數字電影攝影

戴维·斯顿普

作为摄影指导、视觉效果摄影指导、视觉效果主管和立体摄影师（包括真人动作工作和从2D到3D的转换工作），从事过许多电影和电视制作。这为他赢得了艾美奖和奥斯卡科技成就奖。戴维·斯顿普是AMPAS、ATAS、ASC、PGA、IATSE、SOC、SMPTE和许多其他行业协会的成员。

目前，他作为数字电影高帧率研究小组的共同主席，为SMPTE从事志愿者工作。

他还参与了AMPAS Academy颜色编码系统（ACES）文件格式项目，他在元数据领域做出了重大贡献。

David目前是ASC技术委员会相机小组委员会的主席。在他的指导下，美国制片人协会和美国电影摄影师协会的共同努力最近完成了ASC/PGA相机评估系列和ASC/PGA图像控制评估系列的制作。

2017年凭借美剧《美国众神》的杰出特殊视觉效果提名黄金时段艾美奖。

2001年奥斯卡技术成就奖得主。

1999年凭借迷你剧《世纪风暴》提名黄金时段艾美奖。

 

目錄

 

第　1章 什麽是數字技術　1

什麽是圖像像素？　2

感光單元不等於像素！　2

從模擬到數字　3

盒子裡面有多少只蠟筆？　3

關於亮度編碼　6

恰可識別閾值（JND）與平方根積分（SQRI）　8

線性編碼的不足　8

伽馬（Gamma）　9

10bit　Log Cineon/DPX文件格式　12

Cineon和DPX的編碼範圍　13

顏色採樣的計算　13

奈奎斯特採樣定理　13

簡單理解奈奎斯特定理　13

 

第　2章 攝影機傳感器　16

數字攝影機傳感器與膠片的區別　16

感光器尺寸對成像的影響　18

CCD與CMOS　18

3片式2/3英寸傳感器　19

分光棱鏡非常難設計　20

色像差　20

鏡頭設計中的遠心度　21

CCD成像時的漏光問題　22

解決CCD成像漏光問題的3種辦法　22

行間轉移式CCD　24

拜爾排列傳感器與多重曝光RGB像素　25

拜爾排列濾色列陣　25

光學低通濾波　26

紅外濾波　26

理解拜爾排列圖像　27

圖像的解拜爾　29

拜爾傳感器攝影機的分辨率　29

將原始圖像轉為RGB圖像　29

解馬賽克（De-mosaic）合成三原色　30

鏡頭校正　31

圖像裁剪　31

圖像的縮放　31

白平衡　31

色彩轉換　31

色彩增強　31

色調曲線　31

伽馬曲線　31

降低比特深度　31

有損壓縮　31

電影DNG格式　31

捲簾快門與全局快門　32

黑場降噪　33

動態範圍=曝光寬容度　34

數字電影中何種程度的噪聲水平會被觀

眾接受？　36

噪點和較低動態範圍的問題　36

固定圖案噪聲、讀取噪聲、電路噪聲和光子噪聲　37

光的處理與高光寬容度　39

填充率　40

靈敏度和ASA感光度　41

靈敏度　42

ISO、ASA與曝光系數　43

 

第3章　色彩　45

CIE　1931 RGB色彩匹配函數　46

電影攝影中的色彩空間問題　46

色彩的採樣與下採樣　48

YCbCr色彩與Y′CbCr色彩　49

色彩空間轉換　51

色彩通常取決於設備　51

ACES色彩空間　52

未來電影圖像終極解決方案—ACES　52

ACES組件　52

ACES的優勢　53

ACES色彩空間編碼　53

ACES的監看　53

數字電影的色彩空間：P3、XYZ和ACES　56

 

第4章　色彩空間難題　58

什麽是色彩空間？　59

人類對色彩的感知　60

量化人類的色彩感知—CIE　1931　63

彩色圖片攝影　64

彩色電影攝影　64

電視的色彩　69

CIE　1976—CIE L*a*b*　72

高分辨率視頻的誕生　73

掌控數字化革命　74

數字圖像的誕生　75

混合工作流程—膠片與數字共存　78

奈奎斯特採樣理論（又是數學！）　82

調制傳遞函數和對比度靈敏函數　84

在文件格式間保持圖像質量　85

查色表（LUT）　86

壓縮　90

展望數字時代　91

參考資料來源　97

 

第5章　MTF/分辨率/對比度/奈奎斯特理論　99

對比度隨著頻率增加而降低　101

數字攝影機的調制傳遞函數　102

光學低通濾波器　104

用一個簡單的例子說明MTF的級聯　105

分辨率不等於銳度　105

提高圖像清晰度時需要考慮的重要

因素　107

關於4K　109

還是關於4K　109

縮放和再採樣　110

MTF與成像鏈路上的最後一環：投影　112

 

第6章　幀速率與寬高比　114

獲取圖像的幀速率範圍　114

逐行和隔行幀速率　115

隔行掃描幀與逐行掃描幀　116

隔行掃描導致的問題　116

高幀率的歷史　119

格式與寬高比　120

 

第7章　鏡頭　125

評估鏡頭質量的優劣　125

安琴（Angenieux）Optimo變焦鏡頭　130

Optimo　Anamorphic 56～152mm 2倍擠壓

變焦變形鏡頭　133

阿萊/富士能（ARRI/Fujinon）Alura

變焦鏡頭　133

佳能（Canon）電影鏡頭　134

庫克（Cooke）鏡頭　137

鏡頭元數據是什麽數據？　142

富士能（Fujinon）電影鏡頭　142

Hawk　2倍和1.3倍擠壓變形定焦及變焦鏡頭　146

徠卡（Leica）Summilux-C鏡頭　150

Primo近攝系列定焦鏡頭　153

Panavision微距及特種鏡頭　157

施耐德（Schneider）鏡頭　162

蔡司（Zeiss）鏡頭　166

景深　173

膠片尺寸和高清傳感器尺寸是怎樣影響鏡頭的？　175

濾鏡因素　178

2/3英寸HD（高清）攝影機鏡頭的後焦　178

用蔡司Sharp　Max校準後焦　179

評估鏡頭　180

鏡頭的測試方法及標準　180

對鏡頭進行投影評價　181

 

第8章　關於攝影機　183

攝影機和鏡頭組類型　183

準時開拍,開機啟動時間,預捲的現場

管理　184

拍攝時觀察圖像　184

監看區域　185

創建、存儲和調用攝影機設置　185

關於重量和平衡　186

攝影機機內記錄與外置記錄　186

機載錄音與外置錄音　186

機載攝影機控制與外置攝影機控制　187

用好攝影機控制功能　187

附件設計：調焦器和遮光鬥等　187

鏡頭後機內濾鏡　187

攝影機供電　188

鏡頭卡口和後焦問題　188

拍攝Log模式和RAW格式　188

用於HD（高清）拍攝的數碼單反攝影機　189

手持拍攝　191

數字媒介、X射線/磁力計和運輸安全管理局（TSA）　191

數字攝影機和宇宙射線　191

 

第9章　高分辨率數字電影攝影機　192

ARRI（阿萊）攝影機（見圖9.1）　192

ARRI　ALEXA/ALEXA XT攝影機　192

ALEXA工作流程　192

ALEXA　XT Plus攝影機（見圖9.4）　193

ALEXA　XT M攝影機　193

ALEXA　XT Studio攝影機　194

Blackmagic攝影機（見圖9.7）　199

佳能攝影機（見圖9.10）　202

松下（見圖9.16）AJ-HPX　3700攝影機　212

RED（見圖9.20）攝影機　217

Silicon　Imaging（見圖9.24）SI-2K攝影機　225

Sony（見圖9.26和圖9.27）攝影機　227

Vision　Research（見圖9.35）Phantom高速攝影機　245

 

第　10章 攝影機的設置與操作　255

標準測試彩條和測試音　255

SMPTE時間碼　255

現場時間碼　256

時間碼是如何被承載的　257

每秒29.97幀是怎麽回事？　257

丟幀時碼和非丟幀時碼　257

生成時間碼的5種工作模式　257

快門和曝光時間　258

超越180°最大快門開角　259

攝影機的設置與操作菜單　261

色彩矩陣　265

Log（對數）輸出信號　268

HyperGamma曲線　271

HD-SDI　輸出　271

RAW（原始）圖像輸出　272

監看輸出—一個警示故事　272

雙鏈路輸出—另一個警示故事　273

同步和黑場同步信號　273

測試信號輸出　273

如何使用波形監視器和矢量示波器　274

為何要使用色彩測試卡及如何使用色彩測試卡　278

DSC色彩測試卡　280

電子取景器　282

“獨眼傑克”曝光球　284

傳感器清潔—拍攝傳感器灰塵檢查圖像　285

如何清潔灰塵　285

壞點或亮點像素　286

 

第　11章 準備工作、工作流程設計與測試　287

失敗的準備就是準備失敗　287

同導演分享視聽語言　287

拆解劇本　287

採景　287

用於採景的工具　288

拍攝數字影片的劇組規模　291

請一位超棒的燈光師　291

現場的燈光佈置　291

請一位了不起的場務組長　291

找一名最好的跟焦員！　291

設備清單　291

DIT（數字影像工程師）　291

工作流程　292

確定工作流程所需的檢查清單　292

LTO，離線/在線LTFS系統，以及從LTO套對數據　292

工作流程示例　293

華納兄弟的下一代生產工作流程報告　293

工作流程圖示例　298

到底有多少數據？　303

帶寬　303

萬兆以太網/光纖通道　303

廣域網傳輸　304

Sohonet　304

Latisys/Datacenter　304

Aspera、Netflight、Ekinops及其他　304

PIX系統　304

測試，測試，測試！　304

 

第　12章 拍攝現場須知　312

監視器、帳篷和導演　312

你是製片人的商業夥伴　313

你是導演最勤奮的好朋友　313

製片廠最關心你什麽時候能夠拍完當天的第　一個鏡頭　313

拍攝　313

每天收工後的工作—劇組成員　314

樣片　314

 

第　13章 色彩管理/壓縮/工作流程　315

攝影機內置色調處理與原始數據　315

現場外觀管理　315

色彩管理的必要性　315

超越高清視頻的攝影機外觀管理所帶來的挑戰　316

從現場或近場拍攝到最終調色的外觀管理　316

監看環境和監視器的校準　316

一個關於現場色彩校正的警示故事　317

LUT色彩查找表、交換空間和工作空間　317

ASC　CDL　318

ASC　CDL傳遞函數　319

不同圖像編碼的表現　321

視頻伽馬（Video-Gamma）和線性（伽馬1.0）　321

視頻伽馬（Video-Gamma）示例（見圖13.6～圖13.17）　321

Log（對數）編碼　322

Log（對數）編碼示例（見圖13.8～圖13.29）　323

ASC　CDL交換格式　324

Adobe　SpeedGrade現場調色軟件　324

Assimilate　Scratch調色軟件　325

Black　Magic DaVinci Resolve調色軟件　325

CineTal　DAVIO校準盒　326

Colorfront　On-Set Dailies和Express Dailies　326

FilmLight　Truelight　327

FilmLight　Image Processor（FLIP）圖像處理器　327

FotoKem　nextLAB　328

Fujilm　CCBOXX　329

Gamma　& Density 3cP　329

LUTher　Box　330

MTI　Film Control Dailies　330

Panavision　Genesis Display Processor顯示處理器　330

Pandora　Pluto和YoYo　331

Pomfort　LiveGrade　332

Technicolor　DP Lights　332

工作流程　333

壓縮　333

幀間壓縮與幀內壓縮　336

JPEG　2000 小波壓縮　338

JPEG　2000算法的工作原理（見圖13.56）　339

從拍攝到剪輯的素材傳遞　342

誰負責製作樣片，製作過程是怎樣的？　342

編解碼和封裝　342

AVID編碼　342

Apple　ProRes編碼　343

ALE和XML文件是什麽？　344

 

第　14章 錄像機　346

拍攝項目是如何進行記錄的？　346

AJA錄像機　346

Astrodesign　錄像機　349

Atomos　錄像機　350

Blackmagic　錄像機　352

Cinedeck錄像機　353

Keisoku　Giken 錄像機　359

Panasonic　錄像機　361

Panavision　SSR-1 固態存儲錄像機（見圖14.30）　365

Pix　240i錄像機（見圖14.31）　366

RED　存儲　367

S-Two　錄像機　367

Sony　錄像機　368

Vision　Research CineMag存儲/CineStation錄像機　372

 

第　15章 顯示　374

波形監視器與矢量示波器　374

顯示技術　375

校準　376

用於樣片預覽及數字影院的數字放映機　383

PR-730　分光輻射亮度計（見圖15.55）　385

 

第　16章 後期製作和數字中間片　386

數字中間片　386

完成片工具—數字媒體提取　386

完成片工具—數字中間片色彩校正　387

色彩校正系統　387

Adobe　Speedgrade　387

Apple　Color　387

Assimilate　Scratch　387

Autodesk　Lustre　388

Avid　Artist Color　388

Blackmagic　DaVinci Resolve　388

Digital　Vision Nucoda　389

FilmLight　Baselight　389

Pandora　Revolution　389

MistikaMistika　390

Quantel　Pablo　390

RED　Giant Magic Bullet Colorista II　390

一級校色　391

色彩校正參數　391

暗部、中灰和亮部　391

暗部（Lift），偏移（Offset）　391

中灰　392

亮部　393

色相　393

飽和度　394

二級調色　394

Power　Window與形狀　395

色彩矢量　395

色彩曲線　395

遮罩，蒙版，摳像　395

動態調色　396

色彩校正和抽樣的註意事項　396

抽樣，下採樣或子採樣　396

完成片工具—數字中間片輸出　396

ACES為調色方面保留了哪些可能性？　397

在10bit　Log環境中校色的圖像　397

在16bit　ACES環境中校色的圖像　399

其他有用的資源　401

 

第　17 章數字電影的交付與存檔　403

交付一部電影　403

數字電影的存檔　403

將數字化內容用膠片歸檔　404

數字窘境　405

數字電影節目包　405

從膠片到數字的變遷　406

數字發行的特殊發行要素—虛擬拷貝費　406

一份交付給電影製片廠的簡易存檔清單　407

畫面技術規格　408