?A?站一位法國大神寫的《?ACES?基礎(chǔ)》科普貼。??大神表示這篇?ACES?基礎(chǔ)知識介紹是一次“就連媽媽都能看懂的”科普嘗試，真的這么保姆級別嗎？以下就是完整內(nèi)容！?咱們一起來看！

Mathieu Maurel

3D Generalist

Mathieu Maurel，一位來自法國的3D Generalist，專注于外觀開發(fā)、燈光、渲染和合成方面的技術(shù)研究。

————————————

ACES是當(dāng)下的一個熱詞，藝術(shù)家們可以用它來做出畫面精美的圖像。可它是如何發(fā)揮作用的呢？我們是不是也能用ACES來渲染高質(zhì)量的樂高圖像呢？從理論上來說它并沒有多么復(fù)雜，你只需要了解一些有關(guān)色彩空間的知識就可以了。因此我寫下了這個文檔，嘗試用自己的話來解釋，文中用ACEScg來代替ACES，CG代表的是computer graphics，你們懂得。

1. Linear Workflow（線性工作流程）

在我剛開始學(xué)習(xí)3D的時候，我們一直用的是sRGB渲染，所有紋理、渲染和合成都是sRGB的。后來有一天朋友告訴我，“兄dei，線性工作流程才是王道”，他說的沒錯，ACEScg就是未來的未來式，聽我細(xì)細(xì)說來。

我們屏幕采用的是sRGB模式（至少有99%是吧），也就是色彩配置，我們看到的所有視覺效果（例如視頻、喵星人的gif等）都是如此。而線性工作流程就是說，屏幕是sRGB，但是gamma超級暗（0.45），我們可以通過以相反值（2.2）補償sRGB的gamma drop的方式來進行Linear渲染，得到的效果會更加逼真。這個過程令很多藝術(shù)家汗顏，其實很正常，只是開始不太容易，需要對gamma進行調(diào)整，如果是數(shù)據(jù)，紋理就是Raw格式，如果是色彩，就是sRGB。思考一下無論是不是線性流程...都沒關(guān)系，反正大家已經(jīng)知道怎么用了（都知道吧？）。

我們需要明白一個非常重要的事情，Linear并不是色彩空間，它是一個經(jīng)典sRGB模式，只不過被我們修改了gamma曲線，或者再精確點，我們所說的Linear是具有Linear函數(shù)的sRGB色域。因此，計算還是在sRGB中進行，即使在更好的燈光條件下，其余顏色和值也是在sRGB中的（之后會解釋關(guān)于色域、Linear函數(shù)等詞的含義）。

以上這些對于理解 ACEScg的真正革命尤為重要。

2. ACEScg

什么是ACEScg呢？有這么兩個問題，我們的屏幕是sRGB模式，但如果在另一個具有更多色彩的色彩空間中渲染，再回來到sRGB屏幕上正確顯示又會怎樣？為什么要把計算限制在顯示的范圍內(nèi)？這些問題即是有趣的開始。

對于那些很難理解色彩空間的小伙伴來說，想象一下國際象棋棋盤（雖然類比不恰當(dāng)，但你還是要跟著我想）：sRGB是一個沒有太多正方形的小棋盤，sRGB渲染就相當(dāng)于把棋子放在上面，振幅很小效果也不太好。而在ACEScg中，棋盤大很多，渲染過程有很多方格來放置/移動棋子，效果也比 sRGB模式下的效果好很多。

問題是，我們的貼圖（例如紋理、HDR等）和屏幕都是在sRGB棋盤上的，非要把它們放到ACEScg棋盤上，雖然正方形數(shù)量多了，但不知道該把它們放到哪里（你說sRGB棋盤上的3D knight該放在ACEScg棋盤上的什么位置）？也就是說你不能把sRGB棋盤上的圖像直接放到ACEScg棋盤上，反之亦然。非要這么做的話，就得進行轉(zhuǎn)換，也就是下面要說的IDT和ODT。

IDT = Input Device Transform（在ACEScg中進行的轉(zhuǎn)換的內(nèi)容）

ODT = Output Device Transform（為了適應(yīng)顯示器而產(chǎn)生的結(jié)果）

當(dāng)然中間還有RRT，咱們暫且不論。

3. Transformation（轉(zhuǎn)換）

用一個基礎(chǔ)3D場景舉例（還不錯吧？我自己搭的）。在這個場景中有3種紋理（咱們跳過McBeth，只討論球體）：

- light dome的HDR

- 漫反射貼圖

- 粗糙度貼圖

漫反射貼圖是sRGB下的8 bits.jpg格式，粗糙度貼圖是Linear的32 bits .exr格式，HDR貼圖是Linear的32bit.exr格式。如果你還記得我們在第一章線性工作流程中介紹過的，非ACEScg渲染需要把HDR和粗糙度設(shè)為Raw格式（因為是數(shù)據(jù)），但為了避免紋理被沖洗掉，我會將漫反射設(shè)置為sRGB模式（或gammaCorrect值為0.455，效果幾乎相同）。

這樣的設(shè)置與ACEScg幾乎相同，但還存在一些細(xì)微差別。事實上IDT會根據(jù)基本圖像是Linear（HDRi）、sRGB（漫反射）還是數(shù)據(jù)（粗糙度）而有所變化，看起來是這樣的：

4. Schema（架構(gòu)）

我會用相對直觀的方式來解釋。

5. Explanation（解釋）

如果上面給出的架構(gòu)不是很清晰，那讓我進一步解釋一下。

左邊是電腦上的文件，有紋理，有HDR等，他們來自于網(wǎng)絡(luò)、Photoshop，隨便什么地方吧。這些文件是sRGB的，是大多數(shù)用戶可以使用的標(biāo)準(zhǔn)文件。你可以把這塊理解成沒有太多方格的小棋盤。

中間是3D軟件，比如整合場景進行渲染的Maya，可以做一些合成的Nuke。色彩空間是ACEScg，所有信息都可以在同一的空間中進行交換。你可以把這塊理解成大棋盤，到處都是正方形。

右邊是查看圖像的地方，屏幕是sRGB的，我不能直接在Maya或Nuke中保存圖像，不然得到的圖像有問題，因為小棋盤（屏幕是sRGB的）不能顯示大棋盤（ACEScg）的圖像，而且ACEScg是線性的，無法真實顯示，再加上不是相同的正方形，也無法確定棋子該放在什么位置。這就是為什么我必須將ACEScg圖像轉(zhuǎn)換為sRGB圖像（也可根據(jù)其他屏幕類型的情況而定）的原因。

所以，當(dāng)在ACEScg的Maya中導(dǎo)入紋理時，我需要考慮圖像類型和配置文件以適應(yīng)其IDT（從sRGB 到ACEScg）：

●?sRGB圖像?（通常為8bit，格式為jpg、png等）?，用于色彩?（漫反射、SSS、albedo等）?=使用IDT?Utility_sRGB_Texture

●?Linear圖像?（通常為16/32bit，格式為exr）?，用于數(shù)據(jù)?（粗糙度、金屬、法線、置換等）?=使用IDT?Utility_Raw

●?Linear圖像?（通常為16/32bit，格式為exr）?，帶有色彩信息?（HDRi或數(shù)字繪景）?=使用IDT?Utility_Linear_sRGB

然后我以exr格式16/32bit渲染，在Nuke中合成，圖像發(fā)布到A站上，你們會在電腦屏幕或手機上觀看，采用的是sRGB（大多數(shù)用戶使用的顯示標(biāo)準(zhǔn)）。因此我將ODT設(shè)置為?Output_sRGB?（從ACEScg到sRGB）。

注意，必須根據(jù)屏幕和項目來選擇ODT，在上面的例子中，我用的是sRGB，也可以根據(jù)顯示器選擇Rec709或者其他別的模式。

6. Important（重點）

想讓有關(guān)ACEScg的內(nèi)容簡單而且便于理解可不是一件容易的事情，因為其中涉及到了很多細(xì)節(jié)和重點，接下來我會嘗試更深入地解釋一些IDT和色彩空間的內(nèi)容，重點是理解貼圖的來源。

在前面的例子中，我說過.jpg格式 8bit的漫反射貼圖要用 IDT?Utility_sRGB_Texture?來轉(zhuǎn)換，但你們必須了解，IDT并不是根據(jù)源圖像的格式或深度進行選擇的，而是根據(jù)它的色彩空間選擇的。sRGB和Linear有相同的primaries，經(jīng)常被認(rèn)為是兩個不同的色彩空間（特別是在Nuke中），因此我們既要區(qū)分貼圖的功能（色彩或數(shù)據(jù)），又要區(qū)分其所在的色彩空間（最常見的是sRGB或Linear，當(dāng)然也有其他）。

我以sRGB和Linear為例，是因為我們經(jīng)常從 Megascan獲取資產(chǎn)，或是從Substance Painter或Photoshop中得到貼圖。基本上在大多數(shù)情況下，我們的紋理是sRGB的（jpg，png... 8bit）或Linear的（hdr，exr... 16/32bit）。但由于某種原因，漫反射貼圖也有可能是Linear 16bit的.exr格式。遇到這種情況，需要將對應(yīng)與色彩功能的 IDT設(shè)置為Linear，也就是IDT?Utility_Linear_sRGB?。

IDT基本上都是基于貼圖的色彩空間，下面有一例子：

● 如果貼圖來自Mari，并且在ACEScg中導(dǎo)出，用 IDT?ACEScg?；

●?如果貼圖來自Photoshop，并且是sRGB，用IDT?Utility_sRGB_Texture?；

●?如果貼圖來自Substance Painter，并且是Linear，用IDT?Utility_Linear_sRGB?；

...

這里有一個簡單的表格，總結(jié)了根據(jù)貼圖來源使用IDT的方法。

7. Vocabulary（詞匯）

接下來我們快速討論一些剛剛遇到的特殊詞匯，以便幫助小伙伴們理解我們所討論的內(nèi)容，當(dāng)然你也可以查一查他們的官方定義到底是怎么解釋的。

色彩空間?通過3個事情來定義：

Primaries?：指的是schema 1（棋盤）上顯示的三角形的三個頂點，這個三角形稱為?色域?（gamut），請注意不是gamma。

Whitepoint?：指的是三角形中定義為最白的空間，移動此點可以使圖片變暖或變冷。

Transfer functions?（傳遞函數(shù)）：這才是gamma，在 schema 2中，紅線表示sRGB，藍(lán)線表示Linear

以上這些讓我們更深入地了解IDT和ODT術(shù)語，在了解了源文件的色域和傳遞函數(shù)之后，就可以推斷出適合于它的IDT，以?Utility_Linear_sRGB?為例：

Utility?- IDT存儲的組（類似于標(biāo)簽，方便查找）

Linear?- 傳遞函數(shù)（schema 2）

sRGB?- 色域（schema 1）

然后可以把IDT應(yīng)用于與sRGB primaries線性關(guān)聯(lián)的紋理。

8. Versus（對比）

到目前為止知道怎么使用ACEScg了吧！咱們再來說說為什么要用ACEScg來代替 Linear Workflow 呢？因為它確實是一次關(guān)于圖像質(zhì)量的飛躍，它使渲染引擎不再受屏幕色彩空間的限制。盡管網(wǎng)上有很多對比sRGB和 ACEScg的內(nèi)容，但我認(rèn)為我自己的比較還是一些細(xì)節(jié)方面的優(yōu)勢。

Linear sRGB 渲染中，顏色在McBeth上過于飽和，而圖像整體顯得更暗淡一些。為了調(diào)整這個問題，我調(diào)整了色彩分級中的高光，人為降低了色彩飽和度以達(dá)到逼真效果，相反也可以對比其余部分使圖像更具深度。

ACEScg渲染中，色彩會在光線較強的地方自然褪色，同時在其余圖像上的深度增加，這是因為ACEScg包括對比度和值的管理工具，而這個工具在sRGB中是沒有的。用較少的精力獲得效果更好的圖像，藝術(shù)家們都會很開心，這樣就有時間來精進和調(diào)整更細(xì)致的圖像效果，使用ACEScg可以在炸毀燈泡的同時還擁有逼真的效果！最后引用Thomas Mansencal的一句名言，“如果沒有S型預(yù)覽轉(zhuǎn)換，就別讓朋友看線性場景”。

9. Conclusion（結(jié)論）

希望這份小文件可以對您有所幫助，對你們做出的解釋也正好回答了一些我自己的問題。當(dāng)我以為對這些內(nèi)容很熟悉的時候，當(dāng)我準(zhǔn)備開始總結(jié)的時候，還是發(fā)現(xiàn)了一些我必須要糾正的問題。

別有壓力。如果你覺得自己已經(jīng)理解了，那很好！如果能應(yīng)用到工作流程中去那就更好了，花些時間測試一個小的個人項目。如果第一次用不對也別擔(dān)心，在我看過的眾多ACEScg工作流程演示視頻中，演講者也會犯錯誤然后再糾正自己的錯誤。所以別擔(dān)心，坐下來按照自己的節(jié)奏嘗試每一個步驟，相信我，這是值得的。