达芬奇的 CGI / VFX 色彩管理

影视制作

关于 CGI/VFX 项目色彩管理,你需要知道的一切。

色彩管理的初衷是为了“减负”。但在我的经验里,你对色彩管理越不熟悉,它就越令人困惑。所以,为了让大家别走我走过的弯路,我总结了关于CGI/VFX项目色彩管理,你需要知道的一切。

1.色彩管理简介:

●为何存在色彩管理?

●色彩管理是什么?

●我是否需要使用色彩管理?

2.达芬奇中不同类型的色彩管理

3.针对 CGI / VFX 的色彩管理工作流(ACES 和 ACEScg)

●将素材导入达芬奇

●为 CGI / VFX 项目处理素材原档

●将完成后的 VFX 发回达芬奇

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1.色彩管理简介:

为何存在色彩管理?

数字成像是有局限性的。我们现在做不到、并且可能永远都做不到在数字屏幕上采集和看到所有现实世界的视觉信息。因此,在采集、编辑和交付图像时,需要某种形式的数据省略、压缩和处理。

数字成像的每一个阶段都有独特的方式去定义什么类型的数据要存储和处理。定义这种色彩数据的空间叫做色彩空间

最常用的图像采集设备是摄影机:它们能将现实世界的视觉信息采集到图像传感器上,并将数据转化为图像。取决于所使用的摄影机,这些图像会以某种色彩空间被存储。我们将其分为两大类:标准动态范围(SDR)和高动态范围(HDR)。

标准动态范围(SDR)

Rec.709 和 sRGB 是最常见的 SDR 色彩空间,它们也是大部分消费级应用所使用的标准,因为这类应用对存储和回放的要求很低。对于不需要大量后期制作的项目来说,这是理想选择。

Rec.709 和 sRGB 只在伽玛上有小小的差别,不同伽玛应对不同观看环境。(Rec.709 针对起居室和卧室这样更暗的房间,而 sRGB 针对明亮的办公空间之类的环境。)

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大部分以消费级手机拍摄的图像和视频分别是 sRGB 和 Rec.709 色彩空间。

高动态范围(HDR)

虽然大量现代摄影机通常以 SDR 录制视频,但其传感器能够录制超出 Rec.709 色彩空间可见的信息。尽管许多交付形式并不需要 HDR 观看,但录制 HDR 数据大有好处!

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后期制作工作流所提供的曝光和色彩宽容度可以让阴影和高光中的更多信息被呈现出来。高端电影/广告项目通常能做到这一点。

摄影机主要采用两种方式记录HDR数据,从而在后期制作和输出格式方面获得更大的灵活度 —— RAW 和 LOG 录制。

RAW 录制

最直接的 HDR 采集方式就是将传感器的RAW数据记录为类似数字“胶片负片”的东西 —— 即 RAW 文件。这个 RAW 文件还不算是图像,需要对 RAW 数据进行处理或解拜耳才能得到最终的图像。

这些 RAW 文件将摄影机传感器能够“看到”的一切包含在一个未压缩文件中。当你后续在自己电脑上对图像设置做出调整时,它能提供最大的灵活度。也正是因此,虽然 RAW 文件灵活度极高,但相较于存储和查看 JPEG 等格式的 SDR 图像或 Rec.709 的电影文件,RAW 文件特别大,同时需要更多算力。

大部分无反相机或数码单反都可以拍摄 RAW 照片,而 Adobe Lightroom 等软件自带 Camera RAW 支持,让用户能够处理 RAW 文件。

但对于视频,一般只有高端电影摄影机才能进行 RAW 视频录制。大部分消费者并不需要那么多数据,可能也并不想面对那样的存储要求。(1分钟的 RAW 素材占 40GB 或更多!)

虽然 RAW 是录制 HDR 图像的很好的选择,但有时候,其文件大小、兼容性和性能要求让一些项目不堪重负。另一种常用的 HDR 录制选择就是以 LOG 来采集数据。

LOG 录制

有些摄影机会提供选项通常称为 LOG 录制。这能将阴影与高光中的“额外”信息,通过对数函数,挤压到更小的“封装格式”里。因此,以 LOG 拍摄的图像看起来很平,显得欠饱和。

后期制作中,(左)以 HDR 采集的数据和(右)以 SDR 采集的数据之间的差别。(HDR 中)明亮的云朵细节可被恢复,呈现更有沉浸感、更逼真的图像。

类比:绳子与格子

想象一下,一条绳子的长度代表摄影机传感器所能捕捉的数据总量。而一个小格子代表视频文件每帧可装多少数据的限制。若我们想试着把这条长长的绳子装到范围有限的格子内,要么这个封装的格子非常之大,要么我们就得把绳子弯曲折叠起来!

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色彩科学很复杂。听科学家的。

色彩数据的“弯曲折叠”会使用色彩科学家所创建的数学公式,因此这个过程得名“色彩科学”。不同摄影机制造商解读图像的方式不同,因此出现了不同摄影机品牌的色彩科学以及为他们各自 LOG 素材进行转换(或去 log 化)的不同函数!这些通常被称为转换查找表(LUT)或色彩转换。

(旁注:论数据的“弯曲折叠”,图像压缩对数据在发生退化前的“弯曲折叠”程度有很大影响。因此,建议 LOG 视频至少以 10-bit 拍摄,至少是4:2:0色度子采样,最好是4:4:4。

拓展阅读:色度子采样技术

那么,色彩管理是什么?

在管理不同类型图像的问题上:

●SDR图像,易于查看,但缺乏动态范围。

●RAW图像,拥有大量额外信息,但需要进行处理。

●LOG“灰片”,需要对LOG图像进行某种形式的“转换”,才能释放额外的信息,以不再欠饱和、“去log化”的正常图像来查看。

无论你是想手动地管理所有这些,还是让软件来处理,色彩管理本质上就是,你如何选择对你所收到、编辑和交付给项目的图像的所有色彩空间进行管理

我是否需要使用色彩管理?

只要是处理CGI和VFX,你始终都会处于某种形式的色彩管理中。所以你该问的其实是,你想手动人工管理所有素材,还是让软件为你自动、神奇地处理好。

达芬奇中不同类型的色彩管理

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在我们了解达芬奇中不同类型的色彩管理之前,先来快速简述一下几种不同的色彩空间。

源色彩空间

第一种是源色彩空间,或输入色彩空间。这是所获取图像的色彩空间;CG渲染的源色彩空间为ACEScg,ARRI摄影机所获图像的源色彩空间是ARRI LogC3,以此类推。

工作色彩空间

第二种是工作色彩空间,或时间线色彩空间。这是你编辑或处理你所有图像时使用的色彩空间。它可以是个小色彩空间,如Rec.709;也可以是一个较大的色彩空间,便于你更好地处理曝光和色彩,如DaVinci Wide Gamut Intermediate或ACES。

类比:我们工作台的大小。更大的工作台=更多空间=灵活的工作环境。

输出色彩空间

最后一种是输出色彩空间,那是你查看图像所使用的色彩空间。常规视频的输出色彩空间一般是 Rec.709,网站和照片一般是 sRGB。取决于你最终的交付要求,输出色彩空间也可以是别的。

现在,让我们来探索一下达芬奇中的这三种不同色彩管理

全手动式基于校色的色彩管理

过去,在基于软件的色彩管理尚未问世前,调色师通过一种被称为“校色”的流程来修正 LOG 图像。这涉及将平平的 LOG 图像“展开”为更正常的状态。这就涉及到曝光校正、饱和度修复和按品位来做色彩平衡。由于这是手动进行的,因此这种操作靠一定程度的猜测,以及对 LOG 素材“去 log 化”进行艺术补偿。

给视频剪辑中所使用的每个片段做校正,工作量很大。更不用提还要花精力保持所有图像的基准一致。

手动色彩管理

比“全手动式校色”稍好一点的是手动色彩管理。此时我们会使用摄影机制造商所提供的数据,或其他第三方的技术 LUT,把各个 LOG 素材“去 log 化”。

拓展阅读:LUT基础指南

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手动色彩管理工作流的节点树样例。

在技术转换色彩转换节点之前进行曝光、对比度和平衡调整可以让图像获得更自然的变化。这个节点之后进行的调整都是 Rec.709 色彩空间中的调整。那是一个更有限的色彩空间,但“按过往习惯”,这对于更老的基于屏幕色彩空间的工作流而言更舒服。

相较于手动 LOG 校色,这是一套更高效和一致的工作流。这么一来,在把曲线“展开”的时候就无需靠猜了,因为我们用的是制造商的技术LUT或色彩转换,对原始数据当初的“弯曲折叠”施加反函数。

自动化(基于软件的)色彩管理

最后,我们还有基于软件的色彩管理。我们让软件基于它内置的一套制造商的色彩转换来处理色彩转换。

设置你想用来工作的色彩空间,选择你所获片段拍摄使用的色彩空间,最后再选择你要查看/交付的输出色彩空间。

将达芬奇的时间线色彩空间设置为 ACEScct,输出色彩空间为 Rec.709,输入色彩空间为 Panasonic V35。所有输入的片段都会自动转为 ACES,经过所有调整之后,输出时转换为 Rec.709。

这确实意味着,相较于手动色彩管理,你将无法轻易进行屏幕色彩空间(Rec.709)类型的调整了。但是,我们也不太可能中途突然选择在更小的色彩空间中工作。

如你所见,软件会处理所有中间环节,提供从头到尾非常一致的工作流。为多片段的校色设置节省时间,避免校正错误。

针对 CGI / VFX 的色彩管理工作流(ACES 和 ACEScg)

现代 CGI 和 VFX 项目都是在 ACEScg 色彩空间中处理的,如今基本默认如此。ACEScg 已经取代了“Linear / sRGB”工作空间,后者虽然对于明亮和昏暗的值而言是足够大的色彩空间,但严重缺乏色彩信息。ACES 是一套新标准,有助于简化电影和 VFX 项目制作。

因此,当在达芬奇中处理 CGI 和 VFX 项目时,我们几乎始终选择在一个经过色彩管理的工作流中工作,以 ACES 作为我们的时间线色彩空间。

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由于大部分项目要求 Rec.709 交付,我们监看用的监视器也是 Rec.709。

所以,达芬奇中典型的 ACES 设置是这样的:

色彩管理:ACEScct

输入色彩空间:ACEScg

输出色彩空间:Rec.709

将素材导入达芬奇

除非你全是 RAW 素材,否则你需要知道各个片段用什么色彩空间拍摄。你将一切导入它们各自的媒体夹后,就可选中所有相关片段,做出相应的“输入 ACES 色彩空间”设置。

有时候你能在元数据中看到色彩空间数据,或者给摄影师发信息问问。当你设置好正确的输入色彩空间,达芬奇就会自行处理转换。

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对于来自 Sony A7IV 的镜头,将片段设置为 Sony Slog3 SGamut3Cine

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同个项目,我们可将来自不同摄影机的片段设置为它们自己的色彩空间,此处即 Blackmagic Design Film Gen5。软件色彩管理工作流会自动将所有不同摄影机色彩空间转入 ACES,最后输出为 Rec.709(因为我们是这么设置的)。

专业小贴士:我们建议的做法是,导入你的片段,让它们保持其源目录结构,这样你就不会在同个媒体夹里混淆色彩空间了。

为 CGI / VFX 项目处理素材原档

VFX 项目通常要处理“原档素材”,那是每个镜头的图像序列,其中每一帧都以 ACEScg 导出,我们将继续讨论以这种方式导出这些素材原档。

当你有了要为你的 CGI / VFX 项目导出为素材原档的片段,你会想要以 ACEScg将其导出为 OpenEXR 文件。我们之所以使用 OpenEXR 是因为,这是达芬奇中唯一一种可以对 ACEScg 中的 HDR 数据进行无压缩编码的文件封装格式。(在项目中,我们始终希望避免压缩导致的数据丢失)

因为我们让达芬奇对我们的工作流进行软件色彩管理,所以若要以这个色彩空间导出素材原档,你唯一需要做的就是将项目输出色彩空间改为ACEScg。

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只需将项目设置从 Rec709 简单更改为 ACEScg,就能让我们快速将素材原档导出为 ACEScg,供 VFX 工作使用。

我们所使用的导出设置:

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●你可以输入“%project name”或“%timeline index”,这样每一行都会保留有相关的项目名称和时间线索引号,便于快速简单的文件命名。

●在文件名末加一个英文句号“.”,这样帧号就会分开。

●选择EXR,因为这是可正确编码 ACEScg 数据的唯一格式。

●由你决定是否节省空间,但我们会选择 RGB half(piz),稍微节省一点存储空间。

●勾选“以源分辨率渲染”,这样你的素材原档会跟源保持相同分辨率。

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●对于文件保存标签页渲染设置,你可以把整个文件名串复制到“文件子文件夹”里,这样每个片段的图像序列都会在其自己的文件夹中。删除英文句号“.”,这样文件名称就不会有分隔符。

将完成后的 VFX 发回达芬奇

当你完成了你的 VFX 工作,你可以选择如何将 VFX 工作

交付回达芬奇。

OpenEXR,ACEScg

你可以发回一个 ACEScg 空间的 OpenEXR 图像序列来保持画质完整性,或在某些情况下,OpenEXR 序列可能文件过大、不便传输,那你就可以选择以电影文件来导出你的VFX工作,没错,色彩空间用的是 LOG。

MOV,LOG

跟摄影机制造商会回避 HDR 图像编码问题一样,我们也可以这么做,以类似的方式为我们的 VFX 工作编码。我们使用的是 ProRes4444,因为它具有项目友好的兼容性,并且数据完整性极佳。ARRILogC3 是我们的 LOG 选择,因为它就是为了保留大量数据而设计的,并且它通用于大部分视频制作公司。

总结

总而言之,色彩管理就是管理多种所得素材的色彩空间,让它们转入同个工作色彩空间,并转换为成片所需的任意色彩空间的方式。你可以选择手动进行,也可以让软件来处理。

在我看来,除非有特殊的需求要手动“干预”色彩转换管理,否则,让软件来处理技术转换让我们有机会做出更快更好的创意决策。

这是如今“人比 AI”时代中创意人士应该聚焦的事 —— 以技术进步为工具,拓展我们的创作方式内容


出处:Nicholas Chia | Masonry Studios

翻译:LorianneW | 盖雅翻译小组

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