ACES（Academy Color Encoding System）是由美國(guó)電影藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院（AMPAS）和行業(yè)合作伙伴開(kāi)發(fā)的開(kāi)放式色彩管理和互換系統(tǒng)，它規(guī)范了所有不同類(lèi)型的項(xiàng)目中的色彩科學(xué)，其創(chuàng)立的目的是為行業(yè)提供標(biāo)準(zhǔn)化的色彩管理系統(tǒng)。ACES貫穿了制片生產(chǎn)、后期制作、放映和存檔的各個(gè)階段。


在2004年ACES項(xiàng)目剛剛啟動(dòng)時(shí)，美國(guó)電影藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院（AMPAS）和許多行業(yè)專(zhuān)家意識(shí)到，需要一種開(kāi)放的色彩管理系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)要能應(yīng)對(duì)現(xiàn)代數(shù)字影像制作的諸多復(fù)雜性。

在有數(shù)十種不同的攝影機(jī)系統(tǒng)、編碼、顯示設(shè)備等的行業(yè)中，學(xué)院發(fā)現(xiàn)需要使用像ACES這樣的系統(tǒng)，以精確且簡(jiǎn)單的方式來(lái)管理色彩，無(wú)論是用于攝影機(jī)還是顯示器。


雖然許多軟件開(kāi)發(fā)人員已經(jīng)在應(yīng)用程序中解決了色彩管理問(wèn)題，但是這些解決方案都不是面對(duì)行業(yè)范圍開(kāi)放的。而ACES是一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的色彩管理解決方案，任何人都可以使用它來(lái)管理任何項(xiàng)目的色彩生產(chǎn)流程。


自2014年發(fā)布ACES 1.0以來(lái)，ACES生產(chǎn)流程已在數(shù)十部好萊塢大片、電視連續(xù)劇和獨(dú)立電影中使用。 現(xiàn)在，ACES生產(chǎn)流程也被眾多應(yīng)用程序所支持，包括DaVinci Resolve，F(xiàn)ilmlight的Baselight，Nucoda等。


關(guān)于ACES，最重要的事情之一，是它的處理流程利用了『拍攝參考數(shù)據(jù)』，即每個(gè)攝像機(jī)系統(tǒng)使用并寫(xiě)入到素材中的色彩科學(xué)數(shù)據(jù)。在進(jìn)入色彩流程后，ACES會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行逆向工程，即所謂的ACES輸入轉(zhuǎn)換或IDT，將其還原為攝像機(jī)在實(shí)際場(chǎng)景中拍攝的純線性光信息。從理論上來(lái)講，這將完全排除掉攝影機(jī)系統(tǒng)對(duì)原始色彩的影響。


這就是為什么ACES經(jīng)常被認(rèn)為是場(chǎng)景參考數(shù)據(jù)，或者用更專(zhuān)業(yè)的術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)是線性場(chǎng)景。排除了攝影機(jī)的影響，能使我們更接近攝像機(jī)所面對(duì)的真實(shí)場(chǎng)景。此外，ACES色彩所使用的色彩空間很大，它涵蓋了人類(lèi)視覺(jué)區(qū)域的所有可見(jiàn)光區(qū)，甚至還包括了一部分不可見(jiàn)光。


ACES是一個(gè)將來(lái)自不同攝影機(jī)的拍攝參考數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為一個(gè)有共同起點(diǎn)和色彩科學(xué)的線性場(chǎng)景的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。在ACES工作流程中，你不會(huì)遇到在較小的色彩空間中常見(jiàn)的工作限制。對(duì)于客戶(hù)移交和存檔來(lái)說(shuō)，ACES色彩空間非常大，所以其本質(zhì)目的是“面向未來(lái)的”。


另外要知道的是，ACES的線性場(chǎng)景僅是運(yùn)用于工作生產(chǎn)流程的一部分，并不適用于直接觀看。因?yàn)椋搜鄣囊曈X(jué)不是以線性方式來(lái)工作的，最終項(xiàng)目因?yàn)槿詴?huì)在電視、投影儀等設(shè)備上來(lái)觀看，所以它們會(huì)被分配不同的伽瑪或EOTF（電光傳遞函數(shù)）。因此，ACES還會(huì)涉及顯示端的色彩管理流程。通過(guò)針對(duì)不同顏色空間和顯示設(shè)備的不同轉(zhuǎn)換來(lái)解析ACES數(shù)據(jù)。


在精度方面，ACES使用Open EXR 16位半浮點(diǎn)處理，它能覆蓋至少30檔動(dòng)態(tài)范圍的場(chǎng)景曝光數(shù)據(jù)。這些EXR數(shù)據(jù)僅用于應(yīng)用程序內(nèi)部運(yùn)算，除了渲染器會(huì)用到它以外，它不會(huì)生成數(shù)據(jù)文件，你也不用管理它。



以下是ACES生產(chǎn)流程的優(yōu)勢(shì)：

?攝影機(jī)系統(tǒng)色彩科學(xué)的統(tǒng)一性——因?yàn)檗D(zhuǎn)換為線性光場(chǎng)景排除掉了攝影機(jī)系統(tǒng)對(duì)彩色的影響，對(duì)于應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)就有了一個(gè)共同的色彩科學(xué)起點(diǎn)。

?對(duì)于像VFX/CGI這種本身就是線性色彩合成的工作流來(lái)說(shuō)，更是會(huì)因ACES獲益。而且，線性數(shù)據(jù)可隨時(shí)被渲染回需要的用途，或者直接提供給調(diào)色師，不會(huì)有任何色彩偏移，完全保留了所有調(diào)色。

?為寬色域/高動(dòng)態(tài)范圍做好了準(zhǔn)備，ACES能保留30檔動(dòng)態(tài)范圍的圖像數(shù)據(jù)，不僅色域大，而且非常適合HDR，這些概念未來(lái)都將得以進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

?常青的數(shù)字母帶，ACES被創(chuàng)立的要求之一就是讓該系統(tǒng)具有超寬超大的動(dòng)態(tài)范圍，這才能使一種萬(wàn)古常青的數(shù)字母帶成為可能。


ACES都有哪些組成部分？

雖然ACES及其轉(zhuǎn)換在數(shù)學(xué)上非常復(fù)雜，但是你還是可以通過(guò)了解一些生產(chǎn)流程和轉(zhuǎn)換功能來(lái)更好的理解ACES。這里是一些相關(guān)術(shù)語(yǔ)及其在流程中協(xié)作時(shí)的功用說(shuō)明。

?ACES Input Transform（IDT或輸入設(shè)備轉(zhuǎn)換）：它將攝影機(jī)獨(dú)有的拍攝參考數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為線性場(chǎng)景的ACES色彩空間。目前，攝影機(jī)廠商會(huì)為自己的攝影機(jī)系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)IDT轉(zhuǎn)換算法，然后ACES學(xué)院對(duì)其進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，未來(lái)ACES學(xué)院會(huì)擁有更多的控制權(quán)。IDT轉(zhuǎn)換和其它ACES轉(zhuǎn)換一樣也是用CTL（色彩轉(zhuǎn)換語(yǔ)言）編程語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)的。IDT并不是完全與攝影機(jī)系統(tǒng)一對(duì)一的關(guān)系，有時(shí)也會(huì)將不同的IDT應(yīng)用于同一個(gè)攝影機(jī)系統(tǒng)來(lái)補(bǔ)償一些攝影機(jī)系統(tǒng)中因不同設(shè)置所帶來(lái)的差別。

?ACES Look Transform（LMT或外觀修改轉(zhuǎn)換）：它是ACES觀看轉(zhuǎn)換（它由LMT、RRT和ODT系統(tǒng)組成）的一部分，它提供一種類(lèi)似于將LUT應(yīng)用于鏡頭的方法。不同的是，LMT位于ACES色彩的調(diào)色流程之后，且并非所有工作都支持它。

?Reference Rendering Transform（RRT或參考渲染轉(zhuǎn)換）：你可以將其理解為ACES的渲染引擎組件，RRT將場(chǎng)景參考的線性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為超寬的顯示參考數(shù)據(jù)集。RRT與ODT一起為顯示創(chuàng)建可視化的數(shù)據(jù)。

?ACES Output Transform（ODT或輸出設(shè)備轉(zhuǎn)換）：這是ACES流程的最后一步，它從RRT獲得超寬和高動(dòng)態(tài)范圍的數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)換為不同顯示設(shè)備所對(duì)應(yīng)的色彩空間，比如P3、Rec.709、Rec.2020等。


另外，關(guān)于ACES工作流程，還有三個(gè)主要的子集：ACEScc、ACEScct和ACEScg

?ACEScc，使用對(duì)數(shù)顏色編碼，它工作起來(lái)非常接近在log格式素材下調(diào)色時(shí)的感覺(jué)。

?ACEScct，與ACEScc相似，但是在編碼中添加了趾部數(shù)據(jù)的范圍，它使調(diào)色師在提升暗部時(shí)能獲得與傳統(tǒng)膠片調(diào)色時(shí)相似的感覺(jué)。ACEScct是在ACES 1.03規(guī)范中加入的，它是基于一些調(diào)色師的反饋而加入來(lái)替代ACEScc的。

?ACEScg，它利用線性顏色編碼，因而是為VFX/CGI工作者所設(shè)計(jì)的。

另外還有幾個(gè)不常見(jiàn)的術(shù)語(yǔ)：

?APD（Academy Printing Density 學(xué)院印制密度），AMPAS提供用于校準(zhǔn)膠片掃描儀的參考密度。

?ADX（Academy Density Exchange 學(xué)院密度交換），用于膠片掃描并將其轉(zhuǎn)入ACES系統(tǒng)，有點(diǎn)像Cineon掃描系統(tǒng)。

?ACESproxy，一種使用對(duì)數(shù)色彩編碼、基于整數(shù)的、在有限范圍內(nèi)使用的ACEScc版本，主要用來(lái)在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)SDI線纜與兼容設(shè)備一起使用。


ACES工作流程

先來(lái)看張圖：

ACES的工作流程其實(shí)非常簡(jiǎn)單：相機(jī)數(shù)據(jù)>IDT>調(diào)色>LMT>RRT>ODT。

一般來(lái)說(shuō)，你需要先告訴調(diào)色應(yīng)用系統(tǒng)（比如 Davinci Resolve）相機(jī)數(shù)據(jù)需要使用哪種IDT轉(zhuǎn)換，實(shí)際上相當(dāng)于告訴它這是什么攝影機(jī)拍的，使用了什么色彩模式等等，然后進(jìn)行正常調(diào)色步驟，LMT不是必須的，RRT在內(nèi)部完成超寬數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，最后這一結(jié)果會(huì)被你指定的ODT轉(zhuǎn)換，以正確的色彩空間顯示在對(duì)應(yīng)的顯示設(shè)備上。


理解ACES色彩空間

在談?wù)揂CES色彩空間時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到幾個(gè)術(shù)語(yǔ)，2065-1、AP0、AP1、Rec.2020+。

2065-1即SMPTE ST 2065-1實(shí)際上是ACES的SMPTE標(biāo)準(zhǔn)化版本，雖然該版本標(biāo)準(zhǔn)有很多部分，但一般ACES 2065就表示全線性版的ACES，它的色域比紅綠藍(lán)三原色的視覺(jué)范圍更大。ACES 2065有一個(gè)主集被稱(chēng)為AP0——ACES Primaries 0。

上圖是一個(gè)CIE1931圖，圖中有色彩填充的馬蹄形區(qū)域是人眼可見(jiàn)光的視覺(jué)范圍，即我們所能看到的所有顏色都在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，左圖黃線范圍為AP0，你可以看到它比前者更大。右邊黃線范圍為AP1，它與Rec.2020相近，遠(yuǎn)大于Rec.709，主要用于ACEScc、ACEScct和ACEScg。

2065-1 AP0主要用于存檔和文件交換，在實(shí)際使用中，像調(diào)色或VFX是不會(huì)使用它的，取而代之的是AP1，有時(shí)候也被稱(chēng)為Rec.2020，但實(shí)際上它的范圍要比后者大一點(diǎn)點(diǎn)，后者也被稱(chēng)為未來(lái)的超廣色域。


ACES版本與開(kāi)源開(kāi)發(fā)

目前ACES的正式版本為1.1，但許多應(yīng)用程序尚未支持到這一版本，更廣泛被支持的是1.03版本。除非AMPAS認(rèn)為應(yīng)因終端用戶(hù)的需求需要對(duì)版本進(jìn)行大升級(jí)，否則版本號(hào)將主要在.0x上更新，主要是修復(fù)一些錯(cuò)誤和改進(jìn)性能。

ACES版本向后兼容，即你可以使用較新版本的ACES打開(kāi)舊的項(xiàng)目，然而與原始項(xiàng)目相比，你的圖像可能會(huì)看上去有些不同，有些應(yīng)用程序提供了向舊版本ACES轉(zhuǎn)換的功能來(lái)要匹配原始項(xiàng)目中的ACES版本。

最后要說(shuō)的是，ACES是開(kāi)源的，AMPAS管理和策劃其開(kāi)發(fā) ，但如果你對(duì)數(shù)學(xué)/色彩科學(xué)有深厚的興趣，也可以訪問(wèn)由學(xué)院維護(hù)的Github數(shù)據(jù)庫(kù)，為系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)做些貢獻(xiàn)或查看其開(kāi)發(fā)進(jìn)程。

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


除此之外，由于ACES轉(zhuǎn)換是用CTL色彩轉(zhuǎn)換語(yǔ)言編寫(xiě)的，學(xué)院還維護(hù)一個(gè)CTL的數(shù)據(jù)庫(kù)：

https://github.com/ampas/CTL


ACES中心 https://acescentral.com/

你也可以訪問(wèn)ACES中心參考討論ACES，這里是最終用戶(hù)和ACES認(rèn)證伙伴經(jīng)常光顧的地方。