图像后期处理之色彩原理 vol 1 | 色彩位深

图像后期处理之色彩原理 vol 1 | 色彩位深

bopu

初入影视后期这一行的朋友经常被色彩深度、颜色空间和线性流程这几个概念弄得头晕,甚至潜伏在这个行业里很多年的老人也未必搞得清楚,这里简单地给大家讲解一下,纯属个人理解,如有偏颇,请指正。

用过Photoshop的朋友也许都看到过在“图像>模式”菜单下有“8位,16位,32位”的选项,这就是图像的色彩深度。

bit-1

色彩深度(色深Bit)也可以叫位元深度

电脑只识别1/0这两个数字,位元就是这两个数字的单位,即Bit,一个位元单位有两个颜色。我们电脑储存的图片大多是以RGB红绿蓝三个通道来储存的,每一个像素都会有一个RGB的值,大部分图片(如JPG,GIF格式等)都是8位深(bit)的,红绿蓝三个通道分别只有256个颜色单元来储存颜色的信息,颜色深度非常有限。

bit-2

上图可以看出,我们平时在计算机里看到的图片最多只有16777216种不同的颜色,但是这个数量对于普通人的眼睛来说已经足够多了,更大的位深只会占用更多的储存空间,这并不经济。8Bit的图像我们也不会察觉到很明显的颜色缺失,低于8Bit的图片,我们就可以很明显地看出来了。

下图是我拍摄的蜘蛛,使用RGB通道各有256种颜色(2的8次方:8Bit)来储存图像,可以看到丰富的细节:

bit-3

每个颜色通道只用32种颜色(2的5次方: 5Bit),颜色缺失已经很明显:

bit-4

每个通道只使用2中颜色 (1 Bit),图像基本只剩下一个轮廓了:

bit-5

了解了色深的概念,也许很多人要问,既然8Bit在绝大多数情况下已经满足了人类的眼睛,为什么还要用颜色更丰富的16bit和32bit。原因在于较大色深的图像有利于在后期调出更多的细节。

RAW格式图像

很多人在用手机或者卡片机拍照的时候会出现一个问题,在拍摄一些阳光较为强烈的室外景的时候,想要看到天空云朵的细节,地面的景物就会很暗,如果想看清楚地面的景色,天空就会过曝,变成一片白色,后期无论怎么调整都无济于事,这是8Bit图像的局限性。

曝光锁定到天空,楼房欠曝:

sky-1

曝光锁定到楼房,天空过曝:

sky-2

为了解决这个问题,单反相机中提供了RAW格式图像,即包含原始数据的图像。

在相机中设置同时拍摄RAW格式和JPEG格式:

raw

以佳能单反为例,RAW格式是以后缀名CR2来命名的,严格说来它并不是一种格式,而是一个数据包,记录了曝光、色彩、平衡、反差、锐化等信息,我们用专业软件打开可以改变这些信息。而RAW格式和普通的JPG格式最大的不同就是它的色深最低也达到了12Bit,甚至有的可以达到14和22Bit.

用Photoshop或者Lightroom等专业图像处理软件打开RAW格式图像,可以调整相关参数:

raw-open

由于高色深记录了更多的颜色,所以可以通过提亮暗部,来找回细节,呈现更加完美的照片。

可以联想,专业的数字摄影机也都支持RAW格式。大部分电影的分辨率也只有2K而已,用手机都能拍出来,专业的数字电影记录的格式和普通录像最大的不同就是对高色深的RAW格式的支持,这可以让我们在后期调色时保留画面更多的细节。

电影中经常把RAW格式记录的视频图像输出为16Bit的DPX格式,肉眼看上去灰灰的,是因为它的颜色空间是 cineon( Log对数形式,下一个章节会详细讲到 ) ,但实际每一个像素都包含了比8bit多得多的颜色信息,在后期制作中我们可以调出非常丰富的色彩。

电影中使用的DPX格式的原始视频素材:

raw-video-1

通过后期较色最终呈现在大荧幕上的颜色效果:

raw-video-2

现在很多微电影流行使用单反相机来拍摄,浅景深的效果堪比电影质感,但是唯一的不足是单反不能记录RAW格式的视频,在后期制作中不利于调整。佳能相机通过刷固件 Magic Lantern,也是可以实现RAW格式视频拍摄的,不过分辨率会打折扣。

HDRI高动态范围图像

High-Dynamic Range (HDR) image 简称 HDRI 或 HDR 图像,即高动态范围图像。

很多人用手机拍照时,都会发现一个 HDR 的功能,不知道这是干什么用的。这是手机利用 HDR 技术实现的一种解决色彩位深不够的方案。在你打开 HDR 模式拍照的时候,手机默认会在一瞬间对你拍摄的图像进行三挡曝光,可以理解为按了三次快门。在不同的曝光下,我们可以看到最亮部和最暗部的细节,然后通过一定的融合,手机就会计算出一张同时拥有亮部和暗部细节的图像了,这个过程当然是我们看不见的,程序都在后台处理完成了。

下面来看看人工是如何完成这个过程的。

下图是我在自己家楼顶拍摄的 HDR 全景图,在三挡曝光下,可以看到一张图像从最暗到最亮所有的细节:

hdr-1 hdr-2 hdr-3

通过一定的合成,就能实现看到最多的细节:

hdr-4

在后期制作中,HDR 图像非常有用,它可以尽最大可能保留所有细节,我们可以通过 HDRshop 这款小软件把三挡曝光的 8bit 图像合成为 32bit 的 exr 或 hdr 格式的图像。

制作好的 32bit HDR 图像拥有更大的色域范围,可以看到太阳最亮的地方强度已经超过了1(8bit 图像可以用 rgb(0~255,0~255,0~255) 来记录颜色,也可以用 rgb(0~1,0~1,0~1)),超过1即代表这里的颜色已经超过了 8bit 最亮的颜色255 ,我们是完全可以在后期软件中把过曝的地方调整回来的。

hdr-5

在影视特效后期制作中用 HDR 图像的高动态范围颜色来直接充当三维软件里的灯光颜色可以实现 HDR 照明,这种方法可以高度地还原图像里的光照效果,让我们渲染的三维物体更加真实。

使用不同的 HDR 图像进行照明,获得不同光照的真实渲染效果:

hdr-render

无论是平时拍摄照片还是进行专业的电影摄制和CG特效制作,色彩深度都对图像的质量起到了至关重要的作用,学习它的原理会让我们在进行图像处理时有一个更深刻的理解。


相关文章:

图像后期处理之色彩原理 vol 2 | 颜色空间
图像后期处理之色彩原理 vol 3 | 线性流程

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注