所见即所得！4K图像的色彩校正与合成
作者 | 中央广播电视总台 陈旭
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在超高清(4K)影视作品拍摄时，为了获得更大的动态范围与更丰富的色彩，我们往往会采用 Log 或 Raw 格式记录文件。
但是，不同厂家的摄影机使用各自的成像器件，它们具有不同的光电转换特性，摄影机厂家也会提供多种记录模式以及不同的 Log 曲线，因此所拍摄的图像会具有不同的色域，所以，色彩校正是超高清(4K)电视节目制作流程中必不可少的一个重要环节。
在校色工作开始前，要根据不同的监看设备选择正确的色域进行监看。例如，在做 4K 超高清电视节目时， 监视器的色域应该是 BT.2020 ;如果要制作 DCP 打包文件的数字电影时，监看使用的数字放映机的色域要选择 DCI-P3;而在制作高清节目时，监视器的色域应该是 BT.709。
三种色域比较
在这三种影视行业常用的色域中，BT.2020 包含的色彩最多，DCI-P3 居中，BT.709 最少。所以，我们也可以利用 4K 电视节目完成版在做好相应的色彩空间转换与下变换后，输出 DCP 打包文件和高清格式文件。
但因为目前 100%覆盖 BT.2020 色域的监视器很少，为了色彩能够准确的还原，最好还是采用与设备无关的色彩空间(例如 CIE XYZ 或 ACES)做为工作空间，按照放映渠道的不同，分别进行校色工作，同时使用 OpenEXR 格式在所选择的工作空间下做好文件归档或备份，既能保留原始文件的高动态范围，也可保留最多的色彩，为以后输出更多的量化位深与更宽的色域文件版本做好储备。
绝大多数的专业校色软件都会提供 Linear 和 Log 两种校色模式。顾名思义，这两种模式是分别对应 Raw 与 Log 格式素材的。
4K图像的色彩校正
通常，视频应用软件在对 Raw 格式文件 Debayer 时，都会解为场景线性文件，这种类型的图像特点是动态范围比较大，因此图像高光部分很亮，暗部区域又太黑，所以先要降低 Contrast 和 Gain, 再调整 Offset,Gamma,Curves 等参数平衡画面整体的影调。
左侧为 Raw 格式文件，右侧是校正后的图像
Log 格式图像为了记录更多的层次，使用一条平滑的 S 型曲线把对比度压缩，因此图像看上去比较灰，所以首先要加大Contrast，调整Pivot，恢复图像正常明暗对比，再调节 Gain，Gamma 等参数平衡画面整体的影调。
左侧为 Log 原始文件，右侧是校正后的图像
由于 Raw 格式文件比较大，处理比较复杂，可以先把 Raw 格式文件转换为 Log 格式文件后在进行校正，通过加载 3D LUT 即可完成上述变换。
影片整体风格的确立
在色彩校正开始前，调色师要与导演和摄影师进行深入的沟通，熟悉影片的整体情况，共同确定画面的风格。这时，摄影师在拍摄现场制作的 CDL 表或 LUT 表可做为初级(primary)校色的参考，同时也有利于调色师对拍摄素材完成匹配与统一。
影调的调整
影调主要包含图像的亮度与对比度两方面内容，亮度反应图像的明暗，对比度表示图像明暗之间的过渡层次。人眼对亮度的敏感程度远高于对色度的敏感程度， 因此从视觉心理学来看，影调传递了图像大部分信息， 对画面的视觉质感起决定性的作用。
可以通过调整高亮、中间调、暗部的电平或者伽马曲线来完成画面影调的调整，调整时要使用示波器或直方图观察亮度信号的电平值以及波形分布是否均匀。
色调的调整
画面色调的调整包括 RGB 色彩平衡、冷暖感觉、 光线质感、前后镜头色彩的统一等方面。我们可通过颜色平衡轮和可编辑曲线(Hue、整体和 RGB)等工具对色调进行调整。调整时要使用矢量示波器或 RGB 波形随时监看校正画面的相位与幅度，不要让太艳丽的色调成为观众的视觉中心。
二级调色
可以使用矢量图形(mask)或抠像 (keying) 等工具对画面局部的颜色与影调进行修改或校正，称为二级(Secondary)校色。
整体修饰
在对画面进行初级和多层二级校色后，有时还要对图像的整体增加修饰，例如噪点的处理、滤镜或某些特殊效果等。
4K图像的合成
对于一些在 Log 模式下拍摄的蓝绿背景布抠像影片的调色，建议使用以下两种方法操作 :
(1)在 Log 或者 Linear 模式下合成，完成后直接交给调色师合成好的文件，加上 Matte 抠像通道给调色师使用，这个流程是先合成最后调色。
(2)合成前，先进行调色，让专业调色师在 Log 模式下对素材进行调整，然后再交给合成师进行合成，完成后返回调色，让调色师再次对合成后的内容进行二次调色处理。
对比上述两种方案，各有利弊，第一种方案是合成与调色互不干扰，先合成后调色，需要合成后生成Log 或者 Raw 格式的片子，原始素材不会产生衰减，让合成上的 CG 内容去匹配 Log 或者 Linear 的工作空间。
第二种方案，主要是调色师把 Log 或者 Raw 格式的片子调整好，再进行合成，使用具有正常饱和度与对比度的图像进行合成工作。
工作空间
在计算机工作站中对超高清图像进行合成时有两个关键因素 :第一，图像的伽马值 ;第二，图像的色域。这两个因素决定了数字图像处理时的工作空间。
目前，Video 工作空间是电视伽马与 BT.709 色域的统称 ,Log 工作空间是对数伽马与 DCI P3 色域的统称，Linear 工作空间则是直线伽马与 ACES 色域的统称。
合成时工作空间的选择
在 Linear 工作空间下完成的工作 :
● 图像的混合
● 光学效应，包括镜头模糊和虚焦的操作
● 运动模糊
● 抗锯齿
● 调整大小
● 亚像素定位
● 3D渲染
● 照明和布光
最好在 Log 工作空间完成的工作操作 :
● 大部分的颜色校正工作
● 用矢量和直方图观测图像
● 跟踪和稳定
● 处理颗粒和噪声
● 处理边缘柔化的遮罩
● 视频格式转换
● 制作渐变图像
最好在 Video 工作空间下完成的工作操作 :
● 色彩反转
● 转换 RGB 到 HSV，HLS，或 YCbCr
小结
在科技高速发展的今天，电视制作技术手段日新月异，节目制作和色彩管理的创作空间和维度不断增大，色彩的管理成为电视节目中重要的表现手段，在影视节目的摄制过程中 , 只有拍摄、制作和显示设备都处于相同的工作空间时才能展现出图像真实的对比度和饱和度，实现“所见即所得”的图像效果。
END
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