战斧论摄影色彩空间
写在前面:
1. 这是一篇让人昏睡的文章。(失眠读者专用)
2. 由于我的时间和情绪上的诸多限制,战斧无法以详尽的写作方式阐述有关的题材。这是一个涉及多方面的课题,需要大量的文字和充份的时间,几乎可以写成一本600页图文并茂的书本,然而这是我目前无法完成的事实,冀望将来逐一补充和完善。
3. 鉴于色彩管理是一门非常繁复,和持续性改进的数字科学技术。此文章只针对数码摄影和显示器之间的关系,是一篇基础技术的文章。
4. 战斧版权所有,不得转载。
战斧论摄影色彩空间:
目前市场上几乎所有的数码相机,都是选用Adobe RGB和sRGB色彩空间,实现捕捉和记录影像色彩的。sRGB普遍在小DC机上使用,而高级的DC机和数码单反机,都会额外加入Adobe RGB色彩空间,提供更广阔色域的成像。
说到Color Space色彩空间的基础理论,我们必须首先了解一下数码相机的成像架构。市场上所有数码相机都普遍采用影像传感器,作为接收影像的核心元件。目前可分为 2大类别,分别是CCD影像传感器,和CMOS影像传感器(当然还有Sigma的Foveon X3技术)。影像通过镜头折射到影像传感器,捕捉和记录影像数据,通过一系列厂家预设的参数,和用户自定义设置,处理成像数据存储于闪存卡内,作为后期数码暗房之调试和显像。
由于影像传感器的影像处理有别于传统感光胶片,数码相机所拍摄的影像,其实都是黑白的,严格上来说算是灰阶。
影像传感器是一块纵横交织排列的CCD/CMOS阵列感光元件,阵列块的每一个感光元件负责影像中某一个像素的显示,而阵列感光元件的平面上,以Bayer图样方式分别覆盖着RGB三原色滤光片,负责记录所撷取的进光量电荷水平。
人类的眼晴和视觉感官,对于不同颜色有不一样的敏感度,人眼对于绿色的色域特别有好感,数码机内CCD/CMOS影像传感器上的G(绿色)滤光片数量,会多于2倍于R(红色)和B(蓝色)滤光片的数量,简单说就是1: 2: 1= R: G: B。当然还有一些更复杂颜色的滤光片,由于我们不是开发影像传感器的,无须深入探讨这个课题了,恕我以下省略1万字。
好了!您能阅读至此,仍未觉得头昏脑胀,呼呼欲睡,可见您是一个渴求了解这个沉闷课题的色友。
让我们先看以下的图表....
图一:Adobe RGB (1998),和sRGB色彩空间。

左上:Adobe RGB (1998)色彩空间,高光色域。
右上:Adobe RGB (1998)色彩空间,暗部色域。
左下:Adobe RGB (1998)与sRGB色彩空间的色域对比。
右下:sRGB色彩空间。
于图一左下方块,灰白网格显示的是Adobe RGB (1998),与sRGB作一个直接对比。很明显,Adobe RGB的色域宽度是比sRGB的色域,相对广阔和丰富。就是说,Adobe RGB让您的数码相机,摄取更多色彩,更丰富的色阶数据。
这可以解释为何我们建议选取Adobe RGB色彩空间进行拍摄,很明显,Adobe RGB提供更广阔的色域,让我们可以捕捉更丰富的影像色彩。而暗部和细节,撷取光影的微妙多变,sRGB是无法比拟的。
图二:4种不同的色域

左上:通用Generic RGB色彩空间。
右上:通用Generic CMYK色彩空间。
左下:Adobe RGB (1998)与苹果Cinema Display液晶显示器的色域对比。
右下:通用Generic Lab色彩空间。
CMYK色域是相对狭窄的,只适用于印刷输出,只因目前业界于市场上,印刷设备无须输出或印刷色彩高于人类肉眼所能看到的色域。而且CMYK的色彩生成结构,有别于数码相机和显示器适用的RGB三原色架构。
左上方块图的通用Generic Lab色域相对是广阔的,与sRGB色域接近。右下方块图内显示LAB色彩是对等和线性的,有别于人类所感知的审美认可色阶。假设我们可以实现Lab色彩空间进行拍摄,所得成像会变得平淡褪色,色彩饱和度偏低而乏味,因为人类的视觉感官不是线性的。
左下方块图是Adobe RGB (1998)与苹果Cinema Display液晶显示器的色域对比。图中可见Adobe RGB的广阔色域远超于苹果Cinema Display液晶显示器所能表现的,而您正在使用的老旧传统CRT芒,亦不一定比苹果芒的色域丰富。目前苹果Cinema Display液晶显示器的显示色域,几乎覆盖着整个sRGB色彩空间。
图三:尼康与柯美

战斧曾经在旧论坛说过,尼康D70S和D50,是D70的优化版本。D70让整个中国的天空都变得灰喑,高光溢出 (Blooming) 也是D70的诟病。请君看上图,右上方块图是D70S,而左下的是D50,色彩空间已经变得比较平衡,色阶之间的渐变处理也圆滑,成像当然有一定程度的改进。因此D70S和D50一致的色阶,让整个中国的天空变回暖和明媚了。
右下方块图是KM家的主打兵器,从黄到红的色域比较宽,色彩基本上是偏暖,冷色调也是非常均衡的。
图四:佳能与宾得

仔细观察后,大家可能发觉入门级的C家350D,色彩空间比中档级别的20D优胜,这是事实,也是科技日新月异的必然现像。电子产品就是如此让人抓狂,毕竟C家350D是新生儿,而20D已步入老年。以色域宽容度而言,350D胜出。
再说宾得,连火星人都知道我用的是宾得单反机。宾得*ist DS与尼康D70,同样采用索尼生产的同一款影像传感器,然而无论色彩处理,色调均衡和成像表现都大相迳庭。原因在于机体内的固件参数处理模式不一样所致,战斧从来强调买数码相机首先考虑机内固件,其次是镜头的色调和操控功能,最后才是外观。可惜的是,依我所见所闻的反而绝大多数使用者,首先考虑的是外观,这显然是不智和不恰当的(赶时髦除外)。
图五:C家350D胜出。

左图白色网格是佳能EOS 350D所能覆盖的色域,而中间颜色部位是Adobe RGB显示的色彩空间。明显地指出350D拍摄所得的色彩,远远超出Adobe RGB的范围。色域宽度而言,C家的顶级系列EOS-1Ds MK II与350D不相伯仲,实在让人惊讶。虽然如此,一台优质和专业的数码相机,还须着眼于其它范畴上达至完善,色域广阔和动态范围宽大只是其中关键之元素。
右图是Pentax *ist DS(颜色部位)的色域,与苹果Cinema Display液晶显示器色域的对比。
图六:O记E-300

Olympus 可算是开发数码相机其中之一最早的厂家。远至1999年就推出了C2500-L,250万像素的半手动单反机,奠定了数码摄影发展的方向。近年数码相机急速发展,O记提出一个全新数码摄影架构,名为4/3系统,针对当前传统35mm胶片架构的缺点,加以改良作为优化应用于数码影像平台上(这是一个独立课题,以下又省略5000字...)。
左图是O记4/3系统的E-300色彩空间,色域非常宽阔。右图是O记的E-300与C家350D作一个对比。明显看到E300于黄、红色域的覆盖面大于350D,而C家350D的青色、青蓝又大于O记的E-300。战斧再强调一点儿,不管您的数码相机色彩空间如何地拥有宽阔的优势,只不过是众多专业性能指标上,其中之一个部分而已,还须配合更多其它专业范畴,达至臻善的境界。
图七:苹果Cinema Display液晶显示器家族

战斧借此机会说一下彩色显示器(俗称芒)。许多粉丝认为传统CRT彩色显示器,于色彩管理和色域表现上优于液晶彩色显示器,这显然是2000年以前的正确说法。6年后的今天,显示器的技术和生产质量水平突飞猛进。今儿个,液晶芒的色彩表现,并不逊色于传统CRT芒,并且于色彩表现上已超越传统CRT芒。如果您于最近一年新购入一台优质液晶芒,请您千万不可回到传统CRT芒上调试数码照片。
其实市场上绝大部分的数码相机,所拍摄撷取的色域,普遍超越Adobe RGB既定的色域范围。业界一般会于固件内设定了不同的调整参数,实施过滤多余的光谱频段和降噪处理(例如压抑红外光和过剩的绿色光谱,这样是完全合理和正常的,我们的眼晴和视觉感官既先进又狭窄,其它多余的色调基本上看不见或不能看(紫外光谱是其一)。
为数众多的不同色彩空间和色域范围,当然有其个别存在之价值,应该于不同应用和实际操作上,对应恰当的色彩空间。
色彩跟镜头当然有直接和相对的关系。而替换镜头是不会改变数码相机既定色彩空间的“体积”,只会改变色阶与色阶之间的微妙变化,当然亮度 (Luminance) 也随之而变化。战斧试举出一个简单比喻,假设既定色彩空间是一栋100层大楼,层高3米,楼高300米。色彩与色阶变化的情况下,100层的大楼变成 120层,层高2.5米,而总楼高300米并没有改变,只是楼层与楼层之间的高度距离改变而已。色阶变化又是一门儿独立的课题,恕我以下省略5000 字....
最佳的显示器色彩空间,当然是通过专业的色彩校正硬件测定,于室内恒定光线下,显示器挂上遮光罩,实施全面的色彩和亮度校正,生成一个色彩空间文件作为RGB基准,而且必须定期复检校正更新数据。
我在文章开头已经表明色彩管理是繁复的。苹果一直在色彩管理的范畴上做得很出色,尤其是所见即所得 (WYSIWYG) 更是业界多年来的标准。但是在百花齐放的林林种种技术范畴上要一统天下,实在几乎没有实质性的统一标准,只能说是增强兼容度和作出互动妥协。输出、印刷、显像几个业界也基本上认同苹果的色彩管理架构标准,今天也可以轻易地端来一台Epson或HP打印机,瞬间即出还原一张像真度极高的数码照片(偏色还是无可避免)。
笔记本电脑的液晶显示屏质量,压根儿不可与桌面式液晶芒比试。无论质量,可视角度,对比反差,和亮度平衡,都不能作为显像标准。试想一下,长颈鹿和小白兔一起在本本前面看数码照片,肯定会出现天壤之别的显像色调。
简单地说,Adobe RGB摄影对应Adobe RGB显示,sRGB摄影对应sRGB显示。Adobe RGB摄影转为sRGB显示,部分色阶被切割丢失。sRGB摄影转Adobe RGB显示,色阶会被移位拖长变化而出现偏色现像。关键是我们究竟有否需要忠实还原照片!
总结就是既然我们使用色彩丰富的Adobe RGB,作为默认的色彩空间进行拍摄和成像,当然在显示照片的同时,以Adobe RGB (1998)作为显示器的选定色彩空间是必然的。再说,从Adobe RGB拍摄所得成像,通过sRGB或Generic RGB显示,难免最终有大量色彩被切割丢失,而且色价的间距也被扭曲摺叠,这是不恰当的。
今天到此为止,相信大伙儿都睡得很香了。战斧希望将来再谈RAW拍摄的优势。
战斧。
速写于广州,2005年圣诞节纪念帖。
◎ 完 ◎