馬緒怡 余倞璇 常 樂

(1.北京電影學(xué)院中國(guó)電影高新技術(shù)研究院,北京 100088)

(2.北京電影學(xué)院影視技術(shù)系,北京 100088)

1 引言

大多使用達(dá)芬奇調(diào)色的普通用戶,受經(jīng)濟(jì)因素的影響,無法使用價(jià)格昂貴的專業(yè)監(jiān)視器進(jìn)行調(diào)色,在調(diào)色過程中只能使用軟件內(nèi)預(yù)覽窗口的顏色。對(duì)于大多數(shù)觀看輸出文件的甲方,往往使用Mac中的Quick Time軟件進(jìn)行觀看(正常情況下,Mac OS系統(tǒng)中的視頻文件默認(rèn)會(huì)使用Quick Time軟件播放),并非使用專業(yè)的監(jiān)視器。大多情況下,達(dá)芬奇導(dǎo)出的視頻文件在使用Quick Time播放時(shí),如圖1,其影調(diào)與達(dá)芬奇軟件內(nèi)觀察窗影調(diào)不一致,產(chǎn)生色彩漂移現(xiàn)象。從左至右分別為達(dá)芬奇觀察窗截圖,Quick Time截圖以及兩張截圖的色彩差異圖,從差異圖看出色板左下藍(lán)色色塊出現(xiàn)明顯色差,人臉膚色及其余色塊亦存在一定色差。

圖1 色彩漂移現(xiàn)象 (從左至右分別為達(dá)芬奇觀察窗截圖、Quick Time截圖以及兩張截圖的色彩差異圖)

色彩漂移問題主要由操作系統(tǒng)本身的色彩管理產(chǎn)生。專業(yè)用戶通過使用視頻采集卡和外接監(jiān)視器,可以精確控制色域與伽馬函數(shù),規(guī)避掉了操作系統(tǒng)本身的色彩管理,保證了工作環(huán)境與監(jiān)看環(huán)境的一致。本文將主要介紹視頻文件中NCLC標(biāo)簽的作用,然后闡述了基于ColorSync的Mac OS 色彩管理系統(tǒng),解釋了Mac OS是如何讀取并顯示視頻文件的;并提供了一種能夠解決達(dá)芬奇輸出色彩一致性的方案。

2 QuickTime元數(shù)據(jù)標(biāo)簽——NCLC

對(duì)于每一個(gè)圖像或視頻文件,都會(huì)嵌入自己的元數(shù)據(jù)(Metadata)。元數(shù)據(jù)是一種記錄了分辨率、幀速率、時(shí)間碼等基本技術(shù)信息的數(shù)據(jù)。軟件通過讀取這些元數(shù)據(jù)來正確使用文件。如圖2所示,對(duì)于Quick Time視頻文件,在元數(shù)據(jù)的色彩結(jié)構(gòu)里,有一個(gè)稱為Type (類型)的元數(shù)據(jù)標(biāo)簽。Type元數(shù)據(jù)標(biāo)簽分為兩種定義,一種是NCLC,用于數(shù)字視頻,全稱為nonconstant luminance coding (非恒定亮度編碼);而另一種是prof,主要用于打印和印刷,在此不多做解釋。

圖2 Quick Time視頻文件的元數(shù)據(jù)色彩結(jié)構(gòu)

如圖3所示,對(duì)NCLC的作用做簡(jiǎn)單的解釋:由數(shù)字?jǐn)z影機(jī)記錄的光信號(hào) (cd/m),可以從“colr”參數(shù)里所選擇的色域和白點(diǎn)計(jì)算出R、G 和B 的CIE 三刺激值。一般來說,R、G 和B 三刺激值會(huì)歸一化到范圍[0,1]。通過上面標(biāo)記為f()和g ()的非線性轉(zhuǎn)換函數(shù)與R、G 和B 相關(guān),ER’、EG’和EB’也在[0,1]范圍內(nèi)。

圖3 NCLC作用示意圖

f()通常在攝影機(jī)內(nèi)部執(zhí)行,g ()通常在顯示器內(nèi)部執(zhí)行,所以ER’,EG’和EB’通常作為電壓在視頻信號(hào)中傳輸。f(W)指的是從R、G 和B轉(zhuǎn)換到ER’、EG’和EB’的過程,其對(duì)應(yīng)函數(shù)為圖5中的Transfer characteristics(伽馬曲線)。f(W)一般等于g(RI(W)),其中RI(渲染意圖)具有經(jīng)驗(yàn)性,往往會(huì)使得畫面的亮度和對(duì)比度高一些。

最后,對(duì)非線性分量進(jìn)行矩陣運(yùn)算,該運(yùn)算稱為“非恒定亮度編碼”。非恒定亮度編碼指的是對(duì)ER’、EG’、EB’和EY’、ECb 和ECr分量進(jìn)行的矩陣運(yùn)算?！癱olr”的矩陣參數(shù)確定了該圖像要進(jìn)行的矩陣運(yùn)算。EY’在區(qū)間 [0,1],ECb和ECr在區(qū)間[-0.5,0.5]。

如圖4所示,在Mac系統(tǒng)下,點(diǎn)擊Quick Time文件然后按下command+i,可以看到視頻中嵌入了哪種類型的NCLC元數(shù)據(jù)標(biāo)簽。

圖4 視頻文件的NCLC標(biāo)簽

在圖4中,更多信息的顏色配置文件里,展示了此文件的NCLC標(biāo)簽是什么。該文件的NCLC標(biāo)簽標(biāo)記為HD (1-1-1),這三個(gè)數(shù)字分別代表了Color Primaries (色域)、Transfer characteristics(伽馬曲線)以及Matrix coefficients (色彩矩陣)。每個(gè)數(shù)字代表著不同的色域、伽馬曲線以及色彩矩陣。具體細(xì)節(jié)可以看圖5,該規(guī)范由ISO/IEC STANDARD 23001-8的第七部分決定。在此需要指出的是,圖5伽馬曲線表里的Value“1”,代表的是～1.95的伽馬值。

圖5 色彩標(biāo)簽數(shù)字具體示意圖

3 Mac OS系統(tǒng)下的色彩管理——Color-Sync

在了解了NCLC標(biāo)簽的前提下,要解釋為什么達(dá)芬奇的監(jiān)看窗口和導(dǎo)出后的Quick Time色彩不一致的問題,首先要了解Mac OS系統(tǒng)下,系統(tǒng)是如何進(jìn)行色彩管理的。如圖6所示,ColorSync 是Mac系統(tǒng)使用色彩管理的軟件。ColorSync 通過用視頻圖像自帶的元數(shù)據(jù)在各種應(yīng)用程序之間匹配圖像或視頻的顏色。通過使用ColorSync對(duì)軟件進(jìn)行色彩管理,例如系統(tǒng)自帶的Safari、Quick Time、Final Cut Pro X 等 軟件,結(jié)合系統(tǒng)顯示設(shè)置中的“顯示配置文件”:ICC (International Color Consortium,國(guó)際色彩聯(lián)盟)文件,來對(duì)視頻文件中嵌入的元數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因此,在Mac系統(tǒng)下的Safari、Quick Time、Final Cut Pro X 等軟件,由于都受ColorSync的管理,所以這些軟件之間,文件顯示的顏色是一致的。

圖6 ColorSync軟件圖標(biāo)

對(duì)于一個(gè)Quick Time文件,ColorSync通過讀取視頻中嵌入的NCLC標(biāo)簽,并通過在系統(tǒng)偏好設(shè)置的顯示設(shè)置中選擇的“顯示配置文件”進(jìn)行轉(zhuǎn)換顯示。如圖7 所示,ColorSync將通過實(shí)時(shí)的色彩空間轉(zhuǎn)換,把Quick Time視頻文件原本的色彩空間,通過NCLC 標(biāo)簽轉(zhuǎn)換到PCS (Profile Connection Space,設(shè)備描述文件連接空間),再?gòu)腜CS轉(zhuǎn)換到顯示設(shè)備ICC 文件的色彩空間。因此,顯示設(shè)備使用不同的ICC文件時(shí),顯示的顏色也不同。

圖7 Quicktime文件在ColorSync下的色彩管理過程

4 達(dá)芬奇的項(xiàng)目設(shè)置及交付設(shè)置

在默認(rèn)情況下,達(dá)芬奇或者其他非Apple的后期制作工具軟件不受ColorSync的監(jiān)管。在達(dá)芬奇中,默認(rèn)的系統(tǒng)偏好設(shè)置是不會(huì)勾選“為檢視器使用Mac顯示器的顏色配置文件”,所以達(dá)芬奇的預(yù)覽視窗也就不會(huì)接受ColorSync的監(jiān)管。正是因?yàn)镸ac版本的達(dá)芬奇默認(rèn)的預(yù)覽視窗是不受Color-Sync色彩管理的,所以使得達(dá)芬奇預(yù)覽視窗里的顏色與渲染后的文件,在使用Quick Time播放后,影調(diào)看起來會(huì)不一致。

也可以讓達(dá)芬奇接受ColorSync的監(jiān)管。如圖8所示,將選項(xiàng)“為檢視器使用Mac顯示器的顏色配置文件”勾選。打開此選項(xiàng)后,達(dá)芬奇的預(yù)覽窗口將接受ColorSync的色彩管理。

圖8 達(dá)芬奇系統(tǒng)偏好設(shè)置里的常規(guī)頁(yè)面

在達(dá)芬奇16.2后,如圖9所示,在交付頁(yè)面里的高級(jí)設(shè)置里,添加了一個(gè)選項(xiàng)來更改輸出文件的NCLC標(biāo)簽。在16.2之前,NCLC標(biāo)簽由時(shí)間線色彩空間來決定。而在達(dá)芬奇更新到16.2以后,則可以在交付頁(yè)面的高級(jí)設(shè)置里,通過分別調(diào)整色彩空間標(biāo)簽 (Color Space Tag)和伽馬標(biāo)簽 (Gamma Tag),來更改渲染后視頻文件NCLC 標(biāo)簽的元數(shù)據(jù)。ColorSync也是根據(jù)此處設(shè)置的NCLC 標(biāo)簽,解釋該視頻文件的色域、伽馬和色彩矩陣。

圖9 達(dá)芬奇16.2交付頁(yè)面里的高級(jí)設(shè)置

5 色彩漂移的解決辦法

Mac OS系統(tǒng)的顯示描述文件主要是以ICC 的形式存在。ICC是一種描述設(shè)備本身色彩特性的數(shù)據(jù)文件,主要用于在各種設(shè)備之間保持顏色傳遞的一致性。對(duì)于Mac系統(tǒng)的使用者,顯示器默認(rèn)使用的顯示配置文件為“彩色LCD”的ICC。彩色LCD指的是蘋果(Apple Inc.)設(shè)備目前使用的統(tǒng)一色彩空間:Display P3。如圖10和圖11所示,蘋果公司開發(fā)的色彩空間為Display P3,這個(gè)色彩空間的色域使用DCI-P3色域三基色,白點(diǎn)選擇為D65,伽馬曲線和sRGB色彩空間一致。

圖10 蘋果開發(fā)者頁(yè)面的display P3介紹描述

圖11 P3和sRGB色域?qū)Ρ葓D

從Mac系統(tǒng)來說,通過標(biāo)記正確的NCLC 標(biāo)簽,可以使Quick Time文件的色彩空間,正確地接受ColorSync 的監(jiān)管。如果Quick Time 文件的NCLC 標(biāo)簽丟失,ColorSync 將會(huì)默認(rèn)此Quick-Time文件的標(biāo)簽為6-1-6,然后進(jìn)行色彩空間轉(zhuǎn)換,從源到PCS再到顯示設(shè)備文件的色彩空間里。因此如果丟失了NCLC標(biāo)簽往往會(huì)出現(xiàn)較大的色彩漂移。

如今的色彩漂移,從文件的角度來看,大量的視頻文件的母版交付色彩空間為Rec.709/2.4 Gamma。可以從圖5 得知,ISO/IEC STANDARD 23001-8第七部分伽馬曲線并沒有定義gamma為2.4的標(biāo)簽,而在達(dá)芬奇時(shí)間線色彩空間設(shè)置為Rec.709/2.4 Gamma的情況下,其文件默認(rèn)導(dǎo)出的NCLC標(biāo)簽為1-1-1 或者1-2-1。如圖12 所示,對(duì)于使用“彩色LCD”顯示配置文件的Mac,其進(jìn)行的伽馬轉(zhuǎn)換過程為,從Gamma2.4到sRGB。從ColorSync的角度來看,因?yàn)橘ゑR曲線value“1”代表的Gamma為～1.95,所以Quick Time顯示加載出來的伽馬函數(shù)是,從～1.95 的伽馬轉(zhuǎn)換到～2.2的sRGB的伽馬,因此出現(xiàn)了色彩漂移的現(xiàn)象。

圖12 色彩漂移的由來

同理,也可以通過設(shè)置“不正確”的NCLC 標(biāo)簽來使得Quick Time顯示出調(diào)色師本來的創(chuàng)作意圖。在彩色LCD 的顯示配置文件下,如果要使用Quick Time播放器播放,可以在達(dá)芬奇交付頁(yè)面的高級(jí)設(shè)置里,將色彩空間標(biāo)簽設(shè)置為P3-D65,伽馬標(biāo)簽設(shè)置為sRGB,即可使源文件的色彩空間與顯示描述文件的色彩空間一致,從而最大程度上減少轉(zhuǎn)換誤差,使Quick Time顯示出的顏色和達(dá)芬奇監(jiān)看窗口顏色基本一致。如圖13和圖14所示,這是筆者設(shè)置色彩空間標(biāo)簽為P3-D65,設(shè)置伽馬標(biāo)簽為sRGB,導(dǎo)出的視頻文件和達(dá)芬奇監(jiān)看窗口的對(duì)比?？梢詮膱D上看出,這么導(dǎo)出可以使得Quick Time顯示出和達(dá)芬奇預(yù)覽窗口基本一致的畫面。需要指出的是,除非母版交付色彩空間為Display P3,否則這樣的方法并不推薦,也不符合規(guī)范。

圖13 NCLC標(biāo)簽為P3D65-SRGB的灰階導(dǎo)出對(duì)比圖

圖14 NCLC標(biāo)簽為P3D65-SRGB的SMPTE彩條導(dǎo)出對(duì)比圖

6 結(jié)論

高質(zhì)量影像畫面的制作和播放,需要建立在正確的色彩管理流程上。在調(diào)色輸出及觀看畫面時(shí),要留意顯示系統(tǒng)的ICC 文件。正確設(shè)置文件的NCLC標(biāo)簽,了解Mac OS系統(tǒng)的色彩管理,才能使調(diào)色觀察窗的影像完美復(fù)現(xiàn)。