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灰渐变曲线——达芬奇调色曲线教程
作者:众掂影视  更新时间:2019-10-17 14:54:30

达芬奇调色工具常见的有Lift、Gamma、Gain、Offset、Log、色温、色调、对比度、轴心、饱和度、阴影和高光等等。这些工具都可以使用调色台进行操控。很多人对这些工具的理解只是望文生义,并没有真正地理解这些工具的原理。这就会导致他们在调色的时候完全凭经验和感觉在工作,甚至可能会由于理解偏差而错用工具。例如使用Offset工具调整画面的白平衡(Offset可以调整调白平衡,但是也会改变黑平衡,更适合调整白平衡的工具是Gain)。本文将详细剖析达芬奇调色工具的工作原理,并总结出曲线形态与影调风格的对应关系。

 

一、灰渐变及灰渐变曲线

 

假定有一个理想化的灯箱,其亮度从左至右呈线性均匀增长,也就是左边最暗,右边最亮。该灯箱的亮度范围可以覆盖目前宽容度最高的感光介质的记录能力,这个灯箱所代表的亮度变化就叫做灰渐变。

左图为灯箱亮度变化示意图,也就是灰渐变图。右图坐标的横轴为灯箱的宽度,纵轴为灯箱的亮度,我们将这条曲线称为灰渐变曲线,由于灯箱的亮度呈线性变化,所以灰渐变曲线为一条直线。

用摄影机拍摄灯箱,然后将其送入整个影像制作系统,灰渐变曲线会在不同阶段呈现不同的形态,灰渐变曲线是我们研究数字影像影调传递的重要工具,用它来分析系统各环节影调的变化是非常方便的。本文将使用达芬奇软件生成灰渐变图像,然后通过使用“自定义曲线”调色工具对灰渐变图像进行调整以研究曲线调色工具的原理及其规律,并且探讨达芬奇一级校色工具和自定义曲线工具的相互关系。

曲线图有两个轴。横轴代表输入灰渐变,在图中的取值范围是0-1,这是一种连续采样。如果对灰渐变进行离散采样的话,也可以称为灰阶或者色阶,8bit的色阶编码的码值是0-255。10bit的色阶编码的码值是0-1023。以此类推,0-255和0-1之间是可以进行数学换算的。纵轴代表输出灰渐变,图中的取值范围0-1。曲线的初始状态是一条从左下到右上的直线,代表着每个点的输入值等于输出值。曲线左下角(0,0)位置是黑点,右上角(1,1)位置是白点。

 

二、曲线对亮度的调整

 

首先我们先来研究一下自定义曲线工具对亮度的调整规律。在曲线保持为直线状态的情况下,一般来说有四种常见的调整方法。第一种方法是让曲线做偏移(Offset)运动。

  • 曲线的偏移(Offset)变化

     

  • 斜率不变,整体向上平移

在不改变斜率的情况下将曲线整体向上偏移,这会带来每一个输入亮度值都被均匀提高。但是,当像素的亮度超过1的时候会发生剪切现象。这意味着图像高光部分细节的丢失。不过,对于32位浮点运算的调色软件来说,在计算中并不会丢失这些亮度信息。由于最终显示受限于显示设备的宽容度,所以调色的时候还是要权衡是否要发生剪切。

 

  • 斜率不变,整体向下平移

 

在不改变斜率的情况下将曲线整体向下偏移,这会带来每一个输入亮度值都被均匀降低。但是,当像素的亮度低于0的时候会发生剪切现象。这意味着图像高光部分细节的丢失。不过,对于32位浮点运算的调色软件来说,在计算中并不会丢失这些亮度信息。由于最终显示受限于显示设备的宽容度,所以调色的时候还是要权衡是否要发生剪切。

综合以上分析可知,曲线的偏移(Offset)操作可以对应到达芬奇一级校色面板上的偏移(Offset)工具的操作上。

在达芬奇中,偏移值的最小值是-175,最大值是225,默认值是25。

  • 曲线的斜率(Slope)变化

  • 以白点为轴,增加斜率

 

以白点为旋转轴心,逆时针旋转曲线,这样将会增加曲线的斜率。这意味着输入亮度的每一个像素的亮度都被降低(白点除外,因为其亮度为1)。输入图像的亮度降低是不均匀的,像素亮度的降低幅度和其原始亮度成反比。也就是说,像素的原始亮度越高,其降低幅度就越小。曲线斜率增加到极值,曲线的形态呈垂直状态。

  • 以白点为轴,降低斜率

以白点为旋转轴心,顺时针旋转曲线,这样将会降低曲线的斜率。这意味着输入亮度的每一个像素的亮度都得到了提升(白点除外,因为其亮度为1)。输入图像的亮度提升是不均匀的,像素亮度的提升幅度和其原始亮度成反比。也就是说,像素的原始亮度越高,其提升幅度就越小。曲线斜率降低到极值,曲线的形态呈水平状态。

经过以上分析,可以看出,以白点为轴改变曲线斜率的操作可以对应到Lift的亮度操作。

  • 以黑点为轴,增加斜率

     

 

以黑点为旋转轴心,逆时针旋转曲线,这样将会增加曲线的斜率。这意味着输入亮度的每一个像素的亮度都得到了提升(黑点除外,因为其亮度为0)。输入图像的亮度提升是不均匀的,像素亮度的提升幅度和其原始亮度成正比。也就是说,像素的原始亮度越高,其提升幅度就越大。但是,当像素的亮度超过1的时候会发生剪切现象。这意味着图像高光部分细节的丢失。不过,对于32位浮点运算的调色软件来说,在计算中并不会丢失这些亮度信息。由于最终显示受限于显示设备的宽容度,所以调色的时候还是要权衡是否要发生剪切。
 

  • 以黑点为轴,降低斜率

 

以黑点为旋转轴心,顺时针旋转曲线,这样将会减少曲线的斜率。这意味着输入亮度的每一个像素的亮度都得到了降低(黑点除外,因为其亮度为0)。输入图像的亮度提升是不均匀的,像素亮度的降低幅度和其原始亮度成正比。也就是说,像素的原始亮度越高,其降低幅度就越大。和增加斜率的操作不同,降低斜率不会造成高光部分的剪切。

综上可知,以黑点为轴改变曲线斜率的操作可以对应到Gain的亮度操作。

  • 曲线的幂函数(Power)变化

 

首先需要解释一下什么是幂函数。y=xα(α为有理数)这样的函数,即以底数为自变量,幂为因变量,指数为常数的函数称为幂函数。例如二的三次方,就是三个二相乘,得到的结果就是二的三次方的幂。

在图像处理领域常用Gamma来代表指数符号,并且x和y的取值都限定在0~1之间。

Gamma的数值是一个常数,当Gamma=1的时候,x和y是相等的,绘制出的Gamma线是一条直线。当Gamma<1的时候,得到的是一条向上凸起的曲线段。当Gamma>1的时候,得到的是一条向下凹陷的曲线段。

摄影机拍摄的时候,使用的Gamma值为0.45。亮度为0.5的输入值会被记录为0.732。当把图像显示在显示器上的时候,显示器使用的Gamma值为2.2,这条线会把输入为0.732的亮度输出为0.5。通过0.45和2.2这两个Gamma值,观众就能够看到线性Gamma的图像了,因为自然界的亮度就是线性的。当显示设备的Gamma值变化的时候,图像也会发生变化,增大显示设备的Gamma值会增加画面的对比度,降低中间调的亮度。

  • Gamma值小于1的曲线变化

 

 

黑点和白点的位置保持不动,曲线的其他地方呈现非线性上升。曲线上每一点的斜率都是不同的,阴影区的斜率大,高光区的斜率小。当曲线向上凸起时,整个画面的输入亮度都得到提升(黑点和白点除外)。阴影区的亮度提升幅度比高光区的亮度提升幅度大。

  • Gamma值大于1的曲线变化

 

 

黑点和白点的位置保持不动,曲线的其他地方呈现非线性下降。曲线上每一点的斜率都是不同的,阴影区的斜率小,高光区的斜率大。当曲线向下凹陷时,整个画面的输入亮度都被降低(黑点和白点除外)。阴影区的亮度降低幅度与高光区的亮度降低幅度差不多。

可以看到曲线的幂函数变化可以对应到达芬奇软件的Gamma亮度调整上面。注意达芬奇软件中的Gamma数值只是代表这个工具的参数范围(0~1),和实际的Gamma值是不一样的。

经过以上分析可以看出,达芬奇的一级校色轮工具中的四个亮度轮所能实现的功能完全可以使用曲线工具做到。(未完)

 

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