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达芬奇调色基础(3)—色彩理论


一、光与色

在这个世界上,没有光就没有色。一般而言,光是人眼可以看见的 一系列电磁波,也称可见光谱。严格来首,科学所定义的光是所有的电 磁波普。这意味着,人眼看得见的光和看不见的光都是存在。达芬奇调 色所关注的都是可见光。

可见光的范围没有一个明确的界限,一般人的眼镜所能接受的光波 长在 380~760nm 之间。除此之外的电磁波都属于不可见光。小于 380nm 的电磁波还包括紫外线,X 射线和 Y 射线等,大于 760nm 的电 磁波包括红外线、微波和广播电波等。光的颜色跟波长和频率有光,可 见光中紫光频率最大,波长最短,红光刚好相反。

光具有波粒二象性。波:宏观上光表现出波动性;粒:微光来看光 是由光子组成, 具有粒子性。所有光在传播过程中因为不同的传播介 质会产生反射、折射或衍射。色散现象就是说明光在介质中的速度随光 的频率而变。光的色散可以用三棱镜、衍射光栅、干涉仪来实现。

(光的色散示意图)

(人类眼睛里看到的彩虹是如何形成的)

白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种色光组成的,叫做复 色光。红、橙、黄、绿等色光叫作单色光。复色光分解为单色光的现象 叫光的色散。牛顿在 1666 年最先利用三棱镜观察到光的色散,把白光 分解为彩色光带,即光谱。

人类能够看到影像必须满足三个条件:①光源:自然光或人造光; ②接收器:眼镜;③处理器:大脑。

二、色彩模式—色光三原色(RGB)

光线进入眼镜的方式只有两种:一种是光线从光源出来后直接照射 进眼镜,另一种是光线先照射到物体上,然后反射到眼睛里。根据这两 种不同的获取光线的方式,对应着两种色彩模式,前一种对应的是加色 模式(RGB),后一种对应的是减色模式。(色彩减色模式在影视调色中极少用
到)

可见光谱中的大部分颜色可以又 3 中基本光色按不同的比例混合而 成,就是红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三原色光。这 3 种光 以相同的比例混合且达到一定的强度,就呈现白色(白光);若 3 种光 的强度为零,就是黑色(无光)。这就是 RGB 加色模式,这种模式被 广泛应用于电视机、显示器等主动发光的产品中。

达芬奇调色及其他后期软件都是基于 RGB 色彩模式的,所以,我 们将把主要的精力放在学习 RGB 色彩模式上。调色软件中的色轮如图 所示。

通过色轮可以很容易 掌握 RGB 的加色模式,其公式如下:

R(红)+G(绿)=Y(黄) R(红)+B(蓝)=M(品红) B(蓝)+G(绿)=C(青)

根据以上公式我们可以得出调色基本规则,例如,我们要为图像增 加红色,则至少有两种方法可以实现。一种是只增加红通道的数值,由 于每一个像素的红通道的数值都增加了,所以整个图像就会偏红,同时 增加了整个图像的亮度。一种是降低红的反色青(在色轮上看二者在 180° 对角线),但是达芬奇软件不让我们直接操作青颜色通道,所以我 们利用加色公式:B(蓝)+G(绿)=C(青),同时降低蓝和绿的数

值,这就等于降低了青,同时也就等于增加了红,画面同样会偏红,不 过由于降低了蓝和绿,所以整个画面的亮度会有所降低。

三、颜色深度

计算机采用一种称作“位(bit)”的记数单位来记录所表示颜色的数 据。当这些数据按照一定的编排方式被记录在计算机中,就构成了一个 数字图像的计算机文件。“位(bit)”是计算机存储器里的最小单位,它 用来记录每一个像素颜色的值。图像的色彩越丰富,“位(bit)”越多。
(bit 也被音译为比特)

达芬奇中的位深度是指每个颜色通道的位深度。每个像素都有 3 个 颜色通道,这 3 个通道用 RGB 表示。例如,我们说这个素材是 8 位的 或 8 比特的,意思是每个通道都有 2 的 8 次方也就是 256 种变化,3 个 通道也就有 2 的 24 次方也就是 16777216 种变化,这意味着每一个像 素点的变化都可以达到 1600 多万种。那么一个 10 比特的素材,单个 通道的变化已经达到 2 的 10 次方也就是 1024 种,单个像素点的变化 可以达到 10 亿种以上。这样的素材会给调色提供巨大的自由度,所以 一般而言,比特越高的素材,宽容度也就越高,RAW 格式的颜色深度 已经达到最高 32 位,其宽容度达到现有技术能力的顶峰。

四、色温

色温(Color Temperature)是表示光源光色的尺度,单位为 K(开 尔文)。色温是按照绝对黑体来定义的,光源的辐射在可见区和绝对黑 体的辐射完全相同时,此时黑体的温度就称为此光源的色温。

开尔文认为,假定某一纯黑物体,能够将落在其上的所有热量吸收, 而没有损失, 同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来 的话,它产生辐射最大强度的波长随温度变化而变化。

例如, 当黑体受到的热力相当于 500—550℃时, 就会变成暗红色 (某 红色波长的辐射强度最大),达到 1050 一 1150℃时,就变成黄色。因 而,光源的颜色成分是与该黑体所受的温度相对应的。

打铁过程中,黑色的铁在炉温中逐渐变成红色,这便是黑体理论的 最好例子。通常我们所用灯泡内的钨丝就相当于这个黑体。

低色温光源的特征是能量分布中,红辐射相对多一些,通常称为“暖 光”;色温提高后,能量分布中,蓝辐射的比例增加,通常称为“冷光”。

一些常用光源的色温为: 标准烛光为 1930k, 钨丝灯为 2760~2900k, 荧光灯为 3000k,闪光灯为 3800k,正午阳光为 6500k(北方平均值), 晴朗的蓝天为 10000~20000k。国内印刷行业常用的色温为 5500k,视 频监视器的色温通常设置为 6500k。

五、采样压缩

由于我们的眼睛对亮度敏感而对色度不敏感,所以在压缩影像数据 的时候,经常会在采样的时候舍弃一些色度。例如,把影像从 RGB 色 彩空间转换到 YUV 色彩空间的过程中,对 Y(亮度)分量多采样,对 UY(色度)分量少采样。这样就利用人的视觉特性来节省信号的宽度 和功率,可以使 UV 两个色差信号所占的带宽明显低于 Y 的带宽,而又 不明显影响重显彩色图像的观看。 目前常见的 YUV 采样格式有如下几种: ①4:4:4——品质最高的压缩模式,接近于无损。在调色和抠像操作 中具有很大优势。并且还可以带 Alpha 通道。此模式视频可以满足电影 的品质要求。 ②4:4:2——品质较高的压缩模式,在调色和抠像上表现中等,不过 仍然是满足高清广播要求的压缩品质。 ③4:4:0——品质一般的压缩模式,肉眼很难分辨画面瑕疵。采用这 种压缩的视频在工作中十分常见,一般的摄像机、照相机或手机拍摄的 视频采用的就是这种压缩模式。它能够满足大多数广播需求,但在调色 上宽容度窄,抠像操作中很容易出现锯齿边。


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