先上一张图，然後下面解释： https://i.imgur.com/LRmfXd6.jpg 由左至右是一幅景象被你看到、被相机记录的影像旅程。 从左边说起，光就是电磁波，可以被眼睛看到的电磁波叫可见光 (A区)。 接下来我们要复习一点点高中生物，很快就结束， 这会为接下来讲到相机的部分提供一个熟悉的类比，所以是必要的。 场景中的亮度依照我们眼睛的「习惯」(这点很重要，最後补充说明)， 可以分为 X、Y、Z 三区，其中每一区从顶到底，细分为 h、m、l 高中低， 例如暗部 Z 和中间调 Y 的交界点就是 Zh 或 Yl，後面都这样指称比较省事。 前面说到光就是电磁波，所谓的「亮」，就能粗略理解成「电磁波的讯号很强」， 而图中有很多像刻度的彩色小横杠，我们叫它讯号条， 位置高的讯号条，就负责携带场景里高亮度 (高讯号强度) 的资讯。 场景中「亮的部分」送到眼睛以後，就会转换成高位讯号条 (B区)， 然後大脑再把高位讯号条解析为高亮度，反之亦然。 举例来说，太阳和水面的反光这些影像资讯在我们眼里就是 X 区最顶的那条； 肤色跨度大，则大致上对应到 Y 区那几条，以此类推。 亮度和讯号强度的对应 OK 了，但麻烦的是「颜色」这个概念。 视网膜透过三种锥细胞 (L、M、S) 来感光辨色，和一种杆细胞 (Rod) 负责暗视觉 (B区)， 然後把讯号送大脑处理，这就是看到伤眼的东西头痛的正确位置， 其中 LMS 比较重要，这边非常简略地说明一下： LMS 这三种感光细胞分别对某个波长的光敏感 (不等於 RGB)， 场景中的各种颜色和亮度会分别对 LMS 造成程度不一的刺激， 接着只要知道这三种刺激的强度比例，大脑就能解析为「你看到某颜色」， 也就是说，你完全可以把颜色这个概念理解为「LMS 讯号的强度配方」。 所以： 「亮度」就是讯号的强度， 「颜色」就是三种讯号的强度配方， 至此我们就能用讯号强度来描述一切了。 下一个来看讯号强度的分阶。 讯号条之间的距离就是讯号强度分阶的细致程度， 当一个东西愈来愈亮 (讯号越来越强)， 到达一个程度後，在我们眼里就会视为更上一阶； 也就是说，如果有两个东西之间的亮度差异小於神经讯号条的分阶跨度， 我们就会分不出来哪个亮，因为差异太小了，会被眼睛认为是同一个讯号强度。 反过来讲，如果你有一套色铅笔， 它们之间的亮度和颜色这些讯号差异若大於你能辨识的阶度， 你就会视为色阶，而不是完美滑顺的彩色渐层。 现在开始讲相机，我再重贴一次第一张图，阅读比较方便： https://i.imgur.com/LRmfXd6.jpg 你带着相机在美丽的海滩上，还有好多穿着比基尼的正妹在玩水， 刺眼的烈日下，波光粼粼，和这些正妹的笑容一样耀眼， 海滩旁的防风林也坐满了在阴影下休息的情侣， 单身的你，和他人幸福的对比，就如同此景的动态范围般宽广。 好了，在 B 的地方此景映入你眼帘，当你举起相机开始录影时会发生什麽事？ 首先，太阳和那些海水的反光超出你相机的动态范围，所以细节丢失了， 其他有记录到的地方，相机的 sensor 就如同你眼睛运作的方式， 开始把场景拆解成不同强度的讯号条。 但与你眼睛不同的是， 相机很吊诡地用了一堆讯号条在描述天空白云的细致层次， 阳光下的肤色反而交代得没那麽详细，阴影下的肉体更是草草带过， 没有办法，这是 sensor 的物理特性， 反正无论如何都比你眼睛的明暗解析来得细致就没差，看不出来就好。 麻烦的地方是， 相机忠实纪录很暗到很亮的完整画面， 可是你家的萤幕只能投射出要亮不亮、要暗不暗的一小段范围， 跟大自然的高反差、高饱和根本不能比，这样要怎麽重现海滩美景？ 如果不能的话，那平常看的影片是怎麽办到的？ 这边就要先从色彩空间讲起了。 https://i.imgur.com/7es95BX.jpg 人总有制表的习惯，颜色也是如此， 你看到像蝴蝶翅膀的色块，就是透过一个坐标系描述了所有人类眼睛能看到的颜色， 它叫 CIE 1931 色彩空间 (Color Space，且实际上是三维的，但现在不重要)。 既然是坐标系，它就是绝对的色彩标准，每个颜色对应唯一的坐标， 现在，我们在图中蓝色、绿色、红色 (R, G, B) 的区域各选一个原色 (Primary)， 把它们做成灯泡， 这三个灯泡发出的色光就能透过亮暗 (讯号强弱) 的比例， 组合出等效於三角型范围内的所有颜色， 这个三角形，就叫做色域 (Gamut)， 你的萤幕就是这样运作的，这就是为什麽像素点会由 RGB 构成。 而相机在记录色彩也是一样的逻辑， 要记录某颜色，就先透过色彩滤镜 (Color filter array)， 把该颜色拆成 RGB 的讯号比例，然後记下来 到时候只要再依照比例让萤幕亮三颗灯泡，你就会再度看到那个颜色了。 (中间的技术细节也很值得探究，但现在没有空间详述) 这道理很像麦克风其实就是喇叭倒过来运作。 其中， 一个 Gamut 会用它自己的 RGB 值定义自己的坐标系， 例如，我们先规定讯号强度 0-99， 上图中的「G 点」在小三角形就会是 rgb小(0, 99, 0)， 但这个点在大三角形可能就是 rgb大(12, 87, 14)，(举例而已不精确) 因为它离大三角形的最绿点 G’ 还有一段距离， 所以 RGB 值不是绝对，你还要先定义你的色域范围才可以。 另外，你在播放的时候，萤幕等级也有差， 高级的萤幕能呈现更鲜艳的原色， 也就能在色彩空间里围出更大的三角形，换句话说就是色域更广； 差一点的萤幕能呈现的色彩就比较少，色域比较窄。 再一次地，相机也相同，好一点的 sensor 就能捕捉更广的色域，反之亦然。 这下就制造了一个严重问题， 每个品牌的相机、每个萤幕的 Gamut 都不一样， 这样要怎麽确保哪个颜色是哪个颜色？ 这时候就要引入色彩标准，一样方便阅读再贴一次： https://i.imgur.com/7es95BX.jpg 我们就把小三角型的那三个点固定下来， 说，这个三角形涵盖的范围是一个标准 Gamut，取名 sRGB (Standard RGB)， 这是在照片的领域，用在影片时它叫 Rec. 709。 这个 Rec. 709 的色彩标准通用於几乎所有的显示器， 所以偏小一些，以确保多数萤幕都能支援里面涵盖的色彩。 这边补充一下： Rec. 709 这词同时包含另一个规范，等下会讲到，跟亮度对比有关， 所以有人会以为跟 sRGB 不同，但只论颜色的话，Rec. 709 色彩就是 sRGB。 现在我们理解方便 (实际上更复杂些，但不影响学习)， 先把那个叫做 S-Gamut3.Cine 的大三角视为你相机能拍到的完整 Gamut， (以下简称 SG3C) 好了，你拍到归拍到，但萤幕只能显示里面更小的 709， 这怎麽办？ 有两个方法， 第一个，SG3C 里太鲜艳、鲜艳到不常见的边缘就放弃显示， 用最接近的 709 色彩取代； 第二个，没那麽极端，但还是落在 709 范围外的颜色， 就整个「缩放」纳入 709。这个有点难想像，意思是这样： 原本拍到的 G’ 点经过缩放会移动到 G 点； 而原本拍到的 G 点也跟着被内推到 709 内部， 这样一来你就能用 709 的有限空间「模拟出」SG3C 的颜色， 这两个方法通常会同时使用，而且详细的转换方式也更复杂， 因为人眼对颜色算很敏感的，太粗糙的转换很容易看出不对劲， 但概念上简单讲就是这样， 这个就是所谓的色彩空间转换 (Color Space Transform, CST)。 现在我们再回到刚刚的地方： https://i.imgur.com/LRmfXd6.jpg 稍早说到相机捕捉到的讯号很宽广，但萤幕能呈现的讯号很窄， 要解决这问题，必须从颜色和亮度这些讯号强度相关的部分下手， 颜色的部分观念已补完，接着看亮度。 通常在场景中，重要的被摄体亮度都会落在 Y 区，例如肤色等， 什麽叫重要？就是细节、色彩亮度的分阶在拍摄时描述得越详细越好， 播放时重现的精准度也是越接近越好， 所以萤幕被设计的时候，能投出的讯号强度主要也在这区， 重点来了： https://i.imgur.com/qZnTv04.jpg H 区是你影片的档案，它是装载影像资讯的一个载体， 既然是档案，就要有合理的大小，也就是里面的资讯量是有限的， 那要怎麽让它的大小合理呢？ 方法是这样，相机捕捉到的讯号条海量般多， 但要录成影片档的时候，从最暗到最亮只准你放 100 条，编号 0-99， (100 这数字在这边只是方便理解，正确数字後面补充) 刚好配合前面提到萤幕的讯号强度 0-99 阶。 现在，C 区相机捕捉到的讯号条准备要开始送 D区处理器处理了， 手续是这样： 1. 把捕捉到的讯号放在 CIE 色彩空间内，然後看主人指定哪个 Gamut， 把那个讯号的 RGB 值求出来，变成新的讯号条。 2. 把这些新的讯号条录制进 H 区档案里。 麻烦来了，H 区 比 C 区小、密度也低，这些处理好的讯号条怎麽塞进去？ 方法是这样： 1. 将来萤幕显示的亮度基本上涵盖了 Y 区、而 Y 区也是重点， 所以 Y 区尽可能从暗到亮完整录入， 顶多均匀地抽掉几个讯号条，来配合档案的 100 条限制， 这没有关系，只要密度不要比眼睛的讯号条松散就看不太出来。 2. C-X 区大多是超亮的太阳和白云，不是很重要， 但还是要看得出来是什麽，所以折衷一下， 丢掉最亮的一部分，剩下的地方比照前面方法，也抽掉几条， 塞进讯号条配额所剩无几的 H-X 区。 3. C-Z 区同上 丢掉最暗的一部分，剩下的地方抽掉几条， 塞进 H-Z 区。 这样一来，微观上你是在重新分配讯号条的高度和密度， 宏观上，你是在「剪裁」、「伸缩」XYZ 三个亮度区域， 这一系列对讯号条的处理，就叫做 Gamma 转换， 事实上 XYZ 分布在档案内的比例是有一些惯例的， 像上面为了配合一般萤幕显示而分配出的 XYZ 比例，就称为 Rec. 709 Gamma， 而 C 区感光元件捕捉到那种上密下疏的分配情形， 就是原始的线性 Gamma (Linear)。 为什麽 OETF、EOTF 这些东西要叫做 TF、Transfer Function， 就是因为做的事情是 Gamma转换，「传递」合理的讯号条给下一个载体使用。 你应该有发现我们叙述的速度越来越快， 前面补了很多前置观念，就能让我们在後面全部一次串起来， 现在就能进到最後的 Log 部分了。 https://i.imgur.com/qZnTv04.jpg 前面讲到相机捕捉以後直接录成 709 影片档，就能直接播放，是很方便没错， 但买那麽好的相机，捕捉到的资讯最後丢弃了部分没录入，很是可惜， 有没有什麽方法可以更进一步发挥相机的能耐呢？ 有，我们可以这样做： https://i.imgur.com/rx9mia6.jpg C 区捕捉到以後，录入时不采用前面讲到的 709 方法， 而采用另一种讯号条处理方式 (也就是「采用另一种 Gamma」) 这个方式很简单，甚至比 709 更单纯： 1. 把捕捉到的讯号放在 CIE 色彩空间内，然後看主人指定哪个 Gamut， 把那个讯号的 RGB 值求出来，变成新的讯号条。 2. 均匀地地把信号条抽掉， 而不去想「哪部分比较重要所以保留、哪部分丢弃」这种问题， 直接就把 C 区的 XYZ 等比例录入 E 区影片档， 这种作法相当於把 C 区讯号条在数学上做对数转换，所以才会叫 Log 档， 那这样不是很好吗？保留全部资讯的 Log 档为什麽不能直出使用？ 颜色更忠实、明暗变化更全面，凭什麽输给 709？ ...因为人家有祖产做靠山 认真说，符合市场需求价格的萤幕，就是有那个技术瓶颈 (讯号范围较窄)， 709 就是配合这个瓶颈而设计的标准， 你花大钱当然能做出神级萤幕，但现在是大家都要用，所以市场决定了一切。 好，那如果你拿 Log 档直出在萤幕播放会怎样？ 你注意看 E 区和 H 区： https://i.imgur.com/rx9mia6.jpg 若喂 Log 影片给一般萤幕，萤幕会「以为」这个影片档已做好 709 转换， 就如同过去它所为你显示的其他东西一样，根本没想到你会来这招， 所以说，过去在 H-Yl (H 区中间调底端，下面不再赘述) 的部分， 也就是由下数来第三条，萤幕会帮你以「有点暗」的亮度呈现， 问题是你现在给的是 Log，Log 的倒数第三条 (E-Zm 附近) 原本应该是暗部的， 换句话说，Log 暗部被萤幕以中间调显示出来、提亮了； 同理，Log 亮部也被萤幕以中间调显示出来、压暗了。 结果是什麽？对比度降低。 这就是为什麽 Log 直接播放看起来会那样的原因。 等一下，明暗对比降低这没问题， 那 Log 通常搭配广色域拍摄，为什麽对比降低，饱和度也跟着变低了？ 仔细回顾一下前面，我们之所以一直强调「讯号强度」这个观念， 就是为了解释这件事情， 对比降低，意味着最亮和最暗的讯号强度被限制， 讯号强度由 RGB 三个讯号的配方组成， 所以可以说 RGB 的讯号强度的最高、最低值「在播放时」被限制了， 这就可以得到饱和度冲不高的结论，实际上在档案内部它是无比鲜艳多彩的。 所以 Log 不是拿来直出，它是尽量以低成本 (相较 raw) 的方式保留当初拍到的讯号， 让你在後期自行手动转换成 Rec. 709，既然是手动转换， 你就可以自己选择要不要切掉原本机器会帮你舍弃的亮暗部，弹性增大许多。 最後一个重点， 你在後期调整对比，意义上其实是调整讯号条的高度位置， 你在後期调整色彩，意义上还是调整讯号条的高度位置， 只不过你是针对讯号条的 RGB 做个别处理。 在你调整这些讯号条高度的时候要注意的是， 你如果调整过头，它们之间的距离可能会变得比眼睛的讯号条还松散， 直观上就是你会看到断阶 (Banding)， 所以後期用的 Log 影片，我们一般会挑选讯号条密度更高的格式， 前面有讲到一般是 0-99 阶，其实正确数字是 0-255，共 256 个值， 256这数字是来自於 8 位元 (8-bit)，也就是 2 的 8 次方个值， 而所谓的高密度就是 10 位元 (10-bit)，2 的 10 次方个值， 总共给你 1024 个讯号条的配额， 这就是为什麽一般会建议以 Log Gamma 拍摄时尽量选用 10-bit 的原因， 另外这些容量也能更好地容纳广色域的丰富色彩变化。 ============ 以下快速补充： 1. 一开始提到「眼睛的习惯」， 其实蕴含一个事实：我做的这些图表纵轴是对数尺度， 相机 sensor 那种看起来不合理的分布密度其实才是符合常理的， 但人眼的光敏度用对数描述比较合理，谨此说明。 2. 用 Log Gamma 搭配 Rec. 709 色彩(sRGB) 拍摄会怎样？ 前面有说明，这样做并不能让你的影片变得能直出， 因为 Log 直接播放会被萤幕降低对比， 降低对比颜色就会被洗掉，既然不直出，那更没必要用 709 色彩。 3. 那反过来用 Rec. 709 Gamma 搭配广色域 (例如 SG3C) 拍摄会怎样？ 应用前述色彩空间转换的观念就可得知， 这样做反而会让你的影片直接播放时颜色变得更淡， 如果不直出播放，那更没必要用 709 Gamma。 4. 以上每一张图都是我自己画的，那是我个人的理解方式， 也没看过有人画这种图， 我一般看到的解释方式都是从两个角度切入，可能更严谨，各提供一个网址供参考： https://bit.ly/3B4aJPJ https://bit.ly/38579bY 5. 我的叙述在大方向不变的前提下会省略细节方便理解， 但如果有完全错误的地方请让我知道， 虽然这篇文花了我快24小时画图和写作， 但过程中很多细节也有机会想得更清楚， 希望也对别人有帮助。 -- 恨猫园： https://bit.ly/3B15vo5 里面没东西： https://taylorhu.com --

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 193.36.225.59 (美国) ※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/Filming/M.1629585957.A.F2C.html 我懂了(?)，表中的颜色是由刺激值转换後列出，范围外的空间就是没有对应的刺激值， 而没有刺激值就没有意义，我们不能说它可能代表什麽，这样对吗？ 谢谢你的解释 ※ 编辑: Zabiela (192.109.205.7 德国), 08/23/2021 19:35:14