Gamma校正

又到了快樂的教學時光。

在這篇文章中，你可以學到：

1. Gamma校正的歷史。
2. 直線工作流程(Linear Workflow)。
3. 簡單到不行的色彩管理與模擬。
4. 簡單到不行的Lumetri Color調色。(請確保AE的版本為CC 2015.3以上)
5. 簡單幾句的調色概念。
6. 本次教學的專案檔，可供選擇下載。
7. 沒了。

這是個基礎可是很重要的東西。

就像…平面設計常注意的RGB和CMYK外還有色彩描述檔。

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因為Gamma校正有點小複雜，所以用水平線分隔一下。這邊也沒辦法將Gamma相關的知識全部講述，所以只挑校正的重點。

※貼心提醒：如果不想閱讀以下內容，可往下尋找下一條水平線，會有結論在那邊，然後繼續教學內容。

Gamma校正的起源：人眼的韋伯‧費希納定律

因為我們相機、攝影機等硬體拍攝出來的畫面(最後的結果)都不是正確的明暗──意思是…我們人眼看到的都不是正確的明暗囉？

對呀，我們人眼看到的都不是正確的明暗，人眼會自動將暗部提高：

1. 人眼對灰度的變化比對色調的變化來的敏銳。

2. 人眼對於黑暗中的細節比對於明亮中的細節來的敏銳。

這關係於韋伯‧費希納定律。

舉個例子：

在一個暗室內有一盞燈，點開它，你會覺得很亮，因為本身房間已經是暗的，單獨一盞燈的刺激就非常明顯；假如這次直接點開50盞燈，又額外多點一盞燈，你根本不知道又多點了一盞燈，但實際上，如果每一盞燈的能量單位都是1，房間內確實有了51能量，可是你察覺不出來，甚至你覺得你感受到的亮度等同於一起開30盞燈而已，其它多開的21盞燈你根本感覺不出來。

也就是說，同時點開50盞燈，已經超出了人眼的刺激強度標準，超過這個閾值的其它刺激，人眼都無法察覺到。

韋伯定律對於人眼來說就是：當外部的刺激已經很大時，你需要有更大的額外刺激，才能讓人眼察覺到，反之，當外部刺激很小，也就只需要一點額外的刺激就能讓人眼察覺到。

拿到畫面上來說就是：當暗部分配較多時，人眼會更能受到光度、灰度的刺激，因此暗部區域被提高，增加細節；如果看到的畫面本身就很亮，對暗部的刺激就不明顯，就算又暗了一點點，人眼可能也沒什麼發覺。

(圖片來源：http://www.colormancer.com)

(圖片來源：http://www.colormancer.com)

上面兩張圖的中間方格／照片，都是一樣的亮度，但是置於不同暗度的背景上，人眼在較暗的畫面內會提高亮度，因此會覺得左邊的方格／照片比右邊的還要亮。

這也不僅僅是人眼視覺、物理上的，也是心理上的，比如：

你現在身上只有1000元，結果被偷了500元，你會覺得損失很嚴重；又假如你身上有一億元，結果被偷了500元，你可能就會覺得沒什麼。實際上，你都是損失了500元。

你舉著50公斤的重物，在上面多增加了1公斤，你可能不會覺得又重了多少。

諸如此類。

從上面的舉例來說，就能知道人眼對於明暗分布不是線性的，如果是線性的，暗室內只點開一盞燈，你應該只會覺得微弱的光亮，抑或是50盞燈又點開一盞燈，你會發覺確確實實的多了一盞燈的亮度。

所以硬體為了讓畫面符合我們人眼看到的畫面，會進行補償。Gamma校正的存在就是為了符合人眼視覺的特性。

如果不進行Gamma校正，硬體擷取到的電子數據──你看到的照片、影片，就會包含我們人眼平時就無法注意到的差異；就像是現實的世界比我們看到的更黑，但我們根本不知道現實世界中是那麼的黑。我們會反而覺得這種「自然」是「不自然」的。

但這是基於人眼和顯示器的關係，還有很重要的一環是：攝影器。Gamma校正的出現完全環繞在人眼、攝影器和顯示器三者方面。

如果沒有進行補償，我的影片在真實世界裡應該會是這個樣子。

而我眼睛所看到的趨近於：

CRT顯示器和Gamma的關係

當時CRT是幾乎唯一的顯示器(就是那種方形厚重的螢幕)，它的響應曲線──即輸出亮度(I)和輸入電壓(V)的非線性關係為下圖：

(圖片來源：https://www.thebroadcastbridge.com)

理想的情況是中間藍線，也就是I=kV。但實際上的情形是接近 I=k乘以V的gamma次方。

關於CRT，早期電視內部只有一個陰極射線管，輸入電壓就能讓它射出電子，打在螢幕上發亮，產生黑白畫面(沒有被電子打到的地方就是黑的)。(彩色的CRT則有RGB三隻射線管)

問題來了，假設給予1數值的電壓，能夠得到1的亮度，給予0的電壓就是0的亮度，那是不是給予0.5的電壓就能得到剛好0.5、中間灰的亮度？

結果並不然，如上圖所示，輸入更多的電壓並不會有同等級的亮度。

輸出亮度和輸入電壓關係類似指數函數，都是非線性的指數函數；CRT的曲線(output = input ^ gamma)接近Gamma 2.5(約2.35~2.5)，剛好和人眼的2.2差不多。

Gamma 2.2哪來的？

我們又是怎麼知道人眼對螢幕的Gamma是2.2？

Ans：「不斷的測試」。模擬用戶環境測試不同的明暗，紀錄我們覺得順眼的畫面，得出Gamma 2.2。這個正好接近CRT的Gamma 2.35~2.5。

直到1996年，微軟和惠普基於此發布了sRGB標準，建議8位元圖像的標準是Gamma 2.2，之後的顯示器也配合這個標準，也是為什麼sRGB如此廣泛的原因。

那怎麼測試？

很簡單，我們會有需要GAMMA校正，全都是因為攝影器材、顯示器的出現，所以我們只要利用真實的色彩──學過平面設計、美術應該都知道畫過的那種灰階色階，準備好那樣的色階表，用攝影機拍攝，放到顯示器上顯示，就能得出這些灰階的反射率。

例如拍攝50%中間灰的色卡，在CTR顯示器上顯示卻接近18%灰的色卡，那為了讓顯示器上的畫面近乎人眼所看到的，科學家得出的結果為Gamma 0.4545左右。所以要讓拍攝的畫面符合我們人眼真實看到的畫面，就必須為Gamma 0.4545（1/2.2），Gamma 2.2的反函數，所以微軟和惠普才建議Gamma為2.2。

所以還原？

首先，要先知道一件事，Gamma是一個專業術語，韋伯‧費希納定律的公式也不能得出Gamma校正的算法，而是史帝文斯提出的：冪(ㄇ一ˋ)定律。簡化上述的公式為：輸入值=輸出值的Gamma次方，亦即f(x) = x^γ。

所以，人眼的Gamma是0.4545、相機為了讓拍出來的畫面符合人眼的畫面，所以會自帶Gamma 0.4545，而這個數值剛好被螢幕的Gamma 2.2 (由CRT顯示器的Gamma 2.35~2.5延伸而來) 平衡為Gamma 1.0的線性，符合真實世界的畫面。

而這也是相機、顯示器、人眼的Gamma校正流程。

早期蘋果螢幕gamma是1.8，所以一般螢幕和蘋果螢幕比較就會有明顯的色差，而蘋果認為較暗的畫面能有較多的細節，會讓螢幕畫面更好看。

許多不同的攝影器也會有各自不同的Gamma校正。

不過，雖然最終還原呈現在螢幕上，但我們在看螢幕時有很多狀況，例如在室內、辦公室、電影院，所以很多時候或不同環境下的螢幕，gamma校正後的數值可能都會有些微不同。畢竟這個校正只是要讓我們覺得畫面順眼而已，所以不同的情況下我們也可以調整到我們覺得順眼的畫面囉。

※EXR、32 bit或高動態影像HDR就不會有這樣的校正問題。

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回到AE內：

我們匯入素材，這邊有兩個影片，把其中一隻扔進COMP：(另一支影片為Log，可能會在下次的教學中出現)

這邊在專案介面單點一下該影片檔：

會發現資訊下方有個Profile：HDTV (Rec. 709)，已經被嵌入在檔案內。

我們在專案介面點選它右鍵的這個設定：

裡面的色彩管理：

會發現已經被嵌入了Rec. 709，就跟剛才在資訊那邊看到的一樣。

我們在到專案設定這邊：

色彩設定如下：

Linearize Working Space設定會以線性方式去計算，色彩控制上比較安全。

如果你在進行合成，會發現合成的物件明暗會有不一樣的計算。

那因為檔案本身就帶Rec.709，所以空間改為Rec.709也不會有什麼變動。(要按下OK才會更新畫面)

我這邊還是選擇sRGB，反正也沒轉換需求。

若沒有色彩描述檔，預設也會是sRGB，因為螢幕本身就……((小聲

若是在製作較高規格的影片，如廣告、連續劇、電影，色彩管理就會是一件很重要的事，不過到時就會用Nuke了而不會是AE…

色彩管理若在第一步就錯了，而你也還未即時發現，那只能說完蛋囉～整個白做囉～都砍掉囉～

所以色彩設定最先確定好，一直到調色完都盡量別去更動。

不過若你處理的素材是單眼拍攝的畫面，如MP4、MOV格式，那可能並沒有嵌入檔、色彩管理的問題，頂多深度夠，讓你能做更多調整。

如果是手機拍攝的…目前來看，似乎不用做什麼處理，直接進行調色即可。

可以用播放器開啟影片來比較一下，我們按住ALT在專案介面中雙擊兩下該影片素材就可以播放器方式開啟：

看起來差不多。

那這個又是什麼？

就是要不要使用色彩管理。

底下則是可以模擬其它的輸出模式：

可以模擬畫面在某些顯示器上顯示的結果。

因為只是模擬，並不會影響實際的畫面，而專案設定那邊則會影響實際的畫面。

那不管它，我們來調整畫面的色彩吧！

這邊我使用Lumetri Color效果：

如果你沒有這個效果，請更新至CC 2015.3版本以上。

以下調色的流程都按照Lumetri Color的安排。

在這裡，有個基本的校正，

可以控制白平衡、色調等。

上方有個Input LUT，LUT是顏色查找表，用來銜接不同顯示器的一種調校系統，也能藉由它來快速調色。

那這邊數值我先調成這樣：

預想結果是要呈現一點聖誕節又有點夢幻的氣氛，先提高對比，增加高光和陰影的色調，壓低白色區域，本身就滿飽和地所以不用動什麼飽和度，看看後續會變得怎樣吧！

來到下個階段：

look則是底片風格，或一些其它的風格化。而LUT主要是用於轉換不同鏡頭、色彩空間。

一樣，我這邊也不選擇。

稍微提高了彩度，

然後將陰影和高光的色調分別增加一些藍與紅色。

在明亮的場景內，我的習慣是不會讓畫面中有絕對黑出現：

這邊用錨點代替游標，因為截圖截不到游標。你可以看到在資訊面板上，它的RGB為7、4、4，近乎絕對黑。在8位元的話就真的是0、0、0了。

當然也要依據畫面來考量。

曲線的部分則是將中低區域的亮度提高，包含紅色與綠色，藍色則是中間區域調高。

色環部分則是將陰影的亮度調高、增加些微藍色調，中間值降低，高光拉高、增加一些紅色調。

假如我是可什麼可樂的公司，想要讓飲料產品更凸顯一點，我可以利用HSL Secondary來進行二級調色：

補充：H是色相、S是飽和度、L是亮度。

設定一個基本顏色，增加一個範圍，remove color移除多餘的色彩，不過這邊沒什麼多餘的，就沒選擇。

Show Mask可以只顯示你Key出來的範圍。

對Key出來的區域調色：

Vignette可以增加暗角、暈影：

回去調整每個流程，修正一些不太自然的地方：

你也可以將專案色彩深度改為32 bpc，然後開啟高動態範圍(HDR)來調色，如果你的素材是HDR的話：

雖然畫面色彩更自然，但會發現色彩有了些錯誤(例如雪碧罐子上的藍色區域有了些硬塊)，畢竟這支素材並不是32位元深度。

如果是HDR模式，你會發現每個類別(除了暗角)都多了HDR的控制項目：

例如色環就多了HDR Specular。

這邊我又再加入光暈效果：

然後將強度降為0.1：

用意是平衡畫面明暗區域的調性。

這邊加入一個video copilot給的Aspect Ratio Letterbox預設，可以快速加入畫面長寬比的裁切框：

因電影常拍攝或裁切為這樣的比例，2.39比1(進為整數2.40)，感覺比較有電影的感覺。

AK大神給的預設有1.85、16-9、2.40三種裁切比。

給人一種「好像很膩害ㄋㄟ」的感覺。

其實不然。

尤其是你發現字幕還是古早味的黃色黑框字時：

又回去做了點修正：

成品：

如果很不幸的，你的版本沒有Lumetri Color，那也沒關係，

你可以使用曲線、色階、色相等效果來控制。

曲線管理RGB、R、G、B和Alpha。

最右上角控制最亮的區域，最左下角控制最暗的區域，曲線的中央位置為中間亮度(中間灰)；所以如果要將畫面暗的地方提高亮度，就是將曲線的左下區域往上、右拉動。

可以自己拉動曲線觀察畫面的變化。

色階控制畫面亮度的階級，可以看見各階明暗的分布範圍。點一下色階分布圖可以切換成RGB分布。

基本上，由於Gamma校正的緣故，Gamma值是最不該去動的項目，或是最後才去更動的項目；如果是要合成進來的外部素材，那也許可以直接更動Gamma。所以正式的調色不會隨意更動Gamma。

所以流程上會看情況增加飽和度、對比；我們預想拍攝的畫面就是最和諧的情況下，最能接受變動的就是飽和和對比。

直到整體畫面的明暗確定後，再調整暗部、高光的強度和色調(一般來說中間調我不怎麼去動它)，有一些物件本身的色彩被明顯改變的，在去做二級調色，針對那些區域做修正，然後再平衡畫面的色調。

※12/27. 21:00 新增小補充：

教學內的數值不是絕對的。
調的依據是先調整整體畫面的明暗、曝光、對比，不要有過度曝光或過暗的現象，這個動作是讓畫面有正確的色彩和亮度，這時才是讓畫面有冷暖風格，例如讓陰影多一點藍。
整體的畫面控制稱一級調色，如果這階段的調色變動到一些該維持物件原本顏色的話，例如天空、人的膚色被更動到，那就要進行二級調色。
二級調色就是針對特徵區域(而非整體畫面)來調色。

那麼在這裡我會建議每個人依據已經拍攝出來的畫面色彩去做控制，不要任意加上自己想要的感覺，例如強迫讓畫面看起來藍藍的或綠綠的(像電影那樣的感覺)，因為各位的設備硬體大多無法保留足夠的資訊(我是說對初學者來說，應該不會一開始就用到很好的攝影器材吧…)，加上前製沒有打光；調色本來就是依據原有的畫面做控制，而不是強制加上你所想要的色彩，那只會破壞畫面。

所以，還是要看你所拍攝的畫面來進行調色。

而使用Lumetri Color的話也可以直接照著它的流程往下跑。

至於你如果使用達文西或Nuke，就會發現AE調色的些微不同。例如NUKE使用的是Lift、Offset、Gamma、Gain，AE用的是Shadows、Midtones、Highlights，那是因為不同的數學運算方式，不同的線性、曲線做色彩控制，能控制的色彩範圍也不同。個人認為，達文西和Nuke的色彩管理會比AE來的好。

一般我們拍攝的影片若不是log、Rec 709或RAW，一般的sRGB也就不會有太嚴謹的流程……只要秉持陰影、中間調、高光的個屬性去調色即可。

原始素材也常會轉檔成EXR格式，以方便調色。

如果對此次調色教學還不熟悉，可以下載本次教學的專案檔學習歐！：

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那這次的教學就到這了～

我們下次見！

((下次好像就跨年了啊…