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讓你徹底弄明白Gamma 2.2的線性工作流

前言

本教程是基于VR3.0寫的,不過設置都是一樣的。是基于最初的gamma 2.2教程寫成的,之前那個原始的太老了已經,不過一些基本的東西還是沒變。

讓我們回到2004年,一些牛逼的高手在VR論壇里開了一個帖子叫“線性工作流程”, 當時非?;鸨?,很多人都試圖來模仿這種工作模式但這套流程非常復雜,不過出來的效果也是非常震撼的。

其實問題很簡單,VR和3ds Max的計算方式,VR的相機對于光的反應都是線性的, 這就是說它們都是在gamma 1.0空間里運作,這當然沒問題,但是3dsMax和Vray的設置是gamma 1.0,那么你看圖的設備也要具備相同的設置才可以,遺憾的是,計算機不是線性的gamma 1.0,因為從沒人告訴過3dsMax和Vray這個問題,所以咱們的圖總是看起來有點灰,有點暗!

Gamma 1.0 單挑 Gamma 2.2

這里有個簡單的例子:一個一面開放的室內空間,開放的一端可以引入很多室外的光線。左側是1.0的結果,右側是2.2的結果,可以看出,1.0的結果很暗,如果你嘗試提燈光的強度度來增加室內的亮度的話,那個開放端的墻面肯定就曝光了。

而右側的那個2.2的結果就比較明亮了,而且窗口處也沒曝光,這是很多人所需要的一種效果。

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HDRI和gamma

還有一個基本的問題是HDRI 燈光與反射,這里也有個例子:

左側是1.0的結果,可以看出在反射部分的對比度非常強烈,和提供光源的那張HDRI貼圖(中間那個球)里的感覺不符合。

右側是是2.2的結果,可以感覺出這個反射部分的光感和那個HDRI貼圖里呈現的環境很匹配,而且光效也更自然。

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貼圖顏色太灰和燈光沒層次感

用2.2來工作的第一個問題來了:很多場景設置成2.2后,顏色和貼圖會突然變得很灰,沒有足夠的對比度,造成這個問題的原因是,你只是把場景設置成了2.2,但沒有把貼圖和顏色設置在2.2的環境里。貼圖其實都是基于2.2的,假如你只是簡單的將MAX系統設置為2.2的話,那等于那些貼圖被你疊加了兩次2.2,這就會使得貼圖看起來很灰很亮!這就需要我們將MAX和貼圖加載模式都設置為正確的數值,這樣你的最后出來的顏色和貼圖就能和原始貼圖吻合了。下面是兩種設置的對比,右側的是2.2的設置,你需要改的地方有:

  • Enable gamma/LUT correction: 這個是開啟2.2模式
  • Gamma: 除非特殊需求 ,一般就設置為2.2
  • Materials and colors: 這里你可以選擇材質編輯器和顏色選擇器是否也以2.2的模式來顯示,這個非常關鍵,你一定要選擇來將這兩個與2.2匹配起來!
  • Bitmap files input gamma: 這里你可以指定所有加載的貼圖都是2.2的,以免出現前面提到的重復疊加問題而導致貼圖太灰沒對比
  • Bitmap files output gamma: 這里控制保存圖片的數值,這個之后講

看一看你的材質編輯器和顏色選擇器,可以看到他們變亮了,所以假如你想在2.2模式下得到一個同樣深紅色茶壺,你就需要在新模式下的顏色選擇器里重新選擇那個深紅色。

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Virtual frame buffer - sRGB 按鈕

上面的設置是為了你能選擇到正確的顏色和加載出正確的貼圖,在VR的virtual frame buffer里,有個小小的按鈕:sRGB,這個按鈕可以給這個VFB渲染結果里添加一個gamma 2.2曲線,讓你的渲染結果以正確的gamma 2.2來顯示,下面是這個按鈕開或關的對比,不勾選這個按鈕時候,畫面的顏色顯示會比選中時候暗。

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如何從virtual frame buffer保存出圖片

要如何以正確的方式來保存這個渲染結果呢?讓我們先回到3dsMax里的preferences菜單里,還記得那個output gamma的設置嗎? 那個設置成了2.2,這個非常關鍵!

由于sRGB這個按鈕也只是一個預覽工具,我們需要確保在保存渲染結果時候也用2.2的模式來保存,要不然的話你保存的圖片還是會很暗(因為2.2的模式沒有被設置進輸出里)

但這只是問題的開始... 這個sRGB按鈕給渲染結果賦予了一個2.2的曲線,但我們是不是也能把這個曲線一起帶進我們所保存的圖片里呢?答案不不能!,下面是一個在output = 2.2設置下保存的圖片和直接截屏出來的圖片的對比,還是有點點的差別的!保存出來的圖片會稍微亮點點,證明了sRGB所賦予的那個曲線和3dsMax系統里的gamma 2.2曲線還是不一樣的

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如何從virtual frame buffer里保存EXR

在線性工作流里,你還能將結果保存為full float 32比特的圖片,比如EXR. 真正的線性工作流里你是靠系統本身來還原這些圖片的顏色,也就意味著你不靠gamma或sRGB曲線。當你保存EXR時,那個output gamma也是不起作用的,下面也是截屏和保存出來的EXR對比結果,可以看到兩者完全一致!

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不用線性工作流的Gamma 2.2

線性工作流對于要在后期里做處理很有用,那假如不以這種full float格式來保存圖片會如何?在剛才那種保存方式里,我們可以得到一個完全和渲染結果一樣的圖片,要做到這一點,我們要確保在color mapping卷展欄里,在 'expert' 模式下看所有的參數,保證這里的gamma是2.2。

那么假如這個設置不是這樣的話會如何呢?把它設置回默認值 'color mapping only'. 這意味著在渲染結果里沒有那個gamma曲線了,像素值也不會因此而改變,在之前的例子里,我們已經看到可以通過最后的一個sRGB 按鈕來獲得正確的結果。

但假如我們不用2.2這個設置呢?我們再把模式切換成'none'來看看,你可能最后得到的圖片在明度上差不多,不過會有些躁點,全局光的效果也會差些。這其中的原因是當VR全局光在計算比較暗的區域時候,他會提前結束計算,這樣本來需要去除躁波的地方就沒被計算出來,所以畫面會比較暗,雜點也較多,它能顯示為正常的亮度純碎是因為那個sRGB按鈕,所以當你選擇 'none' 這個模式的時候,VR只在非常暗的區域采樣,而你選擇'color mapping only'模式的時候,VR在亮的區域采樣,但只是采樣,gamma并沒有實際作用到那些像素上。

所以只剩下'color mapping and gamma' 這個模式同時會兼顧明暗這兩種區域,既能在亮的區域進行采樣,同時也將gamma曲線作用到畫面上,但之前我們提過,因為gamma作用到畫面上了,你需要關閉sRGB這個按鈕來避免疊加2.2效果。

但因為現在gamma曲線已經作用到畫面上了,我們就得回到輸出設置里把 gamma 設置回1.0, 否則gamma曲線在你保存圖片時候又會疊加一次了。

這里是假如你要想gamma作用到渲染畫面上時候的設置:

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這里還有一組對比,可以感覺到作用了gamma的圖還是稍微亮了一點的。

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所以說,sRGB按鈕的曲線和gamma 2.2的曲線還是有點不同的,但假如你的color mapping里也設置了gamma,你就不需要用sRGB按鈕了,你保存出來的圖片將會和你在屏幕里看到的一致。
總結

如今線性gamma2.2工作流已經是大家的默認工作方式了,幾乎所有的好作品都是這個模式下完成的,假如你剛使用VR,你可能不會察覺到里面的區別。

比較專業的做法是保存EXR格式的圖片,這樣你對顏色的控制是最最完全的

另一種做法就是將gamma 2.2作用到顏色和貼圖上,而關閉sRGB按鈕,這樣保存出的圖片不會出現gamma疊加的錯誤。

在我看來,沒有對錯,只是看你喜歡哪一種。

下面是兩種方式的各自設置:

純線性工作流:
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在渲染時候要利用gamma 2.2的

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用指定的RGB顏色

有個問題我們沒涉及到,那就是假如你需要用一個LOGO里的指定顏色的話怎么辦。比如說你的茶壺顏色和法拉利紅要一致,你肯定會從PS里吸取這個顏色的RGB: 229,28,36. 然后回到MAX里把這個茶壺的顏色改為這個值,但你會發現,顏色根本不對,max里出現的那個紅色成了粉紅色!

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這個是因為MAX里選的這個顏色只有在配合了gamma 2.2的曲線渲染后才會正確的顯示出來,所以你不能只是簡單把PSli那個數值復制到MAX里去。

有個做法:取LOGO的一部分作為一個純色的紋理貼圖而不是直接輸入RGB,這樣你就可以得到正確的顏色渲染了:

111314dp08vpr9zvcc0kor.jpg

或者呢,把那個貼圖放到一個空的材質球框里,雙擊這個貼圖,然后吸取里面的顏色值,再作用到茶壺的顏色值上,對比一下前后兩個RGB數值,是不一樣的!

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(完)
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