殷唯杰

【摘要】隨著索尼新款攝像機(jī)型FX9V的推出，它的Cine EI模式重新成為業(yè)界熱議的話題，與普通攝像機(jī)的拍攝模式不同，在此模式下，索尼運(yùn)用S-LOG曲線技術(shù)和S-Gamut色域范圍概念使高質(zhì)量畫面的拍攝成為可能。本文將以FS7機(jī)型為例，從寬容度的概念入手，詳細(xì)對(duì)比分析Cine EI模式下幾種S-LOG曲線的技術(shù)特征和成像差別、各種 S-Gamut色域值的記錄范圍、曝光指數(shù)的概念及其如何影響畫面質(zhì)量，在Cine EI模式下套Mlut如何正確控制曝光，以及實(shí)際應(yīng)用中如何正確使用這一模式進(jìn)行詳細(xì)解析。

【關(guān)鍵詞】Cine EI;寬容度;S-log曲線;曝光指數(shù)

中圖分類號(hào)：TN94? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2020.22.001

基于優(yōu)質(zhì)的畫面質(zhì)感、親民的價(jià)位和巨大的后期調(diào)色空間，現(xiàn)在越來越多的電視機(jī)構(gòu)、媒體公司都在用索尼PXW系列的F55＼F5＼F7攝像機(jī)作為“主打機(jī)”，它們也被稱為入門級(jí)電影機(jī)?？梢哉f，這些機(jī)型之所以廣受追捧，正是基于其擁有的Cine EI模式，在這種模式下使得高品質(zhì)、電影質(zhì)感的圖像拍攝成為可能，它被大量使用于紀(jì)錄片、宣傳片、微電影、高品質(zhì)廣告片乃至影視劇的拍攝。近期隨著新款機(jī)型FX9V的推出，索尼的Cine EI模式又重新回到討論的焦點(diǎn)，本文將以索尼的FS7為例對(duì)Cine EI模式工作原理和使用方式進(jìn)行詳細(xì)解析。

1. 詳解Cine EI模式

1.1 什么是Cine EI模式

索尼FS7為用戶提供了兩種拍攝模式，分別是自定義模式和Cine EI模式。自定義模式主要用于即拍即用、不需要過多后期處理的普通拍攝，即我們經(jīng)常使用的攝像機(jī)方式。

Cine EI模式又稱電影風(fēng)格攝像模式，它模擬膠片電影攝影機(jī)的工作方式，拍攝出看起來低對(duì)比度但具有更廣色域和高寬容度伽馬曲線的畫面。在此種模式下白平衡、亮度增益均無法調(diào)整，但可以調(diào)整曝光指數(shù)，它是拍攝高質(zhì)量畫面的基礎(chǔ)。使用此種模式拍攝分為兩項(xiàng)工作，前期拍攝和后期調(diào)色，在前期拍攝中將包含豐富信息的畫面記錄下來，后期再通過增加對(duì)比度及飽和度等多種調(diào)色方式還原豐富色彩及層次的畫面。

在Cine EI模式中涉及到寬容度，S-LOG曲線，色彩空間等諸多概念，只有在諳熟其含義的情況下，才能做到對(duì)此模式的輕松掌握。

1.2 Cine EI高寬容度的概念

我們知道，Cine EI模式的優(yōu)勢(shì)在于所提供的高寬容度畫質(zhì)，索尼為這款模式設(shè)計(jì)了14檔的寬容度，極大豐富了畫面層次。寬容度通俗地說就是在高反差的環(huán)境下，亮部和暗部細(xì)節(jié)信息記錄的能力范圍，寬容度越高，亮部和暗部細(xì)節(jié)能夠很好地保存，反之光差就會(huì)局限在一個(gè)小的范圍內(nèi)。普通Rec.709的寬容度為6檔，Jpg格式照片的寬容度是8檔，相比起來14檔寬容度可以記錄更加豐富的畫面信息。

從圖1不同寬容度照片對(duì)比可以看到，低寬容度照片亮的地方一片死白，暗的地方漆黑一片，高寬容度畫面云彩的明部和暗部的細(xì)節(jié)都記錄了下來，記錄的明暗層次和畫面信息更加豐富。

然而對(duì)于攝像機(jī)監(jiān)視器或外接顯示器而言，14檔的寬容度是無法與之匹配的，下面先來看看高寬容度攝像機(jī)是如何記錄場景的。

1.3 Cine EI如何記錄高寬容度

從圖2中可以看到，原場景中光在各個(gè)區(qū)域均有分布，高寬容度攝像機(jī)的記錄宗旨是采集場景的整個(gè)光的分布范圍。為了達(dá)到這個(gè)目的，它需要將記錄的所有信息都重新轉(zhuǎn)化，以便為高光和非常明亮部分創(chuàng)造空間，方法是把暗部和陰影部分都稍微壓縮一些，中間調(diào)壓縮稍多一些，白色部分壓縮最多，此時(shí)高光和非常明亮的部分就可以保留下來。

1.4 Cine EI模式下的LOG曲線

如今攝像機(jī)廠商有自己的Log格式，松下的V-log，尼康的D-log，佳能的Canon-log、Arri的LogC等等，雖然名字不一樣，但他們都使用log這種曲線計(jì)算方式來保留更多的亮度信息。本質(zhì)上Log曲線是對(duì)數(shù)函數(shù)曲線，稱為LogE，這種對(duì)數(shù)曲線的橫軸表示曝光量（E），從左到右曝光量逐漸遞增，縱軸表示光密度逐漸升高的變化?，F(xiàn)在電視業(yè)內(nèi)人士習(xí)慣地將之看做一種伽馬曲線——一種最大限度激發(fā)傳感器性能的伽瑪曲線。索尼在Cine EI模式下提供兩種Log曲線可供選擇，分別是S-log2和S-log3。如圖3所示，這兩種曲線都具有14檔寬容度，但曲線走勢(shì)卻有所差別。

從兩種曲線的對(duì)比圖中可以看出，S-Log3曲線從陰影到灰度的過渡更柔和，18%灰時(shí)比S-log2更亮。并且S-log3擁有比S-log2更多的陰影和高光的動(dòng)態(tài)范圍，這樣可以提供更好的基于Log的分級(jí)。在18%的灰時(shí)，S-log3比S-log2更亮、更接近于Arri的LogC曲線。在亮部區(qū)域S-log2的記錄能力比S-log3壓縮了1.5檔，而在陰影部分，S-log3擁有著比S-log2更好的陰影對(duì)比度。S-log3與S-log2和Rec.709的實(shí)拍對(duì)比如圖4所示。

1.5 Cine EI模式下的色彩空間

Cine EI模式不僅提供了Log曲線，還結(jié)合了色域進(jìn)行相關(guān)設(shè)定。色域是指“色彩的寬容度”，當(dāng)寬容度較大時(shí)，可捕捉到更多的色彩信息。在視頻世界里，我們通常使用的色域是Rec.709規(guī)格，該規(guī)格是當(dāng)前數(shù)字電視以及眾多媒體所采用的規(guī)格。相區(qū)別的是，Cine EI提供了三種色域，分別為S-Gamut、S-Gamut3、S-Gamut3.Cine，這些色域使得顏色空間更廣，色彩表現(xiàn)更加豐富。如圖5四種色域圖對(duì)比，與S-log2和S-log3兩種曲線對(duì)應(yīng)了3種色彩空間，分別是S-Gamut/ S-log2、S-Gamut3/S-log3、S-Gamut3.Cine/S-log3。

其中S-Gamut3非常接近攝影機(jī)的原生色彩，能很好地用于數(shù)字?jǐn)z影機(jī)記錄，它保留了和原始S-Gamut相同的區(qū)域，色彩再現(xiàn)比S-Gamut更準(zhǔn)確。

S-Gamut3.Cine色域與用于電視制作、膠片輸出和數(shù)字電影中的底片掃描相似，色彩再現(xiàn)的設(shè)計(jì)略寬于DCI-P3，提供了充足的調(diào)色空間。

從色域圖可以看出來，S-Gamut和S-Gamut3的色彩空間是最大的，可以捕捉到最大范圍的色彩，而S-Gamut3.Cine的色彩范圍稍小，實(shí)際上色彩空間比較小會(huì)更容易進(jìn)行色彩分級(jí)，在后期調(diào)色時(shí)，也比大空間的S-Gamut和S-Gamut3色域更方便，所以一般建議使用S-log3的S-Gamut3.Cine錄制。

1.6 Cine EI模式下如何控制曝光

以上講到的高寬容度S-log模式下的由于畫面灰暗對(duì)于聚焦和正確掌握曝光是比較困難的，有一個(gè)簡單的方法就是使用查找表（LUT），通過套用LUT來查看調(diào)整尋像器內(nèi)顯示內(nèi)容，它的作用是使S-log2和S-log3轉(zhuǎn)換為不同的伽馬曲線，以使畫面看上去就像還原真實(shí)的畫面。

最簡單的方式就是在CINE EI模式中打開監(jiān)視器的VF Mlut，選擇一個(gè)Mlut接近你最終想要出效果的那個(gè)Mlut的效果。之外還可以采用更為精確的方法來控制曝光，這就是將灰卡或白卡放入畫面內(nèi)，打開機(jī)器的示波器進(jìn)行觀看數(shù)值來準(zhǔn)確曝光，首先看一下S-log2和S-log3的正確曝光等級(jí)，表1展示了不同S-log的正確中灰等級(jí)和90%反射白波形圖的數(shù)值。

可以看到90%白色等級(jí)對(duì)應(yīng)電平分別為61%和59%，如前所述，正是要容納比90%白更高的亮度空間，比如說天空的云和高亮度場景等的動(dòng)態(tài)范圍，所以它比Rec.709的對(duì)應(yīng)的值要低很多，以便使其容納進(jìn)去。使用時(shí)打開攝像機(jī)斑馬紋，將斑馬紋顯示設(shè)為最低值60%，區(qū)間設(shè)置在±3%，這樣無論使用S-log2還是S-log3，正確曝光的電平都不會(huì)超出±3%的范圍之外，只要90%白色出現(xiàn)斑馬紋指示，曝光就準(zhǔn)確了。

用灰卡波形示波器觀察曝光，將曝光設(shè)置到灰卡被曝光到適合的等級(jí)，在S-log3下只需把灰卡曝光值調(diào)整到41%就是正確曝光（S-log2為32%）。

2. 深層次了解Cine EI模式

2.1 它的起跳點(diǎn)是ISO2000

我們知道攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍和靈敏度取決于感光器的特性，提高增益或ISO值并不影響感光器對(duì)于進(jìn)光量的靈敏度，它們只是放大或縮小了通過感光器的信號(hào)。這就好比調(diào)高或調(diào)低錄音機(jī)的音量，聲音會(huì)變響或變?nèi)?，其?shí)錄音帶本身的信號(hào)強(qiáng)度不會(huì)發(fā)生任何變化，調(diào)高音量的同時(shí)也同時(shí)增加了噪音，噪音的比率沒有發(fā)生變化。攝像機(jī)的感光器也是同樣的道理，我們調(diào)節(jié)攝像機(jī)增益大小的同時(shí)噪點(diǎn)的量也會(huì)增加或減少。

Cine EI模式下攝像機(jī)感光元件的性能被發(fā)揮到最大，他的14檔寬容度得以充分表現(xiàn)，此模式下原生ISO值被設(shè)定為固定2000（在新的FS7固件升級(jí)中增加了“Rec/Out EI Applied”選項(xiàng)，可以在更改EI值時(shí)相應(yīng)更改ISO值，此項(xiàng)設(shè)置會(huì)帶來諸多影響，本文暫不討論），它包含兩層含義，其一，ISO起跳點(diǎn)為2000;其二，無論如何調(diào)整，這個(gè)ISO值始終不變。之所以設(shè)成固定ISO2000，原因是索尼經(jīng)過測試認(rèn)為，無論在處理過曝或欠曝情況下，這個(gè)值可以讓感光器產(chǎn)生的噪點(diǎn)做出最佳平衡，可以獲得最好的成像質(zhì)量。

感光器的噪點(diǎn)通常會(huì)被隱藏在非常暗的畫面信息中，當(dāng)增加增益時(shí)信號(hào)被放大，這些隱藏的噪點(diǎn)就顯示出來了。在實(shí)際使用Cine EI模式中有經(jīng)驗(yàn)的攝影師一般會(huì)調(diào)低EI值（當(dāng)然這不會(huì)改變?cè)鲆妫?，這樣通過Mlut監(jiān)視畫面時(shí)會(huì)看到曝光降低，攝像師會(huì)加大一檔光圈，拍攝出的畫面就會(huì)輕微過曝，然后在后期時(shí)調(diào)整將曝光拉回正常值，這樣就可以獲得更清晰、噪點(diǎn)更低的畫面，可以更有效的控制曝光、降低噪點(diǎn)而不改變它的動(dòng)態(tài)范圍。絕大多數(shù)情況下在FS7中都會(huì)過曝1或1.5檔，使用1000EI或800EI值。

2.2 什么是EI值

EI是Exposure index的縮寫，直譯過來就是曝光索引的意思，有很多人也稱之為曝光指數(shù)。

我們知道電影未曾數(shù)字化之前攝影師總是使用帶有固定ISO的膠片進(jìn)行拍攝，拍攝過程中在不同ISO條件下對(duì)光線進(jìn)行評(píng)估，隨后給出一個(gè)符合拍攝時(shí)測量出的ISO的曝光參考索引，后期放映師會(huì)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整ISO值的大小以達(dá)到不同的效果，這種方法叫做推膠片或拉膠片，膠片本身的感光度是不變的。Cine EI與這種方法非常相似，它的ISO值固定在ISO2000，攝像師根據(jù)光線變化調(diào)整EI-曝光指數(shù)，使之可以更有效的控制曝光和影片的動(dòng)態(tài)范圍。

從圖6可以看到，以18%中度灰作為基準(zhǔn)曝光，14檔的寬容度，在以EI值為2000拍攝時(shí)，18%中度灰以上寬容度為6檔，以下為8檔;如果將曝光指數(shù)調(diào)整為500EI時(shí)，要達(dá)到基準(zhǔn)曝光需要加大光圈，此時(shí)基準(zhǔn)曝光就會(huì)向上移動(dòng)，由于總的寬容度不變，成為上面4擋，下面10檔，使原來亮的地方因?yàn)榧哟蠊馊Χ煌瞥鰟?dòng)態(tài)范圍，不記錄這部分信息，而原來看不見黑的部分因?yàn)榱炼仍黾佣@現(xiàn)出來，進(jìn)入到寬容度的范圍之內(nèi);當(dāng)EI調(diào)整為8000時(shí)，按照基準(zhǔn)曝光，需要減光才能達(dá)到，因此基準(zhǔn)曝光在寬容度之內(nèi)要下移，上面8檔，下面6檔，留給亮部寬容度范圍更廣，亮部細(xì)節(jié)能更好地表現(xiàn)出來，同時(shí)暗部寬容度范圍就會(huì)變窄。因此說當(dāng)調(diào)整EI時(shí)，調(diào)整的是攝像機(jī)動(dòng)態(tài)范圍的分布情況的變化。

通俗的說，在低照度環(huán)境下拍攝時(shí)，我們應(yīng)該降低EI值來獲得更多的暗部寬容度，犧牲掉亮部寬容度，從而使在低照度環(huán)境下畫面中不同照度的內(nèi)容被拾取得非常豐富。而在外景等高照度環(huán)境時(shí)，如果場景內(nèi)沒有亮度較低的部分，應(yīng)該提升EI值獲得更多的亮部寬容度，從而使得環(huán)境中各個(gè)亮度級(jí)別的信息都被攝像機(jī)所拾取。

2.3 套用MLUT后，改變EI值發(fā)生了哪些變化。

我們知道套用Mlut后，監(jiān)視器畫面會(huì)回歸正常顏色及對(duì)比度，如套用Rec.709 LUT進(jìn)行監(jiān)看時(shí)，將會(huì)回歸平常電視的曝光效果。如果在監(jiān)視器或者取景器顯示畫面曝光正常，那么拍攝記錄的畫面也是正確的。

此時(shí)改變EI值反應(yīng)到監(jiān)視器上，監(jiān)看的曝光會(huì)發(fā)生變化，但要注意僅僅是監(jiān)視改變，記錄文件的曝光不會(huì)發(fā)生任何變化，這時(shí)我們?nèi)绻鶕?jù)監(jiān)視效果調(diào)整光圈或快門的話，使監(jiān)看回到正常曝光，那么記錄文件曝光就會(huì)隨之變化。

3. 結(jié)束語

Cine EI模式是高寬容度的攝像模式，對(duì)EI-曝光指數(shù)的調(diào)整就是對(duì)寬容度分布范圍的調(diào)整，在此模式下將監(jiān)視器套用Mlut成為正確控制曝光的首選，攝像師還將根據(jù)需要對(duì)兩種S-log曲線及其對(duì)應(yīng)的三種色域進(jìn)行選擇，以便拍出精美畫面。

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