种流程在近几年被广泛应用于电影广告等高端项目，国外大型工作室几乎都是基于这种工作流程。实际我们需要物理上的正确计算只能基于线性工作流程。线性工作流程需要做的事： 非线性空间下观看线性色彩图片是不正常的，图片会变暗，线性空间下观看线性图片才是正常的。硬件方面的显示器必须支持线性的色彩空间，比如说支持Adobe RGB，通常这样的显示器都很贵（基本都是上万元），大众型的显示器都只支持sRGB。如果硬件方面很难达到要求那么软件方面就得必须达到要求，否则实施不了线性工作流程。 软件方面分为操作系统和制作软件： 1、windows操作系统，不得不说这是个伟大的操作系统，但是在某些专业领域它就显得有点不给力，不管我怎么调系统的默认色彩配置文件（非专业显示下），显示方面一点反映也没有，也就是说在windows下只有sRGB色彩空间能正常工作，其他的色彩空间支持得就不怎么好了。这一点mac系统就好点，我选不同的系统色彩配置文件，显示的颜色都会有相应的变化，而且还可以查看各个色彩空间的颜色三维模型，还可以自定义。 在windows下可以线性工作吗？答案是可以的，借助AE（AE可以把sRGB设置为线性，并且产生相应的计算结果）个示范：例图中，上图打开了线性选项，下图关闭了，同样的8bit、sRGB色彩空间，同样的shine特效数值没有变，可以看出结果扫光的结果，线性的过渡自然而且细节多，非线性下的灰部细节丢失了很多。通常在非线性情况下我们会调整shine的参数来达到和上图接近的效果，在不合理的情况下做着看起来合理的事情。 在windows下可以计算广色域图像吗？目前来说我没有完全成功过，还是借助AE来示范成功的那一部分：在AE里空白层，添加生成4颜色滤镜，完全靠AE内部来计算生成图像，分别设置色彩空间为sRGB和Adobe RGB。可以看出Adobe RGB下颜色更饱和，过渡更融合。在输出的时候选TIFF序列或者exr序列，如图：为什么不输出视频格式？目前在windows下的视频编码都只能输出8bit而且不支持广色域，有专业视频编辑卡的情况下可以输出10bit或者12bit的视频文件。序列图片中tiff和exr能支持到32位和广色域。jpeg、png、tga都只支持8位。再把输出好的序列导入AE可以看出序列图片的色彩配置文件是Adobe RGB，而且颜色也和在AE工程建立的时候是一样的。但是，我在windows下，直接打开刚刚输出的序列图片发现颜色丢失很严重，就和AE工程里sRGB模式的色彩差不多。大家可以看看比较，这就是windows不给力的地方了，系统在显示sRGB以外的图像就会把多出来的那部分色彩过滤掉，如果在这种情况下你输出视频成片了，那么很遗憾，很多色彩信息丢失。当然了windows系统完全可以胜任广播级别的要求，因为广播级的色彩范围和sRGB差不多。到目前为止的以上这几步流程中mac系统比windows系统表现好，系统可以设置成Adobe RGB模式，而且在mac系统下观看由AE生成出来的序列图和在AE工程里是一样的。接下来的在视频剪辑软件里的步骤：目前，在windows平台的剪辑软件PR、vegas、edius等都是能支持32位的文件，但是在色域上还是和操作系统一样，同样的Adobe RGB序列图导入Pr后颜色信息显示也不全，那么在这样的情况下调色也是一样的，即使加了专业视频编辑卡，用硬件编码也顶多是12bit。在mac平台，同样的序列帧导入fc，剪辑软件的色彩显示正常，但如果用常规的输出方法也是一样成片色彩信息丢失，但有点好处就是用苹果的ProRes编码即使没有专业视频编辑卡也能输出10bit的视频文件。我搜集了很多这方面的资料，国外的一些有点规模的用苹果平台的工作室，是直接把片子通过剪辑软件输出到转磁设备上。这道理和我们在电视上看电影大片一样的，不是说广播系统色彩范围小吗？怎么看用胶片拍的电影还是和在影院里看的差不多？这其实前面就提到过了，数字色彩的关键是在计算和生成上。胶片是转过磁再拿来广播，也就是说胶片上的色彩信息压缩到8位的sRGB空间里，这和在windows中把多出来的色彩信息过滤掉不一样。那么我们在网络上看的sRGB空间下的电影大片也是一样的道理，既能看到和影院里差不多的色彩效果，还能广泛地传播。看来windows和mac也没有完美的解决方案，那么我把目光放到了电影级的inferno和avid上，在一次很好的机会上用到了inferno系统来制作片子，附上视频截图：这个片子当时是租的red one配上广色域模块，正好有个朋友配了台1万多的pc机（没有专业视频编辑卡）装上了inferno系统，视频素材进了系统颜色信息几乎没有损失，成片时先输出为inferno默认的视频格式，然后再转成sRGB色彩模式下的WMV视频格式，基本上也没有损失多少色彩信息，而且拿到广播里放也是安全的。同样还有个项目，也是用red one加广色域模块拍摄，但是片子是在windows下剪辑的，结果片子截图：小结一下，本帖隐藏的内容如果我们在制作一个片子的时候都是按照这样的高标准来做无疑是会增加一定的成本，特别是16位下在AE里做项目机器的负荷还是比较大的。这样的片子在影院放那没得话说，如果要在电视台放那还得把成片作相应的色彩空间换算和压缩色彩，这样色偏差异不明显。 目前的单反相机都配了sRGB和Adobe RGB两种色彩空间，后者的色彩还原已经非常接近胶片了。但如果你后期调整片子是在windows下的话还是建议用sRGB，用Adobe RGB的话在windows里会偏灰，而且细节看上去明显不够。如果你后期用苹果的话，那就用Adobe RGB，照片格式用raw，这格式支持广色域并能记录更多的曝光信息。这样可以让你的照片色彩更上一个台阶，然后通过mac系统的colorsync把照片转换成sRGB色彩空间，这样你的照片在绝大多数地方显示都是正确的而且色彩都是高品质的。我认识的几个胶片时代的老摄影师，现在都还在用胶片拍照，他数码相机也有，但他说数码相机的色彩还是达不到胶片的，我想造成这样的原因大家应该很清楚了吧。 对于数字摄像机和数字摄影机再补充一点，大多摄像机都是YUV的色彩模式，目前最顶*级的Y:U:V是4：4：4。sony出了一款顶*级的摄像机sony F35，色彩模式是10bit RGB 4：4：4.除了磁带方式记录的机器，其视频格式主流的是MPEG2/4和H264。这些编码只支持8bit sRGB。 数字摄影机目前最常见的是ARRI和red one。两者都是RGB 4:4:4，10bit以上。ARRI视频格式是苹果ProRes编码的影像文件，可以选择ProRes4444，ProRes422HQ，ProRes422LT, ProRes proxy等格式。ProRes非常优秀，编辑过程中加几层特效都还能实时。red one还可以选配广色域模块，文件格式R3d和raw是一样的。 还有一款大家津津乐道的5D Mark ，RGB4：2：0的色彩模式，视频格式是H264，后期编辑效率底。目前主流的后期做法是用cinefor