摄影机中的颜色

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来源：https://www.provideocoalition.com 翻译：Nan

首先要讨论的是颜色感知和学习如何分辨的基础知识。然后再浅谈一下如何用镜头创造颜色，以及其中的精妙之处。最后，作者会讲自己体会不同机器中看到的不同颜色特性，以及这点对大家工作的重要性。

学会观察 我读到一本书叫《瓦格纳颜色反应报告》。早在20世纪80年代，设计师卡尔顿·瓦格纳进行了多次实验，发现不同颜色的物体和环境对人类情绪的影响。最后，他总结出： •绿色能让短暂经停的空间感觉到舒适，比如酒店房间，但长时间下，它不能让人适意 •蓝色让人心绪平静，但会让房间产生冰冷感 •红色刺激肾上腺，并让人失去时间感 •黄色最能刺激脑活动，所以能引导人们走进走廊和大堂 •艺术家喜爱灰色 •来自较低社会经济水平的人喜欢明亮的原色，这就是为什么大多数快餐店标志使用红色，黄色和蓝色 •富人更喜欢淡色，尤其是各种绿色变体

据瓦格纳说，男人喜欢暖调红色，而女人喜欢冷调红色。当他乘飞机时，他会打一条冷调红色的领带，因为他认为这样可以更受女乘务员注意。

自然界中很少有原色。许多绿色植物实际上是暖调绿色或冷调绿色。蓝天通常是偏绿色调的蓝色，它并不完全是偏青色，但也不是纯净的原始蓝色。

把这些示例颜色放一起来给大家一个概念： 从上到下：暖调红色（RGB 255,50,0），红色（255,0,0）和冷调红色（255,0,50）。暖调红色更突出了一点，因为我们的眼睛对绿色敏感（我们大部分对明暗的感知也来自绿色），其次对红色敏感，所以给红色添加一点绿色会使它看起来更明亮。我们对蓝色最不敏感，所以觉得冷调红色显得不那么活泼。

从上到下：冷调蓝色（50,0,255），蓝色（0,0,255）和暖调蓝色（0,50,255）。几乎给任何颜色添加绿色都会使它看起来更明亮。对我的眼睛来说，偏绿色的蓝色对我来说这个蓝色看起来更像“蓝色”。人眼对光谱的青色部分（落在蓝色和绿色之间）的反应非常小，因此青色看上去出乎意料的舒服，就是因为人眼不能很好的分辨青色。当我们看到青色时，会分外待见。许多摄像机会给蓝调里添加一点绿色，就是为了让蓝色更显眼，看着更舒心。

从上到下：冷调绿色（0,255,100），绿色（0,255,0）和暖调绿色（100,255,0）。我得把红色和蓝色的量从50（以上）增加到100，因为50在显示器上不会产生什么变化（这是理论上校准好的颜色再现）。绿色是我们感知明度的一个重要部分。人们要加更多的红色或蓝色，才能达到一点绿色添加到红色里或蓝色里的那种色调偏移。

根据《瓦格纳颜色反应报告》，黄色是人眼感知最敏感的两种色调红色和绿色的混合物，它最耗费大脑的视觉处理能力，所以黄色很适合引起人的注意。

美国道路安全标志的例子，《瓦格纳颜色反应报告》说，黑色和黄色是天然的危险警告，这个标志的黄绿色能引起人们的注意，黄色和黑色的对比更具有深层的心理暗示。

摄像机如何通过数学辨认颜色 之所以指出这些细微的差异，是因为好的摄影机可以分辨出色相的细微区别，低端的机器做不到这点。这和色域有点关系，拿Rec709色域来说，色彩看起来很丰富，但是人的肉眼能识别的绿色它并不能都覆盖。而P3和Rec2020色域有丰富的饱和度信息；绿色色相，尤其是高光部分的细微差别也都在。

这是索尼F65的光谱响应曲线，Rec 2020也是这种应用。注意对比之下Rec 709色域多么小，还有色域之间的蓝色饱和度被加强了一点，红色则有了更大加强，绿色饱和度增强最多。色域越宽，色调就越饱和。

这个结果很大程度上是与摄像机的传感器能够识别多少颜色是有关。这是复杂的物理设计和数学相互作用的结果。 一个很好的例子是S-Gamut3和S-Gamut3.cine之间的区别。一些调色师不想通过LUTs来分级，而喜欢单独使用提升/伽玛/增益控制。S-Gamut3就不太能这样操作，因为相比Rec 709和P3，它会使原始绿色偏移。将绿色饱和度从SGamut3降低到更小的色域，导致色彩偏移，因为SGamut3的原始绿色与Rec 709的原始绿色不匹配。

S-Gamut3.cine的色域略有减少，但绿原色旋转到与Rec 709和P3看齐，所以当色域收缩时，绿色再现非常准确。因为所有三个色域的原始绿色都落在一条线上，一直延伸到白色。令人惊讶的是，这完全是由数学完成的。

索尼最初的广色域色彩空间SGamut有一些色彩失真问题，但已在SGamut3中得到修复。两者具有相同的色域，但不同的数字决定了色调如何呈现。

如图所示，对于普通人肉眼的视锥细胞可见颜色显示，“绿色”光和“红色”光的重叠范围很多：

人眼中的锥体细胞被标记为“短”，“中”和“长”，它们大致对应了蓝色，绿色和红色。

我们的眼睛能分辨很多红色和绿色之间的色调，这个图表告诉了我们答案：我们视网膜中的红色和绿色锥体细胞重叠很多。我们对明度的感知大约有70％来自绿色，剩下20％左右来自红色。这两个范围的组合构成了我们对明暗事物感知的90％。

绿色和蓝色之间的重叠较少，导致它们之间的色调也较少。在暖色调里，有红色，橘红色，橙色，橙黄色，黄色，青黄色，黄绿色和绿色。在冷色调里，我们有蓝色，冷调蓝色，冷调绿色和绿色。

可见光谱。蓝色，绿色和红色大致落在450nm，550nm和650nm。一则有趣的事实：上面CIE图中的紫色线常被称为“额外光谱”颜色，因为它们不被定义为具有特定波长的光，而是红色和蓝色的组合……但其中的一个例外是紫罗兰色的：在人类视觉的最底部，我们的红锥再次变得对蓝光敏感，我们感知到380nm和450nm之间的光为蓝紫色。

蓝色单独存在。绿色和红色之间的交叉点更少，而蓝色和红色之间也很少有交叉。蓝色和绿色的结合创造了一个相对有限的蓝调的绿色或绿调的蓝色，而红色和绿色结合会创造出范围宽广的暖调绿色，黄色，橙色，橙红色……。

机器试图模仿人眼对颜色的反应，滤波器通过正常的波长并交叉来模仿人眼中视锥对颜色的反应。遗憾的是，这一点几乎不可能实现。单传感器摄像机比色法受限于可用的红、绿、蓝色颜料的种类，它们将附着到传感器表面材料的种类，以及每种色调间存在多少光谱重叠。

这就是颜色校正矩阵的来源。这是一个很早就加进颜色创造链中的强大数学方程。矩阵的相互加减（通常是减去）色调，会使它们色彩更纯。矩阵不是从中减去实际的颜色，而是从其他颜色中减去每个颜色的“信号”。从某种程度上来说，矩阵是用数学来纯化颜色。

硅只能检测光而不能检测颜色。摄像机的处理器可以通过图像上的滤镜分辨颜色，这些滤镜都不完全是纯色的。例如，蓝色照片画幅上的滤镜总是带一点红色和绿色，而摄像机的处理器还将该光表达为蓝色。颜色校正矩阵可以用数学原理减去这种染色，这改善了摄像机再现纯色调的能力。例如，为了再现纯蓝色，矩阵可以从蓝色信号中减去红色和蓝色信号以消除影响，使纯蓝色看起来更饱和。

矩阵对每个颜色通道都执行这样的操作，同时它也是一种数学平衡动作：信号必须彼此相加和相减，以便创建尽可能纯的原色。因为这种操作增加了摄像机可以再现的颜色范围，并且扩展其色域，但从一个信号中减去过多的另一个信号就会增加噪点。每个颜色通道都有噪点：例如，如果我们从红色中减去很多蓝色通道的信号，蓝色信号中的噪点会在红色信号中留下“空洞”...这样就看起来很像噪点。

这就是摄像机色彩再现的最基本层面：红色、绿色和蓝色光传递到传感器，由此它们产生的信号混合或不混合，直到能准确的、漂亮的再现现实世界的颜色。这个过程是在红色、绿色和蓝色滤镜的纯度和推动信号的数学之间的交互行为。关键是透过红色，绿色或蓝色滤镜的光谱必须彼此重叠，使得次要颜色可以重现（例如，红色和绿色相交以产生黄色），而又不会重叠太多，以至于几乎不可能检测到纯色调，导致颜色严重的不饱和。

广色域的定义是非常纯的原色。因此传感器照片画幅上的滤镜必须更加强烈。据了解，这是索尼F5和F55灵敏度不同的原因：照片画幅是相同的大小，所以它们在相同的时间内收集到了相同数量的光子，但F55照片画幅上的滤镜色调更为饱和。这样减少了传递到传感器的光量，所以降低了摄像机的ISO，但它有助于摄像机的处理器创造纯色调又不引入大量噪点，并且增强了摄像机的色域。

如何造就摄像机特有的画面

在我最近观看的一个最新款低成本摄像机早期样带的视频演示中，我看到两个男子坐在一个咖啡馆喝咖啡的镜头。这是一个关于动态范围的演示，所以摄像机是在昏暗的咖啡馆里对着阳光明媚的街道拍摄的。这台摄像机捕捉了所有阴影和高光部分的细节，效果令人刮目相看，但我注意到一些奇怪的地方，就是有两辆停在对面街道的红色的汽车，它们是不同厂商的不同型号，但是完全相同的红色的色调。包括我看过一些惊艳的航拍日落镜头，落日的日光穿过云层，掠过城市，但是阳光的色调中没有太多的变化。它主要是偏黄调的红色，有一些偏红色调的黄色混合在其中。看着很漂亮，但它缺少了很多微妙的颜色。

我还看到一些很精彩的镜头，但我意识到它们是因为纹理而不是色调才惊艳的。有个拍摄一个人沿着铁轨走的镜头很有意思，因为火车轨道上铺设的砾石床被落叶的颜色打乱，而叶子和背景中摇摆的草丛是完全相同的色调。一个拍摄森林的短片显示，树木要么是黄色调的棕色要么是棕色调的黄色，没有别的了。这些都没能展示出色调之间微妙的差异。

这款摄像机是某系列最新产品，主打有比旧款更大的动态范围。我就在想：“他们是怎么做到增加动态范围，但最终会出现这样的只产生单色调的色彩呢？”我唯一能想到的是，画面上的滤镜不那么纯净，它有很多颜色重叠，这样每个画面在低照度的水平下可捕获大量的光，但会牺牲颜色的微妙变化。颜色矩阵以及LUT应用只能呈现大约八个固有色（红色，橙色，黄色，肤色，绿色，青色，蓝色，紫色），但固有色之间的色彩不太能表现。其实，那些中间色的颜色才是神奇所在。

红色 当松下SDX900和早期的Varicam系列出现时，他们由于复杂的颜色反应引起了巨大的反响。索尼摄像机往往会倾向于将紫色和青色作为同一种色调的蓝色，而松下摄像机大多则能将它们真实还原。索尼摄像机将红色再现为橙红色，而松下摄像机会呈现一个相当纯的红色，只有非常轻微的一点橙色。

索尼的红色现在是好多了，虽然仍有一点点偏黄色（橙色）。 Alexa的红色看起来有点冷色调。佳能的红色是偏橙色的。在C300（EOS标准）中有一个矩阵设置可正常渲染红色，但默认设置明显是将红色偏向黄色。据我所知，这种颜色可以将面部瑕疵（通常是红色）混合成肤色，有助于隐藏瑕疵。佳能以其美丽的肤色而闻名，这似乎是一例美化的颜色胜过准确的颜色的案例，至少对于那些喜欢“佳能色调”的人来说是这样的。

“佳能色调”的另一个方面是绿色里面有很多蓝色：任何用佳能摄像机拍摄绿色屏幕的人都知道拍出来会是一个青色的屏幕。我不知道人们为什么喜欢这一点，直到我拍了一个有很多人在草地上跑来跑去商业广告。EOS标准矩阵能正确的反应绿色，但这种绿色太强烈，使我的视线离开了人物。我试过另一个矩阵让草变成青色，让颜色不那么强烈，并创造了一个与暖肤色对比良好的效果。比起让演员相形见绌，弱化了草的颜色让演员的肤色更显眼，更引人注目。

重现正确的红色是比较困难的，似乎与传感器的红外截止滤光片的位置有很大关系。大多数传感器上使用的蓝色染料在光谱的红外部分有泄漏，因此如果红外截止波长不是足够低的蓝色画布，那么将在所有红色中看到蓝色。这似乎是早期红外摄像机的问题：红外截止如此之高，以至于有很多的蓝色和红色交叉，尤其是在钨丝灯下，这样几乎是不可能使两种颜色产生纯色的。这样导致了过度曝光的红色和其他颜色都不饱和，因为交叉过多的颜色永远不能创造真正的纯色。好处是，摄像机在钨丝灯下会更加敏感，因为通常有最多噪点的蓝色通道，被大量的红光“反照”，使其增加了它的曝光又减少了噪点。

新的Dragon肤调红外滤镜（俗称为“肤色OLPF”，红外截止滤光片通常是滤镜套装的一部分，但对分辨率没有影响）解决了这个问题，因为截止滤光片得足够低，才使得蓝色不再对红光起反应，因此可以使红色和蓝色看起来更纯粹。虽然摄像机反应较慢，但颜色明显更浓郁，更微妙。

这种低光红外滤光片似乎是以前的红外截止滤光片的新名字。如果将低光滤镜放在摄像机中，将摄像机内的矩阵设置为肤色，则图像将变为亮红色，因为肤色矩阵不会除掉所有低光滤镜通过的红光而去反射蓝色画面。

黄色 当索尼F5和F55首发的时候，我的一个朋友告诉我不要使用其中任何一个来拍摄日落。他说：“黄色太过了。”他是对的：黄色调超出了矢量显示器的范围而过于饱和。看来，红色和绿色这两种我们眼睛最为敏感的色调也没能被正确的调制。

这是索尼早期SGamut的问题。SGamut3 / SGamut3.cine又被拉回正常的黄色并恢复了其中的细微差别。SGamut展示日落的是黄色的，而SGamut3.cine的日落则包含了精妙的淡橙色和粉橙色调。

摄像机中没有任何物理性变化，新的画面只是因为数学上的调整，这让我很惊奇。摄像机的画面很大程度上与人的主观审美有关，这些观点与必要的数学就能来调控信号，并创造出所需的画面。

松下Varicam系列对于黄色的再现非常好，而大多数摄影机都会有一点偏绿色。黄色的肤色调很好看，而绿色的肤色调看起来就很病态，这是一个非常微妙的平衡。当我颜色有点偏向绿色时，我通常会加一点点品红色来把它调回来。

绿色 绿色是最强大的颜色。在任何扩展的色域中，绿色是最有用的色调。当拿Rec 709或Rec 2020比较P3时，红色和蓝色只获得一点饱和度的提升，而绿色却得到极大提升。

让我们回顾两个图表：

红色和绿色相交很多，而绿色和蓝色相交的很少。比起绿色和蓝色，有更多颜色可以混合绿色和红色，第一个图表可以告诉我们原理。

绿色可能是在摄像机中最难管理的色调。红色和蓝色主要与绿色重叠，而它们彼此之间又不太重叠，因为它们在光谱的两端。绿色虽然与两者重叠，却可以轻易的从红色和蓝色中减去信号而得到纯红色和蓝色，而纯绿色则需要从绿色中减去红色和蓝色信号。

每次我们从一个颜色通道中减去另一个，都会产生噪点。在饱和度和噪点之间，只有有限的可能让我们用数学去推演。重现纯绿色意味着要从绿色信号中减去很多红色和蓝色，因为它们大量与绿色重叠，而产生纯绿色要两倍的工作量。

我注意到很多低端摄像机表现暗绿色有困难。长久以来我把它称为“金属外观”是因为很难定义它，但我最近想出了用RGB颜色选择器处理低饱和度的视频，之后看发生了什么。

很多树叶是一种冷色调的偏蓝色调的绿色，看起来不饱和。好的摄像机仍然可以在阴影下区分绿色和蓝色，使叶子看起来有一些颜色。而低端的摄像机就不能，可能是因为它们的滤光器重叠太多，所以它们在低光照水平下不能区分绿色和蓝色，这些相同的叶子就会变成奇怪的金属灰色，而且基本上会变成黑白色。这在现实世界中也可见到，比如在树荫下的红木树叶看上去几乎像没有颜色，较差的摄像机就不能再现什么色彩了。

当我们迈向HDR和广色域电视的新奇世界时，我们必须密切关注我们的摄像机如何渲染绿色。一些摄像机可以将绿色饱和度表现到显示器色域的极限，而有些则不能。如果你的拍摄需要浓郁的绿色和黄色，而拍出来不能在HDR显示器上正确显示色彩的，说明你可能使用了错误的摄像机。

蓝色 蓝色似乎是一种总能正确表达的颜色。我从来没见过把原始的蓝表现的偏向洋红色或青色的摄像机。我看到摄像机会把绿色拍的偏向蓝色，并把它们渲染成更冷调的绿色，但蓝色几乎总是能很好的表现出来。

蓝色是在钨丝光下噪点最多的通道。硅对长波长的光最敏感，因为它们穿透硅到更深处并产生更强的电压，所以大多数传感器是“日光平衡”的，因为在日光下有大量的蓝光，所以这些照片画布获得了大量曝光。而钨丝灯光几乎没有蓝色，所以蓝色信号需要很多推助，最终会产生噪点。

让蓝色在钨丝光下更饱，而且会使一个有噪点的通道有更多的噪点，所以最好不要推的太过。而蓝色在日光下，噪点要就会少得多，所以蓝色可以更饱和。

青色 关于青色有奇怪的一点是，我们对它不是很敏感。让我们再次看看这个图表：

绿色和蓝色重叠的不是很多。我在测试摄像机时看到过：当对准彩色图表时，青色矢量在矢量示波器上几乎总是饱和度最低的。即使我可以使其他所有的色调正中格子，但青色总是差一点。看来许多摄像机都模拟我们的眼睛看到的效果。

松下Varicam系列可以很好的表现微妙而浓郁的青色。也许青色真的是糖果：我们从来没有见过大自然中饱和的青色，所以青色看起来特别漂亮。

我喜欢青色作为一种色彩效果，而它不是一个主色调。 SGamut把天空渲染为青色，我很不喜欢，因为感觉不真实。在这种情况下，青色是“广播级”的颜色，而不是“电影级”的颜色（广播级颜色通常用在大型表演、体育比赛、新闻访谈、真人秀里面，颜色更明亮更饱和。而电影级颜色往往是不饱和的，二级和三级色调更佳的微妙）。于是，当看到SGamut3.cine发布时让我很欣喜。

品红 这是一种奇怪的颜色。我不太注意它，因为它在日常环境中不常见。它在技术上是一种“额外的光谱”颜色，在可见光光谱中没有品红色或紫色色调。它总是蓝色和红色的混合，它通常缺乏绿色。这就是LED灯下的绿色/洋红色控制如何工作：将控制转向洋红色（或减去绿色）只是使绿色LED相对于红色和蓝色变暗。

紫罗兰色是一个例外。它在视觉光谱的最底部，我们的眼睛中的红色锥体对蓝光开始略微敏感。如果你曾经看过紫外LED，要想知道为什么它看起来是紫色而不是纯蓝色，这就是原因。

品红是现代世界中的隐藏颜色。许多现代光源，例如荧光灯和LED灯，都有难以去除的绿色尖峰。办公楼和汽车为减少内部升温而用Low-E玻璃遮蔽紫外和红外光谱，这样剩下的光线就是绿色了。绿色调的肤色使人看起来病怏怏，但品红色调的肤色则着重了瑕疵，看上去像有皮肤病。即使有时图像中有太多的绿色看上去显得偏黄，但也好过有太多品红色出现。

肤色 ArriAlexa能拍出既饱又明亮的肤色。这是Arri魔法的一部分：一旦颜色通过了中间灰色的亮度，它就会变得更亮，但不会变得更饱和。

佳能和松下摄像机会把皮肤色调表现的比正常的更暖。正如我前面提到过的，佳能的红色偏向橙色，所以它们会大量压缩暖色调的肤色，到一个非常狭窄的范围以消除瑕疵，使人像光彩照人。松下在这方面处理的更微妙，所以它们的肤色自然更丰富，而且也能展示出更细微的色调。真实的皮肤是有粉红色调，红色调和蓝色调的，正是这些微妙的区别让人看起来很鲜活。低端摄像机把肤色都渲染为一种颜色，把所有这些微妙的差别压缩到一个狭窄范围，让皮肤呈现出同一种色调（比如说，浅橙色）。老款的RED在钨丝灯下也是这个效果，不过Dragon在加上红外滤镜后能更好的展现肤色。

我从索尼F5和F55机器的自定义模式中得到的肤色看起来很不错。这是“广播级”的画面，它们最适合以此卖给喜欢明亮的色彩和高对比度的消费者。我喜欢Cine-EI模式和内置的LUT，特别是LC709typeA，它们表现的画面非常温和，而且饱和度较低。

LC709typeA实际上是在模仿Alexa的颜色，因为许多电影摄影师想用索尼摄像机，但不喜欢“广播级”的画面。它不能与Alexa相提并论，很明显这需要不仅仅是用数学去创造Arri的画面，但我认为它比老式的索尼摄像机有更好的“电影眼睛”。我特别喜欢F55，因为它能够展示非常纯净的色调和细微的差别。这显示了颜色数学的力量，因为广播级和Cine-EI的画面都来自相同的传感器数据。

这真的很重要吗？ 如果你认真对待电影摄影的话，这肯定重要。我们的作品是卖给消费者的，但我们是为自己拍摄，我们复杂的工作被欣赏它的消费者用情感回馈。虽然几乎没人能意识到，但我们的工作不是炫技。我们要通过视觉图像打动人们，而我们的调色板越宽广，我们可以勾画的情绪就越微妙。

对于大多数作品，摄像机和摄影机的选择并不重要。虽然有时，一台机器能产生天壤之别。如果我要拍摄时尚作品，我可以通常会选择松下Varicam系列，因为它可以再现设计师作品中许多非常微妙的色调，虽然这种情况下ArriAlexa也是一个好的选择，而且Alexa的肤色表现是首屈一指的。而于我个人认为，松下在我的榜单中可以排第二。索尼F55能非常漂亮地再现纯色调，只是F5的颜色有一点点晦暗，有时偏一点品红色。佳能让每个人的皮肤看起来不错，但也会让每个人看起来都一样……但是，有时这种情况也合适。佳能在表现漂亮颜色方面很强，但在准确表现颜色上并不是那么好。

对大家的建议： 1、注意观察现实世界中的颜色，并尝试辨认你周围这么多的色彩种类。如果你看到红色的东西，你可以问你自己，它是一个暖调红色呢还是冷调红色。碰到绿色和蓝色也一样。 2、注意树叶变得金黄，或淡绿色或黑白。 3、注意白光的颜色：当我打字的时候，太阳正在我窗外，远处森林里某处的大火正在肆虐，投在我的办公桌上的光是苍白的粉橙色和金色的混合。

精美的、恰当的再现颜色，需要许多不同领域的知识。以上只是选择摄像机的几个注意事项，我们还没有讨论镜头。镜头关系到颜色，镜头里的色调和你选择的摄像机有可能合拍或者不合，这点也很重要。认识你的工具如何分辨颜色并选择合适的工具来拍摄，会使你事半功倍并且艺术表达顺畅。