谈校色以及其的启示

前言：最近关于颜色的学习记录，为了强化记忆，梳理，已经备忘，里面涉及很多插图，参考没有太多时间配，说明也只是梳理思路，没有细化，之后如果有时间再说

细节

• 充分利用色域，细节！细节！

关于色彩空间

• 色彩空间（坐标系建立的原理）

  • LMS空间是以L、M、S、细胞的刺激值作为坐标系，缺点是没办法通过坐标判断颜色
  • CIE RGB 是以人类对三色单波长光（分别取435.8 nm、546.1 nm、700nm）的色刺激值作为坐标系，缺点是有负数（这里涉及颜色减法，也就是格拉斯曼定律）
  • CIE XYZ 是CIE RGB的线性变化，去除负值
  • CIE Lab 是CIE RGB的非线性变化，问题是解决CIE XYZ的在不同颜色区域，同样的数值误差，导致不同的视觉颜色误差

• 关于gamma和sRGB

  • CRT的亮度与电压不成线性变化，为了兼容，现在的显示器都带有gamma
    • 但不表示gamma都等于2.2，不同的显示器不一样，也可以调
    • 比如在shadertoy里输出0-1的灰度渐变，显示器会默认做sRGB，或者说是OpenGL缓冲区做了sRGB（不确定这么说准不准确）
  • Log曲线能在数据存储的时候存储人类更多的视觉信息（现在还在用，比如ARRI的logC曲线）
  • gamma！=sRGB，sRGB相对gamma曲线在亮度很低的时候有更丰富的细节
  • 只是一种压缩，sRGB+sRGB~=zip +zip一样，所以为什么光照不能在sRGB下做运算
  • 我们常说的线性空间、Gamma空间其实并不是一种色彩空间，sRGB色域内也可以是线性的

• 关于ACES

  • 不同的厂商摄像头在记录光照到底片或者数码数据的时候，自定义了很多空间，比如ARRI的logC空间，sony的S-Log空间，还有常规显示器作图的sRGB或者AdobeRGB，还有很多很多花里胡哨的颜色空间
  • ACES其实就是为了大一统，尽量大的色域，这样让所有的数字资产以后都可以拿来用，永不过时
    • IDT
    • RRT
    • ODT
  • aces color space
    • aces Ap0 最大色域，超过CIE 1931色域
    • aces Ap1 常规线性运算
    • acescc log 方便log调色
    • aces流程中也有一些甜味剂，包括glow module, red modifier, global desaturation（我也没弄明白）

关于调色

• 为什么要调色

  • 为了细节
  • 为了还原
  • 为了情绪

• 关于细节

  • 直方图
  • S型曲线
    • 规律就是人眼在低亮度和高亮度，视觉亮度并不跟物理亮度成线性关系
      • 参考 John Hable Filmic Tonemapping with Piecewise Power Curves
    • Reinhard
      • $\frac{c}{(1+c)}$
    • Cry Engine
      • $1 - e ^{-c}$
    • Filmic Curve Uncharted2拟合
      • $\frac{(x * (A * x + C * B) + D * E)} { (x * (A * x + B) + D * F)} - \frac{E} {F}$
    • ACESFilm Fitting拟合
      • saturate((x*(ax+b))/(x(c*x+d)+e))
      • 参考 Krzysztof NarkowiczACES Filmic Tone Mapping Curve
    • 参考 龚敏敏知乎Tone mapping进化论
    • 参考 John Hable Filmic Tonemapping Operators

• 保证计算在大色域中，这样能最大限度保真

  • 比如sRGB中线性计算也会出现颜色小于0的情况，但是如果变换到acescg中计算就不会，色域外被直接裁剪会造成色偏
  • 保亮度(色域被裁减）、CIE xYz

• 关于还原

  • 比如白平衡和色温等等，在现实拍摄过程中现实光照不允许
  • 比如白天拍晚上，都有现成的lut文件

• 关于情绪

  • 补色使用
  • 色彩给人传递的情感
    • 色温！=色彩情绪

• 调色也没有想象中那么难

  • 直方图看，尽量保留细节，这就是为什么需要要求用HDR，以及尽量拉开光照的原因
    • 颜色拉开，通过Tonemapping保留细节，在调色过程中对不同的波段进行调整
  • 色温、Tint对应CIE 图上的普朗克轨迹和垂直普朗克轨迹的线条，基调和情绪
  • 全屏的曝光、Color Filter、对比度修正
    • Color Filter可以参考顽皮狗神秘海域的GDC演讲，做了很好的对比
    • Hue和亮度尽量不调，亮度最好在光照里面（aces 中定义为scene referr space）补充，因为如果场景光照不足，在display referr space中调，容易丢失细节
  • Shadow，Middle Gray，HightLight
  • Lift， Gamma， Gain
    • 这两者都是，分别对暗部，中间色，和高光做微调，或者颜色偏移，一般来说都能达到自己的目的，看哪个顺手就用哪个，从我的感觉来看，Lift，Gamma，Gain对色相的保留度比Shadow，Middle Gray，HightLight的保留度更高一点
  • 如果需要更精细的话，就是调曲线
    • 色阶曲线
    • Hue vs Hue其实等于Hue全局偏移
    • Hue vs Sat
    • Sat vs Sat
    • Lum vs Sat

• 关于lut文件

  • 慎用lut，因为lut都是在Tonemapping之后做的，也就是LDR lut，容易丢失细节
  • 其实把这些常用调色的工具掌握好，也没有那么难，去还原别人的LDR lut也很容易，放两张我针对别人的lut结果用调色工具靠近的，比较可以看出，还原色相，饱和度，暗部中灰高光问题都不大，而且带来额外的效果，就是可以保留更多细节，图中我故意把光打的亮一点，对比校色对细节的保留程度

• 题外话

  • ue的效果为什么大家觉得好，或者美术觉得好，很大一个原因，是ue的hdr grading，也就是tonemap会比unity保留更多的细节
  • 而unity是抄的aces的校色，但是aces校色主要用于电影院，是一个低亮度的环境，这样，aces的暗部的细节会被压的更细一点，这样导致在常规屏幕上，暗部的保留没有ue那么丰富
  • 还有很多参考未一一列举

示例图