ACES色彩管理流程

ACES（Academy Color Encoding System）是由美国电影艺术与科学学院（AMPAS）和行业合作伙伴开发的开放式色彩管理和互换系统，它规范了所有不同类型的项目中的色彩科学，其创立的目的是为行业提供标准化的色彩管理系统。ACES贯穿了制片生产、后期制作、放映和存档的各个阶段。


在2004年ACES项目刚刚启动时，美国电影艺术与科学学院（AMPAS）和许多行业专家意识到，需要一种开放的色彩管理系统，这个系统要能应对现代数字影像制作的诸多复杂性。

在有数十种不同的摄影机系统、编码、显示设备等的行业中，学院发现需要使用像ACES这样的系统，以精确且简单的方式来管理色彩，无论是用于摄影机还是显示器。


虽然许多软件开发人员已经在应用程序中解决了色彩管理问题，但是这些解决方案都不是面对行业范围开放的。而ACES是一种行业标准的色彩管理解决方案，任何人都可以使用它来管理任何项目的色彩生产流程。


自2014年发布ACES 1.0以来，ACES生产流程已在数十部好莱坞大片、电视连续剧和独立电影中使用。 现在，ACES生产流程也被众多应用程序所支持，包括DaVinci Resolve，Filmlight的Baselight，Nucoda等。


关于ACES，最重要的事情之一，是它的处理流程利用了『拍摄参考数据』，即每个摄像机系统使用并写入到素材中的色彩科学数据。在进入色彩流程后，ACES会对这些数据进行逆向工程，即所谓的ACES输入转换或IDT，将其还原为摄像机在实际场景中拍摄的纯线性光信息。从理论上来讲，这将完全排除掉摄影机系统对原始色彩的影响。


这就是为什么ACES经常被认为是场景参考数据，或者用更专业的术语来说是线性场景。排除了摄影机的影响，能使我们更接近摄像机所面对的真实场景。此外，ACES色彩所使用的色彩空间很大，它涵盖了人类视觉区域的所有可见光区，甚至还包括了一部分不可见光。


ACES是一个将来自不同摄影机的拍摄参考数据，转换为一个有共同起点和色彩科学的线性场景的统一标准。在ACES工作流程中，你不会遇到在较小的色彩空间中常见的工作限制。对于客户移交和存档来说，ACES色彩空间非常大，所以其本质目的是“面向未来的”。


另外要知道的是，ACES的线性场景仅是运用于工作生产流程的一部分，并不适用于直接观看。因为，人眼的视觉不是以线性方式来工作的，最终项目因为仍会在电视、投影仪等设备上来观看，所以它们会被分配不同的伽玛或EOTF（电光传递函数）。因此，ACES还会涉及显示端的色彩管理流程。通过针对不同颜色空间和显示设备的不同转换来解析ACES数据。


在精度方面，ACES使用Open EXR 16位半浮点处理，它能覆盖至少30档动态范围的场景曝光数据。这些EXR数据仅用于应用程序内部运算，除了渲染器会用到它以外，它不会生成数据文件，你也不用管理它。



以下是ACES生产流程的优势：

・摄影机系统色彩科学的统一性——因为转换为线性光场景排除掉了摄影机系统对彩色的影响，对于应用程序来说就有了一个共同的色彩科学起点。

・对于像VFX/CGI这种本身就是线性色彩合成的工作流来说，更是会因ACES获益。而且，线性数据可随时被渲染回需要的用途，或者直接提供给调色师，不会有任何色彩偏移，完全保留了所有调色。

・为宽色域/高动态范围做好了准备，ACES能保留30档动态范围的图像数据，不仅色域大，而且非常适合HDR，这些概念未来都将得以进一步开发。

・常青的数字母带，ACES被创立的要求之一就是让该系统具有超宽超大的动态范围，这才能使一种万古常青的数字母带成为可能。


ACES都有哪些组成部分？

虽然ACES及其转换在数学上非常复杂，但是你还是可以通过了解一些生产流程和转换功能来更好的理解ACES。这里是一些相关术语及其在流程中协作时的功用说明。

・ACES Input Transform（IDT或输入设备转换）：它将摄影机独有的拍摄参考数据转换为线性场景的ACES色彩空间。目前，摄影机厂商会为自己的摄影机系统来开发IDT转换算法，然后ACES学院对其进行测试和验证，未来ACES学院会拥有更多的控制权。IDT转换和其它ACES转换一样也是用CTL（色彩转换语言）编程语言来编写的。IDT并不是完全与摄影机系统一对一的关系，有时也会将不同的IDT应用于同一个摄影机系统来补偿一些摄影机系统中因不同设置所带来的差别。

・ACES Look Transform（LMT或外观修改转换）：它是ACES观看转换（它由LMT、RRT和ODT系统组成）的一部分，它提供一种类似于将LUT应用于镜头的方法。不同的是，LMT位于ACES色彩的调色流程之后，且并非所有工作都支持它。

・Reference Rendering Transform（RRT或参考渲染转换）：你可以将其理解为ACES的渲染引擎组件，RRT将场景参考的线性数据转换为超宽的显示参考数据集。RRT与ODT一起为显示创建可视化的数据。

・ACES Output Transform（ODT或输出设备转换）：这是ACES流程的最后一步，它从RRT获得超宽和高动态范围的数据后，转换为不同显示设备所对应的色彩空间，比如P3、Rec.709、Rec.2020等。


另外，关于ACES工作流程，还有三个主要的子集：ACEScc、ACEScct和ACEScg

・ACEScc，使用对数颜色编码，它工作起来非常接近在log格式素材下调色时的感觉。

・ACEScct，与ACEScc相似，但是在编码中添加了趾部数据的范围，它使调色师在提升暗部时能获得与传统胶片调色时相似的感觉。ACEScct是在ACES 1.03规范中加入的，它是基于一些调色师的反馈而加入来替代ACEScc的。

・ACEScg，它利用线性颜色编码，因而是为VFX/CGI工作者所设计的。

另外还有几个不常见的术语：

・APD（Academy Printing Density 学院印制密度），AMPAS提供用于校准胶片扫描仪的参考密度。

・ADX（Academy Density Exchange 学院密度交换），用于胶片扫描并将其转入ACES系统，有点像Cineon扫描系统。

・ACESproxy，一种使用对数色彩编码、基于整数的、在有限范围内使用的ACEScc版本，主要用来在现场通过SDI线缆与兼容设备一起使用。


ACES工作流程

先来看张图：

ACES的工作流程其实非常简单：相机数据>IDT>调色>LMT>RRT>ODT。

一般来说，你需要先告诉调色应用系统（比如 Davinci Resolve）相机数据需要使用哪种IDT转换，实际上相当于告诉它这是什么摄影机拍的，使用了什么色彩模式等等，然后进行正常调色步骤，LMT不是必须的，RRT在内部完成超宽数据的转换运算，最后这一结果会被你指定的ODT转换，以正确的色彩空间显示在对应的显示设备上。


理解ACES色彩空间

在谈论ACES色彩空间时经常会遇到几个术语，2065-1、AP0、AP1、Rec.2020+。

2065-1即SMPTE ST 2065-1实际上是ACES的SMPTE标准化版本，虽然该版本标准有很多部分，但一般ACES 2065就表示全线性版的ACES，它的色域比红绿蓝三原色的视觉范围更大。ACES 2065有一个主集被称为AP0——ACES Primaries 0。

上图是一个CIE1931图，图中有色彩填充的马蹄形区域是人眼可见光的视觉范围，即我们所能看到的所有颜色都在这个区域内，左图黄线范围为AP0，你可以看到它比前者更大。右边黄线范围为AP1，它与Rec.2020相近，远大于Rec.709，主要用于ACEScc、ACEScct和ACEScg。

2065-1 AP0主要用于存档和文件交换，在实际使用中，像调色或VFX是不会使用它的，取而代之的是AP1，有时候也被称为Rec.2020，但实际上它的范围要比后者大一点点，后者也被称为未来的超广色域。


ACES版本与开源开发

目前ACES的正式版本为1.1，但许多应用程序尚未支持到这一版本，更广泛被支持的是1.03版本。除非AMPAS认为应因终端用户的需求需要对版本进行大升级，否则版本号将主要在.0x上更新，主要是修复一些错误和改进性能。

ACES版本向后兼容，即你可以使用较新版本的ACES打开旧的项目，然而与原始项目相比，你的图像可能会看上去有些不同，有些应用程序提供了向旧版本ACES转换的功能来要匹配原始项目中的ACES版本。

最后要说的是，ACES是开源的，AMPAS管理和策划其开发 ，但如果你对数学/色彩科学有深厚的兴趣，也可以访问由学院维护的Github数据库，为系统的开发做些贡献或查看其开发进程。

https://github.com/ampas/aces-dev


除此之外，由于ACES转换是用CTL色彩转换语言编写的，学院还维护一个CTL的数据库：

https://github.com/ampas/CTL


ACES中心 https://acescentral.com/

你也可以访问ACES中心参考讨论ACES，这里是最终用户和ACES认证伙伴经常光顾的地方。