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C4D2019.11.17 關於C4D軟件中的線性工作流與伽馬值2.2

看完GSG第二集後壹臉懵逼,只知道教程中提出C4D中的線性工作流程與伽馬值2.2兩個概念,但對於這兩個壹無所知,經過幾天的研究後,有了壹點自己的理解:)

教程中的操作只是在設置中打開了線性工作流程,然後在渲染時添加了壹個顏色校正,並且在顏色校正中給了壹個2.2的伽馬值, 以獲得更為自然的光線衰減以及真實感 ,但由於GSG中使用的版本太過遠古了(R10?),而我現在的版本是R19,很多設置都不壹樣了,以及在全局光照效果中,也有了伽馬值的調整,而且幾個效果搭配下來的話區別是非常大的。

首先要先了解,什麽叫做線性工作流 Linear workflow,簡稱為LWF

,搜索了很久沒有針對性很強的講解,很多文章都是基於MAX以及VARY得出的結論,不太好理解,最終在B站上找到壹個UP主專門針對LWF以及2.2伽馬的講解,還是非常細致的,附上原地址: Gamma校正與線性工作流入門講解 up主:韓世麟

由於我們人眼看到的顏色以及對灰度的判斷跟顯示器、軟件等實際顯示出來的是不壹樣的,可以理解為人眼所接受的是“美術數據”,而軟件渲染所提供的是“物理數據”,這是兩種不同的灰度,人眼在亮部的接受能力明顯要弱於暗部,意思是,我們能在暗部裏看到更多細節,但當亮度超過某壹個值時,無論在亮部中有多少的細節,人眼都是無法識別的,而偏偏軟件以及機器所提供的 物理灰度 ,更多細節是集中亮部而非暗部,而不像人眼所能識別的 美術灰度 把更多的色階過度用在了暗部,結論就是 我們人眼需要更多的暗部色階而非亮部,所以機器必須把計算使用的“物理數據”還原成人眼所能接受的“美術數據”,這樣才能給人壹個舒服的視覺呈現

在上圖中,上邊壹條灰階是“美術灰階”,下邊壹條灰階是“物理灰階”,可以很清晰的看出,同為256色階,物理灰階的更多色階是分布是亮部的,而原本在“美術灰階”中用0-128總***129個灰階來表現的暗部,在物理灰階中則只有0-56總***57個灰階來表現,所以這樣導致的結果是,如果顯示器直接給到壹個“物理灰階”運算的結果,會造成暗部表現過度“斷層”的結果,因為“物理灰階”本身只有57個色階來表現暗部。

如果要完成這兩者間的轉換,非常簡單,可以把“美術灰階”作為Y軸(輸出信號),把“物理灰階”作為X軸(輸入信號),以壹條冪函數曲線來控制轉換(Y=X的gamma次方),這條冪函數筆直的穿過黑和白,也就是0和1,此時冪函數呈45度直線狀態,也就是gamma=1,即輸入信號=輸出信號,沒有任何轉換。如下圖。

當gamma的冪指數<1時,此時輸入值會被放大,舉個例,曲線上提,把原先只有0-56中的56灰階強行拉到128灰階處,此時輸入的56灰階=128灰階,這是壹個 gamma校正 的過程,如下圖

當gamma的冪指數>1時,此時函數曲線會下壓,把輸入信號進壹步的縮小

通過gamma曲線來校正所得到的輸入信號,把輸入信號處理成“美術灰階”,就叫做gamma校正

當渲染完成後,渲染器會生成32bit的物理原始數據(C4D中默認是生成8bit的數據,這其實是已經被gamma校正過壹次的結果,已經不是原始的物理數據,建議在輸出設置中改成32bit,所以工作放在後續調整)當我們把這個結果轉換為JPG或其他格式用於傳播時,此時機器會給到壹個gamma冪指數<1的函數曲線,即提高曲線,來把物理數據的56色階對應到美術數據的128色階,此時,圖片被曲線上供過壹次, 而這些美術數據,都存儲在壹套色彩空間機制中,即sRGB,所有的顯示設備,都遵循這壹套色彩空間機制,sRGB的伽馬值,就約等於2.2。 而當我們通過互聯網或其他方式,把這張圖片發送給其他人時,由於我們的顯示設備為了顯示正常的“美術灰階”,都會對接收到的圖片進行壹次gamma校正,即用壹條gamma冪函數>1的曲線下壓,此時,就把原來被提高過的灰階重新還原成物理灰階,此時,再通過顯示器顯示出來,此時,我們人眼雖然看到了0-56的暗部表現,但在我們的大腦中,這個信號自然被替換成了正確的0-128的“美術灰階”

在渲染時,由於我們所給的材質貼圖,都是遵循sRBG標準的圖片,所以,在這些貼圖中的曲線,本身就是被上拱的,把這些上拱過曲線的貼圖代入線性的渲染器 gamma=1時,曲線圖呈直線狀態,也被稱為“線性” 同時,我們輸入線性的燈光數據,這樣最後得出的結果在被顯示器顯示時,我們的顯示器都在執行gamma校正的工作,即會用壹條下壓的曲線還原為物理數據,此時,原本的貼圖被下壓後,還原成了真正的線性數據 因為原來被上拱過此時又被下壓,剛好抵消 而我們的燈光,則被下壓後,會變的更暗了,所以我們最後得到了壹個比較暗的結果。

正確做法是,在輸入貼圖數據時,就把sRGB中被上拱的曲線下壓回來,讓它變成線性數據,這個過程又叫做DE-GAMMA。把線性的貼圖數據和線性的燈光代入線性的渲染器最後得出線性的結果,這就叫做線性工作流。

而在C4D中,只需要在工程設置中打開“線性工作流”選項,就會自動的執行圖片DE-gamma操作

下面兩張圖是對比

參考文獻

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/content/17/0509/11/32338633_652554012.shtml

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