色彩空間對(duì)影視后期制作的影響實(shí)驗(yàn)分析

曾祥民，王 健，孫若男

（遼寧師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116081）

色彩空間對(duì)影視后期制作的影響實(shí)驗(yàn)分析

曾祥民，王 健，孫若男

（遼寧師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116081）

色彩空間設(shè)置對(duì)畫面質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生影響。文章主要針對(duì)項(xiàng)目設(shè)置、素材導(dǎo)入和成品輸出環(huán)節(jié)色彩空間設(shè)置對(duì)畫面的影響做實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得出測(cè)試圖表，匯總出測(cè)試結(jié)果，分析出色彩空間對(duì)影視后期制作環(huán)節(jié)的影響，指出項(xiàng)目設(shè)置、素材導(dǎo)入和成品輸出環(huán)節(jié)色彩空間設(shè)置的錯(cuò)誤搭配方案，總結(jié)出可優(yōu)化制作流程、提高制作質(zhì)量的科學(xué)合理的色彩空間設(shè)置方案。

色彩空間；影視；后期制作

一、引言

色彩空間又稱為色彩工作空間或工作空間，指在不同的色彩模式或色彩模型下，處理色彩數(shù)據(jù)及關(guān)系的一種軟件算法或者管理模式［1］。色彩學(xué)中，人們建立了多種色彩模型，用坐標(biāo)來定義色彩范圍，即色彩空間［2］。

影視后期制作過程中，項(xiàng)目設(shè)置、素材導(dǎo)入和成品輸出環(huán)節(jié)都涉及到色彩空間的設(shè)置。這些設(shè)置的不同組合對(duì)影視后期制作會(huì)產(chǎn)生哪些影響？某些組合會(huì)不會(huì)影響影視后期制作的質(zhì)量？如何組合才能優(yōu)化制作流程？帶著這些疑問，本文采用Avid Media Composer軟件，用實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)色彩空間設(shè)置做了測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果作了綜合分析，目的是明確色彩空間設(shè)置對(duì)影視后期制作的影響，優(yōu)化制作流程，提高影視制作質(zhì)量。

二、導(dǎo)入、輸出設(shè)置測(cè)試

在導(dǎo)入素材時(shí)，色彩空間有兩種映射方式：“計(jì)算機(jī)級(jí)別的RGB（0-255）”和“601SD或709HD（16-235）”，這兩種色彩空間的亮度范圍有明顯的區(qū)別。在輸出成品時(shí)，有兩種色彩空間可供選擇：“RGB”和“601/709”。在導(dǎo)入和輸出時(shí)，素材的編碼方式和數(shù)據(jù)率會(huì)對(duì)畫面的色彩造成很大的影響，因此在測(cè)試時(shí)，只測(cè)試色彩空間對(duì)亮度的影響。

為了直觀地展示導(dǎo)入時(shí)色彩空間設(shè)置對(duì)素材亮度的影響，本人用Photoshop制作了一個(gè)亮度測(cè)試圖，如圖1所示。該測(cè)試圖中由左至右亮度值逐漸升高（0-255）。

圖1 亮度測(cè)試圖

（一）色彩空間為YCbCr的純高清項(xiàng)目

1.以“601SD或709HD（16-235）”模式導(dǎo)入

將亮度測(cè)試圖以“601SD或709HD（16-235）”模式導(dǎo)入，并將其添加到序列中，此時(shí)的素材亮度范圍是0-255，如圖2所示。將該素材以“RGB”選項(xiàng)輸出，測(cè)試輸出成品的亮度范圍，如圖3所示。將該素材以“601/709”選項(xiàng)輸出，測(cè)試輸出成品的亮度范圍，如圖4所示。

圖2 導(dǎo)入后的亮度分布

圖3　以“RGB”選項(xiàng)輸出

圖4　以“601/709”選項(xiàng)輸出

2.以“計(jì)算機(jī)級(jí)別的RGB（0-255）”模式導(dǎo)入

將亮度測(cè)試圖以“計(jì)算機(jī)級(jí)別的RGB（0-255）”模式導(dǎo)入，并將其添加到序列中，此時(shí)的素材亮度范圍是16-235，如圖5所示。將該素材以“RGB”選項(xiàng)輸出，測(cè)試輸出成品的亮度范圍，如圖6所示。將該素材以“601/709”選項(xiàng)輸出，測(cè)試輸出成品的亮度范圍，如圖7所示。

圖5　輸出前的亮度分布

圖6　以“RGB”選項(xiàng)輸出

圖7　以“601/709”選項(xiàng)輸出

（二）色彩空間為RGB的純高清項(xiàng)目

1.以“601SD或709HD（16-235）”模式導(dǎo)入

將亮度測(cè)試圖以“601SD或709HD（16-235）”模式導(dǎo)入，并將其添加到序列中，此時(shí)的素材亮度范圍是0-255，如圖8所示。將該素材以“RGB”選項(xiàng)輸出，測(cè)試輸出成品的亮度范圍，如圖9所示。將該素材以“601/709”選項(xiàng)輸出，測(cè)試輸出成品的亮度范圍，如圖10所示。

圖8　輸出前的亮度分布

圖9　以“RGB”選項(xiàng)輸出

圖10　以“601/709”選項(xiàng)輸出

2.以“計(jì)算機(jī)級(jí)別的RGB（0-255）”模式導(dǎo)入

將亮度測(cè)試圖以“計(jì)算機(jī)級(jí)別的RGB（0-255）”模式導(dǎo)入，并將其添加到序列中，此時(shí)的素材亮度范圍是16-235，如圖11所示。將該素材以“RGB”選項(xiàng)輸出，測(cè)試輸出成品的亮度范圍，如圖12所示。將該素材以“601/709”選項(xiàng)輸出，測(cè)試輸出成品的亮度范圍，如圖13所示。

圖11　輸出前的亮度分布

圖12　以“RGB”選項(xiàng)輸出

圖13　以“601/709”選項(xiàng)輸出

（三）測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)

經(jīng)過以上測(cè)試，結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表1所示：

表1　導(dǎo)入、輸出測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

三、項(xiàng)目設(shè)置測(cè)試

用較低的數(shù)據(jù)量保證高質(zhì)量的畫面制作一直是影視制作技術(shù)追求的目標(biāo)。色彩空間對(duì)制作環(huán)節(jié)的影響主要體現(xiàn)在素材的數(shù)據(jù)量和畫面質(zhì)量上。在新建項(xiàng)目時(shí)，有兩種色彩空間模式：RGB和YCbCr。為了弄清楚這兩種色彩空間哪一種數(shù)據(jù)量更小，哪種可以保留更多地畫面細(xì)節(jié)信息，我們用一段摳像素材做測(cè)試。

（一）數(shù)據(jù)量測(cè)試

新建一個(gè)色彩空間為YCbCr的純高清項(xiàng)目。將一段摳像素材以“601SD或709HD（16-235）”選項(xiàng)，“1：110b MXF”格式導(dǎo)入（以“計(jì)算機(jī)級(jí)別的RGB”選項(xiàng)導(dǎo)入素材會(huì)影響畫面亮度，這里不做測(cè)試），該文件所占空間是4.06G。

新建一個(gè)色彩空間為RGB的純高清項(xiàng)目。將同一段摳像素材以“601SD或709HD（16-235）”選項(xiàng)，“1：1 10b MXF”格式導(dǎo)入，該文件所占空間是6.5G。

表2　數(shù)據(jù)量測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

從表2可以看出：同樣的素材，用同樣的格式導(dǎo)入，色彩空間為RGB的項(xiàng)目數(shù)據(jù)量比色彩空間為YCbCr的項(xiàng)目數(shù)據(jù)量大得多。

（二）畫面色彩信息測(cè)試

畫面包含的色彩信息越全，摳像的效果越好［3］。我們用摳像效果作為衡量畫面色彩信息多少的標(biāo)準(zhǔn)。摳像特技為“Spectra Matte”，摳像參數(shù)采用默認(rèn)參數(shù)設(shè)置。為了方便比較效果，兩種色彩空間的序列取同一幀、同一位置畫面，并顯示出Alpha通道。

當(dāng)畫面中主體頭發(fā)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)：色彩空間為RGB的純高清項(xiàng)目，摳像的Alpha通道，經(jīng)放大后如圖14所示；色彩空間為YCbCr的純高清項(xiàng)目，摳像的Alpha通道，經(jīng)放大后如圖15所示。查看邊緣的輪廓，可以發(fā)現(xiàn)，采用RGB色彩空間的項(xiàng)目Alpha通道更清晰，具有更多地細(xì)節(jié)。

圖14 RGB色彩空間通道放大

圖15 YCbCr色彩空間通道放大

當(dāng)畫面中主體頭發(fā)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)：色彩空間為RGB的純高清項(xiàng)目，摳像的Alpha通道，經(jīng)放大后如圖16所示；色彩空間為YCbCr的純高清項(xiàng)目，摳像的Alpha通道，經(jīng)放大后如圖17所示。查看邊緣的輪廓，發(fā)現(xiàn)采用RGB色彩空間項(xiàng)目的Alpha通道更清晰，具有更多地細(xì)節(jié)。兩者的差別比靜態(tài)時(shí)的更明顯。

圖16 RGB色彩空間通道放大

圖17 YCbCr色彩空間通道放大

四、結(jié)果分析

（一）項(xiàng)目的色彩空間設(shè)置對(duì)導(dǎo)入素材的亮度范圍不產(chǎn)生影響

導(dǎo)入時(shí)，影響素材亮度范圍的是導(dǎo)入設(shè)置，當(dāng)設(shè)置成“601SD或709HD（16-235）”選項(xiàng)導(dǎo)入時(shí)，素材的亮度范圍不變，當(dāng)設(shè)置成“計(jì)算機(jī)級(jí)別的RGB（0-255）”時(shí)，素材亮度發(fā)生改變。

（二）導(dǎo)入設(shè)置不僅影響素材亮度，還會(huì)影響素材的對(duì)比度

導(dǎo)入時(shí)，不管采用何種設(shè)置，亮度的變化都是均勻的。當(dāng)亮度范圍由0-255變?yōu)?6-235時(shí)，素材的對(duì)比度變小。導(dǎo)入時(shí)亮度范圍的變化，會(huì)影響素材的外觀。

（三）不管采用何種方式導(dǎo)入，高亮區(qū)和低暗區(qū)的細(xì)節(jié)都被保留

不管采用何種方式導(dǎo)入素材，亮度變化都是均勻的，即使對(duì)比度發(fā)生變化，高亮區(qū)和低暗區(qū)的細(xì)節(jié)也都被保留，為后續(xù)制作留有余地。

（四）以“計(jì)算機(jī)級(jí)別的RGB（0-255）”模式導(dǎo)入的素材，應(yīng)作亮度曲線調(diào)整

在剪輯時(shí)，以“計(jì)算機(jī)級(jí)別的RGB（0-255）”模式導(dǎo)入的素材，亮度范圍發(fā)生均勻變化，對(duì)比度發(fā)生改變，但依然保留高亮區(qū)和低暗區(qū)的細(xì)節(jié)，對(duì)這種素材做亮度曲線調(diào)整可恢復(fù)畫面的原貌。

（五）制作過程中，監(jiān)視器的色彩空間應(yīng)與最終成品色彩空間一致

不管素材以何種模式導(dǎo)入，保持監(jiān)視器的色彩空間與最終成品色彩空間一致，可實(shí)時(shí)監(jiān)視素材的亮度和對(duì)比度，確定畫面是否符合制作成品的需求。尤其是面對(duì)不同色彩空間的素材混編時(shí)，保持監(jiān)視器的色彩空間與最終成品色彩空間一致，可直觀地判斷出哪些素材的亮度和對(duì)比度需要調(diào)整。對(duì)畫面作出調(diào)整時(shí)，保持監(jiān)視器的色彩空間與最終成品色彩空間一致，可準(zhǔn)確地把握調(diào)整幅度，確保最終成品的畫面質(zhì)量。

（六）色彩空間的設(shè)置應(yīng)考慮最終成品的用途及制作的復(fù)雜度

1.高標(biāo)準(zhǔn)的視頻制作，復(fù)雜度高，有較多的特效畫面，最終多格式輸出，應(yīng)選擇色彩空間為“RGB”的項(xiàng)目，以“601SD或709HD（16-235）”選項(xiàng)導(dǎo)入。這樣可以始終保持素材的亮度范圍不發(fā)生改變，保留最多的色彩信息，應(yīng)對(duì)特效制作和多種格式輸出需求。這種設(shè)置的劣勢(shì)是對(duì)設(shè)備的存儲(chǔ)空間和運(yùn)行速度要求高。該種設(shè)置比較適合在高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備上的精細(xì)制作。

2.制作高清視頻節(jié)目可選擇色彩空間為“YCbCr”的項(xiàng)目。此種設(shè)置對(duì)設(shè)備要求不高，可保證制作效率和較高的畫面制作量，輸出時(shí)應(yīng)選擇“601/709”項(xiàng)設(shè)置。

（七）以“601/709”選項(xiàng)輸出，會(huì)保持項(xiàng)目中素材亮度范圍不變

從測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)中可以看出：無論什么類型的項(xiàng)目，只要以“601/709”選項(xiàng)輸出，都保持導(dǎo)入后的亮度范圍不發(fā)生變化。

（八）以“601SD或709HD（16-235）”模式導(dǎo)入，以“RGB”選項(xiàng)輸出，是制作的禁忌

無論剪輯、制作得有多完美，以“601SD或709HD （16-235）”模式導(dǎo)入，以“RGB”選項(xiàng)輸出，都會(huì)使輸出的畫面高亮區(qū)和低暗區(qū)的細(xì)節(jié)丟失，對(duì)比度發(fā)生變化，畫面質(zhì)量受到很大影響，這種色彩空間的設(shè)置方法是制作的禁忌。

（九）以“計(jì)算機(jī)級(jí)別的RGB（0-255）”模式導(dǎo)入，以“RGB”選項(xiàng)輸出，是不被推薦的設(shè)置

雖然此種設(shè)置會(huì)保證最終成品素材的亮度和對(duì)比度不發(fā)生變化，但在整個(gè)制作過程中，素材的亮度范圍和對(duì)比度都改變，不利于監(jiān)視和特效的制作，所以是不被推薦的設(shè)置。

［1］芶雁.色彩空間的應(yīng)用分析［J］.成都大學(xué)學(xué)報(bào)（社科版），2007，（4）:101-102.

［2］田浩.電影色彩管理白皮書［J］.時(shí)代漫游，2013，（5）:08-45.

［3］史蒂夫?賴特.視效合成進(jìn)階教程 ［M］.李銘譯.北京：世界圖書出版公司，2014.

TN948

A

1007-0125（2015）06-0154-03

曾祥民（1981-），男，滿族，研究生（碩士），實(shí)驗(yàn)師，主要從事影視制作技術(shù)方面的研究。