ACES颜色空间

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开发ACES项目原因

在影片制作中，胶片不再是基本的交换格式

以数字形式进行未完成的图像交换需求不断增加

存在太多、太多件的格式和编码表

现存标准已经过时，几乎没有实现元数据(metata)的交换

ACES的主要组成部分

Well-specified 16 bit image color encoding: ACES--指定的16位图像编码

Well-specified 16 bit film density encoding: ADX--指定的16位胶片密度编码

Well-specified rendering transform: RRT--指定的渲染转换

Well-specified scanner/recorder characterization  and calibration--指定的扫描、记录描述方法与矫正

Well-specified data container, metadata--指定的数据容器与元数据；

Result: a suitable format for archiving

ACES颜色编码原则

Encodes scene exposures as they exist at the camera focal plane

Creative effects of filters, exposure choices, lighting, etc. aremaintained

There will always be some inaccuracies in estimations of the scenes colorsbecause there is no perfect capture technology

Accuracy is important,but consistency is critical !

Wide gamut encoding:

– Encode all possible colors (coverthe visible gamut)

– RGB primaries to enable use as a working space

High dynamic range  – Greater than25 stops encoded

Floating point values

– Preserves fidelity during artisticimage manipulation

ACES颜色空间

5.1.1

5. 1.2 ACES RGB将红、绿、蓝场景相对曝光值作为编码颜色值，利用已定义的ACESRGB颜色表(ACES RGBprimaries.)这些值可以转换到CIE比色。对应关系如下图：

RICD的光谱灵敏度继来源于这些值，具体列表见文档(ACES_1.0.1.pdf)的附录C；

5.1.3 中性轴线(Neutral axis)

在ACES的颜色编码中，如果R、G、B三个值相等则认为是中性值。这样的所有颜色的色度坐标为：x=0.32168,y=0.33767

完全无光情况下，坐标分别为：XK = 0.00000, YK = 0.00000, ZK = 0.00000

颜色空间一致白色点（对应的ACES RGB值为1.0,1.0,1.0）标准化值为：

XW = 0.95265, YW = 1.00000, ZW =1.00883

由于ACES中的R、G、B相对曝光值往往大于1.0，所以此颜色空间统一白色点无法限制描绘颜色(representedcolors)的范围。

5.1.4 ACES RGB值到 CIE XYZ值转换

ACES RGB三色次机值到 CIE XYZ三色刺激值转换公式如下：

注意：

上边的矩阵源于颜色空间色度坐标 ；

5.1.5 CIE XYZ值到 ACES RGB值的转换

转换公式如下：

注意：

上边的矩阵源于颜色空间色度坐标

5.2   ACES 颜色空间编码

5.2.1 颜色成分转移函数

      此函数直接编码通过RICD从场景中获取的相对曝光值作为ACES的颜色成分值，定义如下：

此处 r，Eg，Eb表示通过RICD从场景中获取的相对曝光值,R、G、B表示ACES的颜色成分值。此处RGB值得范围为：[ -65504.0 ,+65504.0].

颜色成分值编码：ACES值编码为16为的浮点型数字；每个成分16位，1位表示符号位，5位表示指数位，10为尾数位（10 bits of mantissa，不太理解）；

5.3  ACES颜色图像编码

    颜色刺激(color stimulus)的外观不仅依赖于其本身的刺激，还依赖可以看到的来自外界环境的刺激。颜色图像编码表将参考观测环境和颜色刺激联系起来，典型地，通过值或者值的范围定义了观测环境的四个属性如下：可见杂散光(Viewingflare)、环绕类型(surround type,)、亮度和观测自适应白色(luminance leveland observer adaptive white).下面四个属性的值或者范围，这样可以使其他颜色图像编码的颜色值转换到对应的ACES RGB 相对曝光值，反之亦然。

可见杂散光：在场景中任何杂散光被认为是场景本身的部分，在ACES参考观测环境中指定不含有可见杂散光；viewing flare 与镜头反光(camera flare)没有关系;

亮度：

观测自适应白色：ACES 参考观测环境规定其观测自适应白色的色度坐标等于RGB统一白色点的色度坐标；

ACES项目代码实施详述

代码都是用Color TransformLanguage(CTL)语言写的，将代码结构写一下：

D:\ACES\ACES资料收集\aces-dev-0.7.1\aces-dev-0.7.1\transforms\ctl\utilities中：

1.utilities.ctl：给出了一些在ctl项目中的一些通用函数，比如max(),min()等；

2.utilities-color.ctl

:给出了一些颜色相关的常量和函数；

3.unity.ctl给出了一个输入等于输出的例子；

4.adust—exp.ctl通过改变RGB通道值，调节画面曝光度

5.transforms-common.ctl包含了多种正、逆变换的函数与常量

6.rrt-transform-common.ctl文件导入了utilities-color.ctl文件，包含了RRT正、逆变换的函数与常量

7.odt.transforms-common.ctl文件中导入了rrt.transforms-common.ctl文件，包含了ODT正向和反向相关变换函数和常量

在下面的RRT、ODT转换中，会用到这些函数与常量，具体对应关系见代码。

IDT：开发代码中列出了某些公司的IDT方式，重点看了Sony的，

基本流程如下：

备注：SONY F65 ，F55和F5将增加两个新的色彩空间，“S-Gamut3.Cine/S-Log3 ”和“S - Gamut3/S-Log3 ”。今天我们来介绍一下这两个新的对数色彩空间的特点！

“ S-Gamut3.Cine/S-Log3 ”是专为更像是纯粹的记录工作流程。颜色空间是类似于其用于电视制作，电影和数字影院底片扫描。色彩再现比DCI -P3稍宽一些，以提供足够的空间分级。色调曲线对对于暗部层次会有更好地呈现，与工作流的Cineon良好的兼容性。

“ S-Gamut3/S-Log3 ”是非常接近摄影机原始色彩，以8/10/12bit记录。S- Gamut3的颜色空间保持与原来的S -Gamut相同，虽然内部的S- Gamut3色彩再现比S-色域更准确。

“ S-Gamut3.Cine/S-Log3 ”和“S-Gamut3/S-Log3 ”的色彩空间设置将被记录XAVC，HDCAM SR和MPEG50在F55和F5机身里，以HDCAMSR记录在F65里。这些颜色空间不施加到16bit的RAW线性记录，在这种情况下，只有色空间的元数据被保存。

RRT：将ACES RGB 转化成OCES RGB

ODT：将OCES RGB色彩空间转化为CIE XYZ颜色空间，如果进一步有进一步需要，可以将CIE XYZ颜色空间转换成P3D60 gamut

其他文件：

Lmt：LMT(Look Modification Transforms ) to the look of ACES.，实际上它是ACES到ACES的转换，而不是IDT，具体见：

D:\ACES\ACES资料收集\aces-dev-0.7.1\aces-dev-0.7.1\transforms\ctl\lmt

文件acesLog 与 acesProxy 也是如此；

八、项目在系统中的应用：

附录：

  一些重要词的缩写：

IDT: Input Device Transform

ODT: Out Device Transform

ACES : One Interchange Encoding /File Format

RRT: One Reference RenderingTransform

LMT: Look Modification Transform