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[新闻] 别傻了,相机是没有色域的啊!

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2012-1-4
发表于 2018-4-12 10:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
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我不知道这些谣言是怎么起来的,但我打算在这辟个谣。
对,没错——相机是没有色域的。
不信?那正好,我正想跟各位好好解释解释。虽然不确定能不能面面俱到,但我尽量讲得详尽一点。

-光谱灵敏度
准确来讲,相机是一种测量装置。这听起来一点都不浪漫,一点情怀都没有,但这就是事实:相机其实就是一台用来捕捉图像的科学仪器,连本地色域都没有。“色域”这个说法甚至都不应该用到相机上,因为只有显示色彩的仪器才有色域。所以说投影仪有色域,监视器有色域,显示器有色域,就连打印机都有色域,但相机就是没有色域的。
而相机里面的感光元件仅仅是测量有多少光子撞击到它的表面。确实,感光元件的表面覆盖了成千上万个小滤片,来限制到达表面某点的光的波长,但归根结底,这真的只是一个测量仪器。所以从感光原件这个层面上来讲,颜色是不存在的。

-色彩模型
色彩模型就是一种用数字表达色彩的方式。RGB是一种色彩模型,HSL和HSV是色彩模型,就连 Y’CbCr 也是色彩模型(虽然这个名称经常用来指代一种色彩空间)。不同的色彩模型用不同的方式来对色相值进行编码来达到不同的目的,由于编码方式的不同,每种色彩模型都有自己的优缺点。例如在 RGB 色彩模型里,125,64,23 就是一种颜色。(下文会告诉你们这是什么颜色。)色彩模型要等到光子打到感光元件上的感光点,产生电压转成数字信号之后,才会起效用的。
也就是说,色彩模型就是简单地给颜色分配数值,直到这里这些模型都还是不具备任何现实意义的。

-色彩空间
色彩空间就是色彩模型的基础上附加了一些可与其它事物相联系的条件。例如在绝对色彩空间里(绝对色彩空间就是不依赖任何外部因素就可以准确表示颜色的色彩空间),色相值编码到一种色彩模型中就与肉眼视觉直接挂钩。
通常每个色彩空间都有一个特定的标准白点,比如 Rec.709 就是以 D65(色温值大约为 6500K)来作为标准白点,而作为数字影院标准的 P3 则以 D63 作为其标准白点,相比来说它的白点偏暖、偏绿。

设置相机的白平衡,其实就是为了中和相机所捕捉图像的色偏,而去告诉它白色的标准是怎样的,在输出设备上让参考白看起来是白色的。假如我给相机设置白平衡,显示结果是白平衡 4300K,这就是说为了让参考点在显示器或监视器上看起来是纯白色的,相机需要作出相应调节。
这个纯白的点在高清显示屏上看起来永远是 D65,而 P3 的数字影院影院里永远都是 D63。
同时色彩空间也有数值范围,因为色彩模型只是一个用数字定义色彩的方式,所以如果缺少数值范围或者缺少将色度值和肉眼视觉相联系的方式,人们就没有办法依靠这些数值来判断颜色或者复现这些颜色。
上文提到的 RGB“编码”的颜色看起来其实就是这样的:

那我们怎么知道这列数字表示的就是这个颜色?之所以能知道是这个颜色,是因为你现在所用的显示器极有可能是采用 sRGB 色彩空间的,而 sRGB 有着恒定的标准白点、数值范围以及原色,所以我们知道 125,64,23 这串数字代表着什么,继而能够准确地从我的屏幕上将这个颜色复现到你的屏幕上。独立的三组数值是毫无意义的。
而绝对色彩空间则是将色彩模型和肉眼视觉直接联系起来。

-揭开色域图表的真面目
说到底,“域”这个字指的就是一个范围。当我们说“色域”的时候,说的就是一台显示设备在指定一个色彩空间里面能表达到的最饱满、最极端的颜色。这个域的范围是由原色所定义的,原色就是一台设备能够显示的饱满的颜色。
但是这当中有个问题:这些原色通常是显示设备在中等亮度下显色结果,而未能显示可能呈现的整个范围,这是因为显示设备的显色能力会随着亮度而变化。

比如,电视和胶片的不同就在于电视的OLED 屏幕能够显示明度和纯度极高的蓝色(0,0,255)。
那是因为电视屏幕的表面覆盖着很多细小发光体,如果只激活表面发蓝光的发光体,我们就能看到很亮、很纯的蓝色。相比而言,胶片就只能过滤光,将白色光线中任何非蓝色的光线都滤掉,这样光线穿透胶片过后就单纯地剩下蓝色,但明度很低。
也就是说胶片因为它自身这种减色法的自然属性,不太可能表现出“又亮又正”的蓝色。
通过观察下面这张色域里的胶片的色域和数字视频的色域,无法获得我在上文提到的事实。


-2D 的色域图是没有办法全面表示色域的,因为色域是 3D 的。
色域表现也不能表示相机的能力范围,这些图形仅仅是用来表示相机储存数据时是怎么对色彩进行编码的。这些编码方式让颜色记录变得十分方便,而且他们的记录范围有时候会比实际应用到范围的还大,这样相机工程师就有更多空间来记录饱和度很高的色相。

在上图中,SGamut、SGamut 3 和 SGamut3.cine 都表示了同样的光谱灵敏度。
SGamut是最先出现的,但是也受到了不少批评。因为很多调色师不喜欢通过 LUT 来进行调色,怕会导致色彩错误,但是通过 Lift、Gamma、Gain 手动调色时在,也会出现一些让人意想不到的色彩偏移。
如你所见,SGamut/SGamut 3的绿色的端点要比 Rec.709 和 P3 更靠左。把 P3 色域的素材降到和 Rec.709 相容不太麻烦,因为这两个色域的两个绿色基点和白点刚好连成一条直线,但是 SGamut/SGamut 3就没办法这么做了。

索尼为了解决这个问题就发布了 SGamut3.cine,这个色域的绿色端点是和P3以及Rec.709形成一条直线的。
现在调色的结果放到了 P3 和 Rec.709 里就会更加稳定。但是SGamut3.cine 的绿色基点已经超出人眼辨识能力范围了,这会有问题吗?
其实不会。倒也不是因为索尼的相机有了什么突破性改变,单纯因为编码色彩的范围容不下突出的这一部分。
你看到 SGamut3.cine, P3 和 Rec 709/sRGB 这三个色域三角形的绿色基点是在同一直线上的。当三个色域的端点在图形上形成这样的位置关系时,单纯降低颜色的饱和度就可以将一个较大色域的图像以较小的色域表示出来(这虽然不是一个万无一失的方法,但至少是可行的。)

2D色域图不能告诉你相机究竟能看到什么,他们只能粗略地告诉你相机能够储存和调用什么颜色。
同样地,ACES 系统以及它的各种色彩空间单纯只是表示一种存储空间,可能接近人眼辨色范围地对色彩尽进行编码。在上面那张图表中,你会看到 ACES 三角的蓝色基点已
经达到了负数范围,但这么做是为了保证这个色彩存储系统能够覆盖肉眼变色空间的左上角部分(应该是因为某种算法的原因)。
相信大家都能看到人眼辨色能力范围的轮廓轨迹在图形左边有一个曲线鼓起。没错,人的视觉色彩范围不是一个简单的三角形,就如同图表中那些虚线所示,但是建造色彩储存系统的时候,从数学角度上来讲,建造一个三角形的空间要比完美贴合人眼范围曲线简单得多。所以建造一个更大的范围不是为了要捕捉和记录人眼不可见的颜色,相反是为了保证人眼能看到的颜色都能被记录下来。

多出来的空间对调色也有帮助,如果以上的色域范围只够表示能够编码的色彩,那么人们在调色时就需要留有一定空间。另外在调 RGB 素材时,色彩偏移是无法避免的,这时候如果色彩空间越大,数值越精细,那么偏移值就会越小。

-那么相机的色域究竟意味着什么?
对摄影指导们而言,摄影机的色域可能一点意义都没有。我们或许可以根据不同厂商对相机感光元件的色彩存储空间来推断摄影机/相机的能力范围,但是这样的图表并不能告诉我们相机实际的还原能力。
而且事实上,我们看到素材片段之前都不可能知道一台相机的还原能力,因为相机是没有色域的,只有显示设备才有色域。

在单片传感器的相机中,色彩单纯就是数字运算。一台相机的图像还原度在于相机系统怎么处理传感器传过来的原始数据,这整个过程结合了多种工艺、技术和设计,所以十分复杂。而我也是最近才知道色域图的功能原来是如此有限,但是他们还是能或多或少地体现相机的能力。而且现在我才发现,这些图表所表示的范围仅仅是传感器实际能力范围的一小部分。所以虽说我比以前知道得更多的,但是我发现我知之甚少,我实际知道的比我想象中要少很多。

最后要提醒各位,想要最大程度地利用相机的各种优势,什么都代替不了一双训练有素的眼睛,一台精确校准的显示/监视设备以及对颜色的敏锐感觉。

Art Adams
摄影指导
原文地址:http://suo.im/2kYYeU

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发表于 2018-4-12 10:46 | 显示全部楼层
最后一句不对吧,眼睛是最不可靠的,因为人眼视觉是一套自适应系统,并无绝对的参考价值。

点评

眼睛确实是最不可靠的,你所看到的色彩是受到了各种环境因素影响和自身的生理因素而得到的  详情 回复 发表于 2018-4-12 11:18
别落了这句“一台精确校准的显示/监视设备”  详情 回复 发表于 2018-4-12 10:49
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 楼主| 发表于 2018-4-12 10:49 | 显示全部楼层
疯哥 发表于 2018-4-12 10:46
最后一句不对吧,眼睛是最不可靠的,因为人眼视觉是一套自适应系统,并无绝对的参考价值。

别落了这句“一台精确校准的显示/监视设备”

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发表于 2018-4-12 11:18 | 显示全部楼层
疯哥 发表于 2018-4-12 10:46
最后一句不对吧,眼睛是最不可靠的,因为人眼视觉是一套自适应系统,并无绝对的参考价值。

眼睛确实是最不可靠的,你所看到的色彩是受到了各种环境因素影响和自身的生理因素而得到的

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发表于 2018-4-15 14:51 | 显示全部楼层
简单的来说就是“女人”不存在“精子活力”低下的问题
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