深入探索：为何要赋予影像“胶片感”？“胶片感”在技术层面上如何模拟呈现？

此文为国际胶片摄影师协会的成员摄影指导亚特·亚当斯在为一种filmConvert 软件做测评的时候，顺便深入探索胶片效果模拟产品。由新西兰的一群胶片爱好者团队原本为自己写了一个数字仿胶片的软件，而涉及的关于数字技术上如何呈现胶片感，以及为什么要还原胶片感的探讨。

作者：亚特·亚当斯   译者：吴晓晖
来源：http://www.dvinfo.net/article/post/why-make-video-look-like-film-an-inside-look.html
（由于涉及大量技术词汇，如有错漏请指正）

这些天，我发现自己更热衷于钻研 filmConvert 这样的产品的理念，而不是如何使用产品的细节。filmConvert简单易学，根据我的实验，它确实非常好用。要学习一门工具是一回事，但了解它怎么运作又自当别说。不单是“为什么”，还有“怎么样？”。探索“为什么”而得的答案往往会带来更通用的知识，比如摄影机和调色工具一般如何工作。我觉得这种信息超级有用。

关于Rubber Monkey是什么？
兰斯：这个公司是由奈杰尔·斯坦福和克雷格·赫林在惠灵顿成立的。奈杰尔对影片制作一直抱有浓厚兴趣，还在新西兰和国外执行制作和制作了几部影片，包括某些优秀的片子，如与汤姆·罗威合作的《时间的风景》以及在新西兰拍摄的《二手婚礼》。克雷格则是一个传统视频游戏开发商。我是过了一小阵子才加入的，也相当热衷于影片制作。我在圣地亚哥的加利福尼亚大学获得了视觉艺术学位，不过没怎么派用场。还有一个物理学位，也同样没用。

2009年，我在维塔公司(Weta Digital)参与完《阿凡达》特效工作不久，就被介绍给克雷格和奈杰尔。我曾拍摄制作过几部短片，所以我喜欢影片制作的全过程——从讲故事到拍摄到编辑到特效。
兰斯：FilmConvert是奈杰尔头脑风暴的产物。前一段时间，另外一位优秀的资深研发员加入我们，充实了开发团队。他叫洛伦·布鲁克斯，也来自视觉特效界。他在我们的硬件加速项目上一直干得不错。

因为什么起了兴趣要创作FilmConvert呢？是不是想满足什么需要？
兰斯：说怪不怪，我们写了这个软件本来就是为了自己用的。 如果你回想起短短几年，仅仅短短数年以前，我们的愿景还是让脑海里所看到的东西被摄影机，特别是RED和Viper这样的摄影机呈现出来。不知什么时候，我们突发奇想说，嘿，咱来把数码视频弄的像胶片拍的一样吧？那个时候我们还不知道，数字影片制作这场革命到底有多彻底，多迅猛，所以，我们虽是在牢牢抓住一种逐渐消亡的技术，但实际纯属意外。

我也很想说我们在下一盘很大的棋，不巧，还真就是奇思妙想凑巧实现了而已。这个软件直击了一些引人入胜的主题：伟大的科学，用更多技术来保存一种濒危的技术，将工具带给世界各地的影片制作者，而不是只依靠那些最为先进的技术。

我们只是单纯地喜欢胶片，还想让数码摄影机摄影机也具有胶片感，仅此而已。

在实验室中分析摄影机

怎么定义“胶片”感，更重要的是，你如何定义视频的典型特征？
兰斯：尝试创作并且定义胶片感是非常奇怪的。在技术层面上，有许多具体的色对应以及相关的底片对应。但那并不是全部，因为胶片感知中最重要的部份其实就是人脑的可塑性。人脑是非常奇怪的。它和人眼都会随着时间而变化，所以，完全一致的东西会因为许多原因而看起来不同，比如说你在电影院里坐了多久？外面的天气是晴朗还是多云？电影院有多暗，电影院的墙是什么颜色等等。

所以，还是说回胶片好了。

严格的视频对应总是会缺失可塑感。颜色蹦的太厉害，回应也永远不太正确，曝光曲线总是会在高光处出问题。胶片的洗印过程拥有跟人眼相似的工作原理，它的回应方式是对数的，不会以任何生硬的方式被打断，也因此更加增添了那种感觉。

在一定程度上，这几乎算是个哲学问题了。胶片就像是一种神秘的洞穴寓言。电影制作人通过胶片的洗印过程向我们展示这一事实，即生命是如何在最基本的层面上运作的。这就是胶片为你做的事情。这可能会有点奇怪，并且难以定义，但是这种过程中具有的奇特有机性，对我来说，这就是制作电影的乐趣。

你说胶片在色回应途中会产生一种“奇怪的扭曲”，能跟多说说吗？
兰斯：事实证明，在大多数胶片的各个层和过滤器之间的反应会引入耦合效应。因为它会从低曝光记录高曝光，这使得中性轴在最终的颜色上稍微有所偏移。我把这种现象称为“扭曲”，因为它并非一直都不偏不倚。电子传感器并不是以这种方式耦合，而是由每个颜色通道以线性响应进入的光子数量，所以它们一般不会表现出这类反应，这种现象通常在摄影机摄影机的颜色处理中也不会被重现。

从技术上讲，你怎么重现特定胶片的外观？
这是一个简单的问题。作为一个科学家，靠计算就好了嘛！这种时候，科学真是帅毙了。好吧，嗯，其实也没那么容易，因为在胶片被感知和被洗印的过程中存在着种种过程。但基本来说，我们会先拿出一卷胶卷，将它以已知的并且经过计算的颜色曝光，然后测量相应的胶片密度。我们接着会引入一个以波长为基础的测量模型来建模，建立图层，然后建立负片，最后则是以同样的数据设置印出底片。

我们有一天非常高兴，就是我们第一次推出负片模型的那天。并且，由于好奇心，我们让它使用胶片光源和一系列的人类感知衡量价值来制造出RGB负片。我们没有把图像搞的一团橙色，它看起来就跟真正的负片没有区别。科学好了不起啊！

分析佳能C100

我们要对这许多流程稍微添色，因为这是我们必须克服的真正技术问题。现在我们能够在这种基于波长的、相当准确的胶片模型之上添加详细的感知模型。因此，举例来说，一块胶片的白点和你的显示器的白点，无论是在实际光度与实际颜色上都有很大的不同。我们引入了一个白点适应模型，让被测量的胶片白点更加近似于Rec709的白点，因此，它会在显示器空间拥有更好适应性。

我们也有一个色域和曝光匹配模式，它可以将胶片的颜色转换为显示器色域空间中的相近颜色，重要的是，我们以同样的方式操作源摄影机，努力保持与胶片相同的感知意图和丰富性。这又回到大脑感知模型了。

虽然我们是以极大的精确度再现色域，其实我们不是完全精确地再现你会在电影院里看到的色彩。我们必须要调整它，否则，电脑或高清显示器上看到的画面就会比较阴暗，有点偏黄，你会觉得有哪里不对劲。这一切都完成的格外细心，因为我们极其着重还原化学洗印过程的特质，并确保该模型的准确性。

计算贵的出奇，但最后，这个现实世界的数据驱动模型正是我们的核心目标，它使我们有别于我们的大部分竞争对手。我们的努力非常值得。

亚特：我注意到，胶片感的一个方面就是饱和度会随着曝光而减少。但是，视频的饱和度会随着曝光而增加，你是不是会在软件中做出补偿？
兰斯：的确，我们能够模拟一些效果。但是有一个部分比较难：胶片负片或者是底片的动态范围会让高光温和地展开，但是一般的摄影机就不会有相同数量的，为超级亮的高光留下的“净空”。我们会把模拟放在一个更具胶片味道的模型之中，但是不会要求它去完全匹配胶片效果，因为那会影响到曝光范围。

因为每一个高清摄像头有不同数值的过度曝光“净空”，或者部分动态范围，它被分配给了从中灰到最大高光曝光的亮度值，让高光在胶片上柔软地展开，因此必须在每部摄影机上都进行裁剪以调整效果。

例如，如果一个胶卷通常在过度曝光净空的七度里占到前三度，那么这个相同的模型可能会在同样有七度曝光净空的摄影机上发挥正常。然而若摄影机只有四度曝光净空，可能就需要进一步压缩以达到相同的外观，让它在更小的空间内工作。

所以我们要在技术正确性之间获得细腻的模型平衡，这将会让视频高光省略很多。出于现实世界中的曝光，模拟胶片行为，我们会调整技术上不应该被改变的高光。我们一直比较中庸，这是我们整个理念的一部分：严格模拟起到作用的事情，并且为人类知觉建模，它不能完成效应，但是可以补充效应。

令人高兴的是，一些较新的摄影机，像BMCC和Alexa，甚至佳能C100和C300都有一个不错的净空高度可用，这在摄影机，比如5D的视频模式下是没有直接显示的。因此，在这些摄影机上可以更加准确地模拟出精彩的胶片效果。

（由左到右）佳能5D原片，通过filmConvert处理，模拟富士的8543电影胶卷和富士尼克夏H400剧照胶卷。

你有没有利用其他比较不明显的方面来模拟出胶片感？

兰斯：在大多数情况下，我们倾向于在仿真模型内模拟色彩效果。因此，由于颗粒增长和衍射限制，有的东西，比如说光晕以及像差影响在分辨力方面造成的差异并没有被特别着重。

其实我们关注的是，从计算的角度来看，这法子太贵了。我们从颗粒模型开始，然后很快找到了一种根本行不通的计算方法，虽然它在物理上十分的精确，但是成本过于高昂。于是我们简化了模型的一些次要效果以提高效率。

我们会在未来增加这些效果。我敢说，有很大的机会，新版本中将会增添一些有趣的胶片效果。

如何模拟胶片颗粒，你觉得它对于胶片感有多重要？
我认为模拟胶片颗粒对于模拟胶片感再重要不过，但同时，这也是我们的照片模型受到误解的方面之一。我们注意到有许多人会谈论胶片颗粒，让这个功能好像很是众望所归。回到实际一看，大部分人从来没有在真正的照片里见过真正的照片颗粒，所以他们自己也不确定胶片颗粒看起来应该是什么样子。

我们是从测量现实世界着手的。我们以高分辨率扫描仪来检测胶片的实际参数。有了这个，就可以看到胶片颗粒在不同曝光和色彩下的数量和结构。我们最初以为自己可以用算法来构造颗粒，通过物理模型来模拟颗粒效果，但这种简单匹配算法的物理模型极其昂贵。

后来我们决定使用颗粒扫描来提供颗粒密度结构。这也算是为颗粒的形态学播下种子。并且我们将之与密度分析器相结合，分析器包括了在底层的RGB数据中的密度变换，与真实胶片一致。这么做的效果非常好，而且还能够重新准确地衡量胶片的洗印过程，这是非常令人兴奋的。

开发FilmConvert的部分乐趣来自大刀阔斧地简化模型：找到方法将复杂的效果分解为优雅的数据结构，大大提升效率，但仍保留原来的复杂性和准确性。没了胶片颗粒，我们就没法做胶片模拟器了。所以这是至关重要的。

为不同的摄影机画面打造同样的画面观感有多难？不同的摄影机是否差别显著？
兰斯：在开始的时候，收集和建立分析数据是相当困难的，消耗了我们很多资源。还好当我们开始了解摄影机的其他东西时，这个流程变得更加流畅迅捷了。真正的困难在于确定，你是否知道摄影机到底在干什么？

比如说摄影机有没有会妨碍分析的自动肩点。这真的需要好好地读通手册。奇怪的是，作为开发FilmConvert的结果，我也在许多摄影机操作方面成了专家。

说到摄影机，看到这么多厂家对摄影机的色彩平衡还有色彩处理上的巨大差异，也算打开了我们的眼界。我发现有件事情特别有意思:各种摄影机如何在自己的3D空间处理颜色。我发现一些摄影机的颜色会在整个曝光范围内以很奇怪的方式改变。令人高兴的是，我们能够解读信号处理，这样就可以得到一个很棒并且一致的胶片外观。

在我们做固件升级时，摄影机有时候会呈现出完全不一样的色彩学，把我们搞的有点措手不及，但现在知道厂商很可能在这些方面瞎捣鼓，就可以留些心了。

一旦从摄影机本身得到数据，构建模型其实相当简单——我们第一次时还不太顺，但现在已经做得很好。

（由左到右）ALEXA的素材通过filmConvert处理，模拟富士SuperX400的剧照胶卷和柯达的5207电影胶片

在大体上你会怎么样描述你所分析的各种不同摄影机的图像外观？
兰斯：所有地方都有不同。恩，其实也没有那么过分，各家厂商之间的差距是相当明显的，就算是在同一个摄影机家族那也是相当明显的。

做FilmConvert之前，我已经因为做视觉特效而熟悉了几款不同的数字电影摄影机，但这些摄影机更偏于大规模，高预算的电影拍摄使用，比如潘那维申Genesis 还有类似摄影机。从大机子到小机子，评估像佳能5D这样的产品也是一个巨大的惊喜：这种普通电影人都买得起的设备，性能也与耗资25-50万的摄影机相仿。在那些比较便宜的摄影机里你的工作范围会受到一点限制。可是比起我在学校用的那些东西（真空管式传感器摄影机，只有两个管子）这些摄影机简直好的没话说！

至于图像外观，这是相当难以量化的。像RED和Alexa这样的摄影机在后期中需要做不少调整，所以尽管它们有一个独特的、不确定的图像外观，我却不认为你需要保持那种外观一成不变。话虽这么说，Alexa有一个相当不错的平衡性，虽然它的默认端到端的伽玛值会比佳能5D少些，而且肤色有些偏粉。要是你真的想要在高曝光下用Alexa或RED镜头拍摄并且在现场观看，就得做点后期处理了。

所以，我认为这是一个棘手的问题！你没法子谈论大概念。它们都具有不同的图像外观，并无一例外可以在机内进行调整，或者，如果你比较走运，就可以在后期导出进行调整。电影制片人的挑战是，要注意到这些差异，谨记你手头有限的动态范围，并利用这些因素实现你的创意。最后，使用filmConvert使它们好看上很多倍，当然还会颇具胶片感。这最后一件事是我个人见解啦。

（由左到右）佳能5D素材经由filmConvert处理，模仿富士8563电影胶卷和柯达Portra400剧照胶卷。

为电影制作者研发简单好用的工具！
兰斯：说实在的，这就是我们追求的：帮助电影制片人和各种各样的艺术创作者实现他们愿景的小发明。如果不是为了这个，那么这一切又有什么意义？现在的技术已经变得如此廉价，电影制作者们可以不花大钱就获得这些复杂的传感器，而且专业技巧也非常不错。只要能把这个美妙的潮流继续推进一点点，我觉得我们就算没有白忙。

亚特：总有时候，未来的电影制作者们可能不会像现在这一代一样，与胶片感共同成长，你又要怎么跟他们说“胶片感”这事呢？
兰斯：其实这个问题我也想过一段时间。很显然，随着时间的推移，风格和审美都会改变，这并不是一件坏事。例如，我不觉得人们会把早期默片时代的审美应用到今天的故事上。但我还是要告诉人们，应该时不时去接触真正的底片。在好几年只看过数码形式拍摄的影片之后，看到一卷真正的底片，肯定感觉会很奇怪，但同样也非常宝贵。我自己形容不来，不过如果你想认真的讲故事，就一定要先看看底片是什么样子。

虽然我们在一定意义上算是在走回头路，不过我们想让那些一直朝前看的人回一下头，看看这项已有百岁高龄的伟大技术的内在意义，以及它向观众传达情感的能力。我们的这种想法也获得了一些响应。有一些电影制作者已经有了这个想法，我们很高兴自己也能够参与进来。

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