视频颜色理论

本文来自“The Broadcast Knowledge”的演讲，主题是“视频颜色理论”，演讲者是Korro电影公司所有者兼创意总监Ollie Kenchington。

了解颜色在广播链中的记录和处理方式对于确保其安全通过至关重要。虽然有很多人在广播链中的一部分工作，但是他们不会接触颜色的相关技术概念，纯粹是为了运输，但事实是，如果不知道如何处理颜色，就不可能对信号进行任何技术验证，除了“看起来很好！”这样的主观判断。如果不知道正确显示需要涉及的内容，或者它的传输方式，就无法进行技术验证。

Ollie Kenchington在CPV公共教室里介绍讲解了这门关于颜色的教程，该教程从最基本的内容开始，最后进行了四个案例研究。他从简单地谈论颜色如何混合在一起开始。Ollie解释了涂料世界之间的区别，在涂料世界中，混合在一起是减去颜色的行为，而在混合光的世界中则是将颜色加在一起。虽然这看起来有些古怪，但在混合两种颜色产生的第三种颜色方面却产生了深远的差异。涂料世界的颜料看起来像那样，因为它们只反映看到的颜色。它们根本无法反映其他颜色。这就是为什么它们被称为减法的原因。向纯红色的物体上照射蓝光，将只看到黑色，因为没有红色光可以反射回来。但是灯光不是这样，它们只会发出能看到的光。因此，将红色和蓝色的光混合会产生品红色。这就是所谓的加色混合，color.adobe.com网站可以让大家发现新的颜色调色板。

色轮是议程的下一个项目，Ollie解释说，该色轮可以让大家谈论颜色的幅度——颜色与圆心的距离——以及定义颜色本身的角度。但是，尽管描述文档中的颜色非常重要，但更重要的是理解人类是如何看待颜色的。Ollie提出了杆和锥体在眼睛中的工作方式。有一个中心区域，可以看到最好的细节，并具有大多数视锥细胞。视锥细胞是帮助看到颜色的细胞。大脑掩盖了没有太多视锥细胞的事实，大脑根据看到的以及对当前环境的了解对颜色进行插值。奥利解释说，在我们的周边视力中每个人都是色盲，但大脑通过对你所看到的东西的了解来弥补这一切。总体而言，在人眼中，对蓝色的敏感度远远低于对绿色、对红色的敏感度。这是因为从进化的角度来看，通过蓝色看到细节所获得的重要信息要比绿色（植物的颜色）少得多。当然，红色有助于理解绿色和棕色的碎片，它们都是植物固有的颜色。Ollie解释说，这样做的结果是，当处理光时，必须以一种考虑到人类对不同波长的敏感性不同的方式来进行处理。这意味着可以将三个矩形分别显示为红色，绿色和蓝色，将它们视为相似的亮度，然后将蓝色的强度降低89％，红色的强度降低70％，绿色的强度降低41%。当他们加在一起时，会显示正确的灰度亮度。

CIE 1931色彩空间是下一个话题。CIE 1931色彩空间显示了人眼可以看到的所有颜色。Ollie通过将其叠加在图表上来演示ITU-R Rec.709建议书——广播中最著名，使用最广泛的色彩空间，其只能覆盖人眼所见的35％。这使得UHD和“更好的像素”（覆盖率为75%）的倡导者呼吁使用Rec 2020。

接下来，Ollie主要谈论重点是获取颜色的问题，相机中的CMOS芯片本质是单色的。由于CMOS传感器的每个像素仅记录其接收到的光子数量，因此它本质上是单色的。因此，为了显示颜色，需要在前面放置一个拜耳彩色滤光片阵列。本质上，这描述了这些像素之上的红色，蓝色和绿色滤镜的图案。设置好滤镜后，就知道从一个给定的像素读取的值仅表示单一颜色。如果在传感器上的像素范围内设置红、蓝、绿三色滤镜，则可以重建传入场景的颜色。

然后，Ollie开始谈论减少颜色所占用资源。我们可以从源头上做到这一点，只录制8位，而不是10位的颜色，但Ollie展示了一个明显不好看的地方：通常8位的视频会让我们在日落、肤色或类似微妙环境下失望。相同的原理推动了有关10位和12位HDR的讨论。由于PQ是为12位视频构建的，但HLG期望在未来几年中实际的实时生产工作流为10位，因此在我们看到PQ的12位优势是否真的在电影院之外发挥出来之前，还有很多事情要做。Ollie还解释了颜色子采样，进行了一个全面的解释，不仅详细说明了4：4：4和4：2：2，还介绍了不太常见的例子。

下一节介绍了“示波器”，也称为“波形监视器” 。Ollie从直方图开始讲解，该直方图显示了照片有多少是具有某固定亮度的，从而有助于了解图片的整体曝光程度。对于直方图，水平轴显示亮度，左侧为黑色，右侧为白色。波形在水平方向上显示亮度，然后x轴显示图片中某种亮度的位置。这允许将亮度值与场景中的对象直接关联。可以通过luma信号或单独的RGB来实现，这样就可以理解该区域的颜色。

然后，Ollie继续讨论了平衡对比度的问题，着眼于提升黑点，伽玛（影响中央），增益（改变白点）以及将其与阴影，中心和高光混合。然后，他谈论了周围环境如何影响您感知到的图片亮度，并在不同的周围环境中用大盒子展示它。Ollie将此作为演示文稿中幻灯片的一部分进行了非常有效的演示，并讨论了控制此问题的标准的必要性。在评分时，他讨论了不同类型的工作屏幕应设置的不同伽马射线，并讨论了标准，即周围房间的环境光应为显示纯白色屏幕的亮度的10%左右。

演讲的最后一部分介绍了节目和电影的案例研究，探讨了他们如何使用色彩，饱和度，服装和灯光来增强和支持所讲述的故事。这种是需要将色彩视为叙事元素。可以从衣橱和照明中了解和理解的东西。关于色彩和渐变的讨论应该在拍摄过程的早期就开始，Ollie指出的要点是，这不是一个花费很大的对话，但在制作初期它对项目成本和结果的影响来说是无价的。

附上演讲视频：