2014年1月22日 星期三

數位時代應該了解的基礎色彩學

數位時代對映的當然是底片時代,基本上兩者之間大部分的理論沒有改變,比方說:黑白給你中性、紅黃給予溫暖、藍紫給予冷或乾淨的聯想...等等。那麼不同的地方是什麼呢?
圖片來源:moviemail.com



底片的影像形成,是透過膠卷上一層或多層金屬化學成分,受到光的照射而產生變化所產生。因此在國際上,稱這種模式為 Photo-Chemical。最早底片上所使用的溴化銀,對於光線非常敏感,受到微量的光線照射就會結晶變黑,經過化學顯影、定影、沖洗,原本平整的曝光面,因光學作用產生結晶,經過沖印的程序將結晶剝離,於是我們有了黑白影像。簡單的來說,影像經過光學鏡頭在底片上的化學金屬上,燒出了一個圖像。
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光線中是什麼成分讓底片產生變化?答案就是光子,而我們所在的地球,人類可見光之中的光子有的跑很快,有的比較慢,其中比較接近紫外線(UV)的可見光,它的光波短、頻率較高。而比較接近紅外線(IR)的可見光波長較長、頻率比較低。另外,在不可見光的部份,X 光會破壞底片上的影像,就是因為他的強度與光波,已經超越底片上面的化學物品所能承受。

當我們明白底片的工作原理,就懂得為什麼在使用底片拍攝的時候,非常注重的幾個方面的訓練。ISO / ASA 代表底片對於光線反應的敏感度,片門開角度或快門時間,濾色片對於光子的阻隔...等等。

數位攝影絕大部分科學基礎是來自於底片,只是對光子產生反應從化學改成了電子。兩者性質上差別,造成幾個工作原理的改變:

  • ISO /ASA 值:電子攝影對於光子的反應成為一種訊號,而不再是化學成分的結晶,不需要調整化學成分來改變對光子的敏感度。同時因為 RAW 檔的工作方式,數位攝影機可以取得更多的曝光調整空間。RAW 是感光元件所產生的數據檔案,在拍攝完成之後,還有調整的空間。因此對於複雜、多變的拍片環境,愈多的容錯空間絕對是一項優勢。電子攝影在 RAW 工作環境,ISO /ASA 值成為「曝光範圍」的概念,攝影時必須要了解 RAW 在拍攝完成後的調整空間。不過拍攝 JPG 或媒體檔時,兩者的差異並不大。
  • 數位攝影的顏色產生是與底片完全不同的,電子攝影靠的是 Bayering(取名來自發明人 Bayer 博士),將感光元件上每一個光感顆粒,將 RGB 三原色分析成為不同的數值。
    圖片來源:philipperos.com
  • 數位取樣模式:數位感光元件將光子轉變成數位檔案時,必須要以數學方式將數據儲存為數據檔案。有關數位取樣,請參考數位取樣文章。數位攝影機等級很多,越高級的攝影機所具備的運算能力越強。低階的攝影機或者是 HDSLR 則無法提供強大的運算能力,因此必須要降低檔案取樣能力,也因此我們可以看到 4:4:4、4:2:2、4:1:1、4:2:0...等等不同的取樣。數位取樣越高、檔案越大,後製之前一定要詳細規劃,才能保證工作順暢。
    圖片來源:lea.hamradio.si
  • Bit Depth:數位攝影機在數位取樣時,它所採用的運算基礎就跟電腦一樣,所採用的最小單元,就是位元(Bit)。越高階的攝影機,採用的位元組越高。舉例來說:Red Epic 最高為 12~16-bit,Arri Alexa 則為 12-bit。越高的位元組,所產生的檔案越細緻,同樣檔案也會越大。HDSLR 通常都是以 8-bit 為主,已經可以產生非常高的畫質,足以應付目前 SD 或者是 HD 的播放條件。
    8-bit = 每個色彩頻道有 2 的 8 次方色階,R - 256、G - 256、B - 256。
    10-bit = 2 的 10 次方色階,R - 1024、G - 1024、B - 1024。
    12-bit = 2 的 12 次方色階,R - 4096、G - 4096、B - 4096。
  • 進入後期製作「色域」就顯得格外重要,下圖可以看出 sRGB 其實比 CIE 小了非常多。

圖片來源:wikimedia.org
HD 所使用的 ITU-R 709 比 sRGB 的範圍更小,因此一般的數位攝影機多已符合使用,製作電影則建議盡量使用 CIE 色域來工作。


2 意見:

dion Lin 提到...

我們所在的地球,人類可見光之中的光子有的跑很快,有的比較慢,其中最快的就是紫外線(UV),它的光波短、頻率較高。而紅外線(IR)波長較長、頻率比較低。

紫外線和紅外線都是不可見光。外的意思就是看不見的意思。

Eric Chen 提到...

Dion Lin:

謝謝你的指正,你說的沒錯,我來修改一下好了。