如何使用色彩描述檔（LUT）產生器

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6月7日
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已更新：6月12日

堅達公司 DI實驗室

民國114年6月6日

「色彩描述檔(LUT) 產生器」選單用於從顯示器描述檔 (display profiles) 建立校正用色彩描述檔(LUT) (calibration LUTs)，以及建立標準轉換(資料轉換) (Technical Conversion) 和創意 (Look) 的色彩描述檔(LUT)。

在產生色彩描述檔(LUT) 時，有多種使用者選項 (user options) 可控制 ColourSpace 色彩引擎 (ColourSpace Colour Engine) 內部使用的數學處理程序與演算法 (algorithms)。

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主要透過「來源」(Source) 和「目標」(Destination) 下拉式選單 (drop-downs) 進行選擇，從主程式庫 (main Library) 中選取所需的色彩空間 (colour spaces)、攝影機空間 (cameras spaces)、電影描述檔 (film profiles) 和顯示器描述檔 (display profiles) 以產生色彩描述檔(LUT)。

使用較高階的 ColourSpace 授權 (license levels) 時，當顯示色彩空間或攝影機資料時，可以對「來源」(Source) 和/或「目標」(Destination) 選擇下拉式選單連按兩下滑鼠右鍵，以開啟「修改」(Modify) 視窗，此功能與主程式庫選項中提供的功能相同。「修改」視窗允許對所選的色彩或攝影機空間進行暫時性變更，所有變更都會即時更新到所選的色彩或攝影機空間，從而能夠快速產生替代的色彩描述檔(LUT)。色彩或攝影機空間名稱旁的 * 號表示當前的色彩/攝影機空間已從程式庫的原始設定修改。

由於「修改」視窗為非強制回應式 (non-modal)，因此可以保持開啟狀態，並使用不同的色彩/攝影機設定產生不同的色彩描述檔(LUT)。

一旦「修改」視窗關閉，色彩/攝影機空間將會回復到其原始的選擇/設定。

對所選色彩或攝影機空間所做的任何變更，除非使用「儲存」(Save) 按鈕，否則不會儲存到程式庫中。

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來源 (Source)

「來源」(Source) 色彩空間的概念是指任何給定影像預期被觀看的色彩空間。例如，一般影片通常預期在 Rec709 或 P3 D65 色彩空間中觀看，因此應選擇這些作為「來源」色彩空間。

漂移補償 (Drift Compensation)此核取方塊 (tick box) 僅在所選描述檔是使用「漂移」色卡 (Drift patches) 產生時才可使用。啟用時，色彩描述檔(LUT) 產生會使用「漂移」資料來補償顯示器特性分析 (display profiling) 過程中的漂移。
正常化編碼區段 (Normalise Code Range)此核取方塊僅在所選描述檔是使用「延展區段」(Extended Range) 色卡集 (patch sets) (16-255) 產生時才可使用。啟用後，描述檔的色卡資料便會進行正常化，這表示在處理「延展區段」描述檔時，會將其視為不含超過區段的資料。

目標 (Destination)

「目標」(Destination) 色彩空間是預計影像將會被觀看的色彩空間。在產生校正用色彩描述檔(LUT) 時，這通常是顯示器的「描述檔」(Profile)；若要產生色彩空間轉換用的色彩描述檔(LUT) (colour space conversion LUT)，則會是另一個色彩空間。

漂移補償 (Drift Compensation)此核取方塊僅在所選描述檔是使用「漂移」色卡產生時才可使用。啟用時，色彩描述檔(LUT) 產生會使用「漂移」資料來補償顯示器特性分析過程中的漂移。
正常化編碼區段 (Normalise Code Range)此核取方塊僅在所選描述檔是使用「延展區段」色卡集 (16-255) 產生時才可使用。啟用後，描述檔的色卡資料便會進行正常化，這表示在處理「延展區段」描述檔時，會將其視為不含超過區段的資料。注意：使用「延展區段」描述檔，同時勾選「正常化編碼區段」，再選擇下方的「延展區段」下拉選項，這在邏輯上沒有意義，但如同 ColourSpace 的一貫作風，所有選項都會提供……請參閱下方的「延展區段」。
加強資料 (Augmented Data)此核取方塊僅在所選描述檔已使用額外的「灰階」(Grey Scale) 描述檔資料加強時才可使用。啟用時，色彩描述檔(LUT) 產生會使用「加強資料」來提高灰階的準確性。
提示 (Hint)此核取方塊可讓您從相關的下拉式選單中選擇第二個描述檔，並用作色彩描述檔(LUT) 產生的參考指引。
對於終端使用者而言，一個先前從同一台顯示器產生的大型「提示」描述檔，可以用來補充一個較小的新描述檔，以補償顯示器的漂移/老化 (display drift/ageing)。
對於製造商而言，可以從特定批次或型號範圍中的單一顯示器產生一個大型「提示」描述檔，並用它來加強該批次/型號範圍中每台額外顯示器的校正，而這些顯示器本身則使用較小的色卡集進行個別的特性分析。

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限制亮度 (Limit Luminance)

「限制亮度」(Limit Luminance) 功能可定義色彩描述檔(LUT) 的最小/最大亮度 (Min/Max luma)，單位可以是尼特 (nits) 或 0-1 範圍內的值，具體取決於色彩描述檔(LUT) 產生設定。無論選擇哪個選項，它都會使用「峰值亮度」(Peak Luma) 進行色彩描述檔(LUT) 產生。

（若用於顯示器校正，最小值不應小於描述檔中的最小值，最大值不應設定得更高。如果顯示器的峰值白點 (peak white) 色溫不正確，且「限制亮度」的最大值設定得不夠低，將會導致色軸裁切 (channel clipping)。）

「限制亮度」(Limit Luminance) 功能僅應在無法透過顯示器的「亮度/對比」控制項設定目標峰值亮度時，才用於非 PQ HDR 顯示器。

在基於 PQ 的 HDR 顯示器上，應使用「最大值」(Max) 將裁切點設定為特定的尼特值，該值需與所選的目標 ST2084 色彩空間相符，且低於實際測量的峰值，以防止色軸裁切。

對於標準轉換(資料轉換)用的色彩描述檔(LUT)，可能需要使用「限制亮度」，例如在從 HDR 轉換為 SDR 時。

如果使用標準的 gamma 曲線 (power law)、BT1886 或 HLG 預設色彩空間矩陣作為「目標」，「限制亮度」的值將顯示為正常化的百分比值，範圍從 0 到 1.0，但也可以輸入超過 1.0 的值。

輸出 (Output)

「輸出」(Output) 選項定義了在色彩描述檔(LUT) 產生過程中要使用的處理程序和演算法，並可將產生的色彩描述檔(LUT) 設定為「超出色域警告」用的色彩描述檔(LUT)。

正常區段、延展區段、自訂區段 (Normal Range, Extended Range, Custom Ranges)

「區段」(Range) 選項定義了所產生色彩描述檔(LUT) 的有效訊號區段 (active signal range)，這取決於所使用的描述檔，並與「目標」中的「正常化編碼區段」選項（針對延展區段描述檔）結合使用。

正常區段 (Normal Range)
「正常區段」是大多數色彩描述檔(LUT) 產生的預設選項，特別是對於「完整區段」(Full Range) 或「合法區段」(Legal Range) 的描述檔，它會從 0-255/16-235 的 8 位元描述檔資料中產生一個 0-1 區段的色彩描述檔(LUT)。當與「延展區段」描述檔一起使用時，它會根據描述檔的「合法區段」（8 位元 16-235）產生一個 0-1 區段的色彩描述檔(LUT)。當與「延展區段」描述檔並結合「正常化編碼區段」使用時，它會根據描述檔的「完整區段」（8 位元 16-255）產生一個 0-1 區段的色彩描述檔(LUT)。
延展區段 (Extended Range)
「延展區段」是使用「延展區段」描述檔產生色彩描述檔(LUT) 的預設選項，它會從 8 位元 16-255 的描述檔資料中產生一個 0-1 區段的色彩描述檔(LUT)。當與「完整」或「合法區段」描述檔（或啟用「正常化編碼區段」的「延展區段」描述檔）一起使用時，它會將描述檔的 0-1 區段對應 (map) 到「延展區段」色彩描述檔(LUT) 的壓縮「合法區段」中，並推算 (extrapolating) 出色彩描述檔(LUT) 的「延展」部分。
自訂區段 (Custom Ranges)

「自訂區段」提供了一種完全靈活的方式來定義色彩描述檔(LUT) 區段，它使用使用者定義的 .csv 檔案，讓任何自訂區段都能被定義。一個名為 colourSpaceCustomRanges.csv 的檔案需要放置在與 ColourSpace .ini 檔案相同的目錄中——通常是 C:\Users\xxxx\AppData\Roaming\ColourSpace。

檔案資料格式為：

標籤, 0.0, 1.0

或

標籤, 0.0, 1.0, 0.0, 1.0

這些值分別是最小值和最大值；或者根據所用格式，是來源最小值、來源最大值 & 目標最小值、目標最大值。值應為 0 或更大（除非您真的知道自己在做什麼，那時可以使用負值…），且最小值必須小於最大值。例如，對於視訊位準 (Video Scale) 處理，您可以使用：

視訊位準, -0.0731, 1.09

或

視訊位準, -0.0731, 1.09, -0.0731, 1.09

colourSpaceCustomRanges.csv 檔案中包含的條目將會出現在「正常/延展區段」下拉式選單中。

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峰值亮度、峰值色度、擬合空間、映射空間與混合模式 (Peak Luma, Peak Chroma, Fit Space, Map Space, & Hybrid)

在原生色域 (native gamut) 大於目標色彩空間、白點 (white point) 精確對應目標色彩空間且 EOTF 合理的顯示器上，所有五種不同的處理程序將產生幾乎相同的結果。

在原生色域大于目標色彩空間，但白點不精確對應目標色彩空間的顯示器上，「峰值亮度」(Peak Luma) 產生的結果會與其他三種處理程序不同，因為它會維持峰值亮度值，導致色軸裁切發生。

在原生色域小於目標色彩空間的顯示器上，所有四種處理程序產生的結果將互不相同，因為它們都會使用不同的色彩引擎演算法來最佳化處理顯示器的低色域。

「混合模式」(Hybrid)、「映射空間」(Map Space) 和「擬合空間」(Fit Space) 只能用於包含黑色、100% 白色，以及 100% 飽和度的紅色、綠色和藍色色卡的描述檔資料集，且「擬合空間」和「映射空間」不適用於取樣過少的描述檔。

對於任何給定的顯示器，「峰值色度」(Peak Chroma) 或潛在的「混合模式」(Hybrid) 通常是正確的色彩描述檔(LUT) 產生處理程序，因為它總能產生最佳的容積準確度 (volumetric accuracy)。

如果您的顯示器在使用「峰值色度」或「混合模式」時出現假影 (artefacts)，可以考慮改用「擬合空間」或「映射空間」。這樣做的優點是能減少因便宜的顯示器硬體限制所造成的假影，但代價是色彩容積的準確度可能會略為下降。

峰值亮度 (Peak Luma)
「峰值亮度」(Peak Luma) 會維持顯示器的最大亮度，不考慮色彩通道 (colour channels)，因此忽略了測量描述檔與目標色彩空間相比的任何灰階/白點差異。這意味著如果灰階/白點有任何差異，一個或多個色彩通道將會發生色軸裁切。因此，在校正時，「峰值亮度」只應用於原生白點完全準確的顯示器。注意：「峰值亮度」也應是產生標準轉換(資料轉換)用色彩描述檔(LUT) 時的預設選項，例如使用縮放的 DCI XYZ 色彩空間時。
峰值色度 (Peak Chroma)
「峰值色度」(Peak Chroma) 是 ColourSpace 中的常規預設選項，對於具有複雜 RGB 通道交互作用（高色彩串擾 (colour cross-coupling)）且色域大於目標色彩空間的顯示器，這將是正確的校正選擇。「峰值色度」會透過降低顯示器的最大亮度來管理測量描述檔與目標色彩空間的任何灰階/白點差異，將最高的色彩通道拉回範圍內，從而防止高光部分的色彩裁切。然而，在某些顯示器上，「擬合空間」和/或「映射空間」的結果可能更優越，特別是那些色域比目標色彩空間小的顯示器——尤其是「映射空間」，因為它使用一套非常強大的數學演算法來定義最終的色彩描述檔(LUT)。
擬合空間 (Fit Space)
「擬合空間」(Fit Space) 基本上與「峰值色度」相同，但在產生最終色彩描述檔(LUT) 時使用完全不同的色彩引擎演算法，對於 RGB 通道分離良好（低色彩串擾）的顯示器，以及透過「峰值色度」難以校正的顯示器，提供了一個潛在的良好校正替代方案。不過，「擬合空間」可作為「峰值色度」或「峰值亮度」的替代選項用於任何顯示器。「擬合空間」的底層處理程序是將描述檔資料集「過濾」(filter) 或「擬合」(fit) 成一種基於顯示器底層能力的更簡化形式，從而移除可能在最終色彩描述檔(LUT) 中造成不必要假影的意外偏移和錯誤資料，這些假影進而會在最終觀看的影像中造成可見的假影。這種簡化過程使得「擬合空間」對於使用低階探測器 (low-end probes) 進行特性分析且描述檔中存在不良讀數的顯示器來說，可能是更好的選擇，因為它會減少或消除相關的假影，儘管真正的色彩容積準確度可能會降低，特別是當需要進行容積性非線性色彩調整時。這也意味著如果顯示器的 RGB 通道分離不佳（如「RGB 分離」圖表所示的嚴重色彩串擾），「擬合空間」將無法良好運作。注意：「擬合空間」不適用於取樣過少的描述檔。
映射空間 (Map Space)
「映射空間」(Map Space) 比任何其他選項都先進得多，它在產生最終色彩描述檔(LUT) 時使用一套複雜的色彩引擎演算法，並以一種完全獨特的多步驟方法進行色彩描述檔(LUT) 產生和校正。這個過程通常能在任何顯示器上產生更乾淨的影像品質和高水準的校正準確度，即使在 RGB 通道分離不佳（嚴重串擾）的顯示器上也是如此，特別是在色域小於目標色彩空間的顯示器上效果更佳。「映射空間」所採用的方法是，在不參考目標色彩空間的情況下，評估顯示器的原始底層能力，看顯示器本身能做到什麼，然後使用多步驟的數學過程將這些能力「對應」(map) 到目標色彩空間中。這個對應過程適用於任何顯示器，能處理任何可能因其他色彩描述檔(LUT) 產生選項而導致校正假影/問題的底層問題。注意：「映射空間」不適用於取樣過少的描述檔。
混合模式 (Hybrid)
「混合模式」(Hybrid) 基於「峰值色度」，但它做了兩件事，可能有助於提升色彩描述檔(LUT) 灰階和低光表現的準確性，藉由將描述檔的這些區域分離出來，並獨立於描述檔其餘的容積資料進行處理。這最大化了灰階的準確性，並有助於移除因探測器讀數不準確而引入的低光誤差。

停用色域對應與超出色域警告 (Disable Gamut Mapping & Out of Gamut Warning)

除了主要的色彩描述檔(LUT) 產生選項外，「停用色域對應」(Disable Gamut Mapping) 和「超出色域警告」(Out of Gamut Warning) 也會影響產生的色彩描述檔(LUT)。「停用色域對應」是個特別值得了解的選項。

停用色域對應 (Disable Gamut Mapping)
「停用色域對應」會停用標準的色域邊界處理，這適用於為原生色域小於目標色彩空間的顯示器產生色彩描述檔(LUT) 時。當顯示器的原生色域小於目標色彩空間時，多個在色域邊界上的輸入色彩會被對應到輸出上完全相同的顏色。色域對應 (Gamut Mapping) 會對每一個在輸出上原本會相同的色彩值，透過改變色相 (hue)、飽和度 (saturation) 或亮度 (luminance) 來進行調整。在顯示器校正時，某些情況下，透過「停用色域對應」直接在色域邊界裁切色彩，可能在視覺上比透過色域對應改變色域邊界更可取。注意：在校正調光顯示器時，應停用色域對應。
超出色域警告 (Out of Gamut Warning)
「超出色域警告」會設定產生的色彩描述檔(LUT)，使其突顯出在顯示器可用色域之外的色彩。

色域內的色彩會以黑白顯示，而超出色域的色彩則會以反相且完全飽和的方式顯示。

建立 (Create)

「建立」(Create) 將根據上述設定產生一個色彩描述檔(LUT)。

色彩描述檔(LUT) 產生的時間取決於多個因素，包括目標色域是否大於顯示器的原生色域、是否使用色域對應，以及描述檔測量的有效性。如果描述檔含有無效資料（如各種描述檔圖表所示），色彩描述檔(LUT) 產生可能會花費非常長的時間，並且由於無效的描述檔資料，顯然會導致無效的校正——垃圾進，垃圾出 (Garbage in = Garbage out)。