Linear不是色彩空间

munoki

ACES预备课——Linear不是色彩空间
http://m.sohu.com/a/190274995_657928
cgview
2017-09-06
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敖神一出手就知有没有哦，基本有他来讲色彩理论也没有其他人什么事情了，所以cgview选择备份有效知识，偷懒戳手机中。最近在准备关于position和normal得资料，正文前惯性铺垫一下，就是颜色在空间中其实是有他们各自的坐标哒，然后可以进行运算。
色彩空间得模型大概是这个样子得
Adobe SRGB

SRGB 和Adobe SRGB 色域大小对比

本文大纲：
误解
色彩空间三指标
基色
白点
gamma
举一反三
误解
“Linear 色彩空间”
“线性工作流程”……
这是很多VFX 遵循的制作圣经，如果你跟他说这可能有问题，他估计要跟你吵翻天哦~
但是不幸的是，这个还真有点问题。
不过问题不是出在Linear 上，是出在我们的理解上。
第一个重大的错误就是“Linear 色彩空间”。
色彩空间三指标
当定义一个色彩空间的时候，至少需要三个重要的指标：
色域（三个基色的坐标，形成的三角形）
gamma（如何对色域三角形内进行切分）
白点（相当于色域三角形的中心）
我们可以先把色彩空间理解为一个三角形（其实色彩空间是三维的，这里暂时忽略因为亮度所产生的立体维度，简化的讨论一下。有机会再来纠正一些错误哦^_^）
色域（也叫做基色）
也就是图中最外面的白色粗线形成的三角形。可以试想一下，如果三角形的三个顶点的位置发生了变化，必然会导致整个三角形所覆盖的颜色发生变化。


接下来是白点位置
就是图中三角形中心的那个小圆点。
再来想象一下，如果三角形的位置不变，但是中心白点移动了位置，你需要从顶点走到小白点，那么途中经过的色彩肯定也是不同了。


最后就是gamma


为什么把gamma 放到最后？
因为这里就需要明确一个概念了，gamma 可不是色彩空间哦！gamma 只是如何采样的概念。
比方说，下面两个图，他们的色域一样，白点也一样。
还是动用一下想象力，如果我把这个三角形“均匀” 的向内切割，会得到什么样子的结果？
或者换个方式，刚开始的时候切割的少一点，然后越切越大，会是什么结果？


如果对比一下每次切割的顶点，就会发现不同的切割方式会对应不同的颜色。
大家通常理解的 linear只不过是 gamma = 1的情况，可以理解为“均匀” 的切分。这样的好处就是保证计算的方便，而且每次前进的距离总是相同的。
而下边那种 “非均匀” 切割的情况就是gamma ≠ 1。
还是举个例子来总结一下，假设我们有个常见的色彩空间 sRGB。现在大家可以想象一下，sRGB 到底是如何构成的呢？
色域：首先是sRGB 规定了RGB 三个色度坐标。也就是由此确定了三个顶点。三个顶点一旦确定，那么形成的三角形也就确定下来了。
白点：sRGB 也规定了白点。也就是说规定了三角形的中心。
gamma：sRGB 的gamma ≈ 2.2。也就是说切分这个三角形，开始切分的很细，后来越来越粗。
但是大家都是知道linear 的好处：便于计算、算法简便、计算机效率高…… 因此我们可以认为有个sRGB - linear 色彩空间：
色域：肯定还是sRGB，因为三角形没变。
白点：没变
gamma：我们改变切分的方式，每次都是均匀的切割。
于是乎，我们就得到了sRGB - linear 色彩空间。
这个就是大部分VFX 人员认为的Linear 色彩空间。
举一反三
有了这个经验，我们马上可以想到，是不是任何gamma ≠ 1 的色彩空间，我们都可以转换为一个gamma = 1 的色彩空间呢？
没错！比方说：P3-DCI 的gamma = 2.6。
那么只要保证色域、白点不变，只将gamma = 1 我们就得到了一个 P3-DCI - linear 色彩空间。
我们列出一张表格，里面是一些常见的参数：
色域        白点        gamma
　　sRGB　　P3　　WideGamut　　SGamut　　RedColor3　　……        　　D50　　D60　　DCI　　D65　　……        　　linear　　2.2　　2.6　　cineon　　logC　　RedLogFilm　　Slog3　　……
我们只要任意组合这三列，就可以得到一个色彩空间了。
所以会存在 sRGB- D65- linear、WideGamut - D50- linear……
可以说任何色彩空间都可以是linear 的，但是linear 不是一个色彩空间！
大部分人在nuke 里面读取一个Alexa 拍摄的素材时，nuke 做的转换仅仅是对 gamma 进行了转换，从 logC 变成了 linea r然后再变成sRGB。没有对色域、白点进行相应的变换，这就是有时候DI、VFX 之间看到不同色彩而发生扯皮的重要原因！
在这里呼吁大家，尽可能的将色彩空间的名字说完整，不然就会造成更多的误解。
有时候可以省略白点（因为白点往往是官方和色域一起规定的），所以至少要这样说：
摄影机的色彩空间是 WideGamut- LogC、RedColor3- RedLogFilm
VFX 需要转换到 sRGB- Linear
当然还有一些色彩空间不需要说那么多，因为这些色彩空间在定义的当初就完全规定了色域、白点、gamma。因此只要说出他的名字就可以了。
例如：ACES、XYZ、L*a*b*…… 这里也看出了ACES 的一些优势，只要说出他的名字，大家都会立刻产生相同的认识，从而避免了混淆。
继续 期待下次关于颜色空间理论的更新........