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前言

进公司，做项目过程中肯定会碰到很多技术点，总结一下，以供后面参考学习，查看。肯定大家都有一定差异啦，大家作为参考哦，与诸君共勉。

一、3D LUT:颜色校准的利器

颜色校准：彩色显示器是传达颜色信息的重要工具，但由于不同品牌、型号以及性能等方面的差异，导致同一颜色在不同的设备上呈现出不一致的色彩效果。为了保证颜色信息在跨媒介传递过程中的一致性，有必要对不同设备进行色彩校准。 通过应用 3D LUT 技术，可以对不同显示设备进行颜色校准，确保图像颜色的准确复现。

1.LUT:Look Up Table\查找表

  • 查找表，大家刚看到，可能又想起被算法4那本红书支配的恐惧了。但是，这个查找表，其实也算是一种映射关系，本质上是一种数学转换模型。
    • 它是一种颜色空间转换模型，它将一种颜色空间映射到另一种颜色空间，比如将sRGB空间映射到XYZ空间，或者将XYZ空间映射到sRGB空间。
    • 通过对颜色的采样与插值运算，将输入值映射为相应的输出值，从而有效地改变图像的颜色外观。
  • 主要的 LUT 类型：
    • 1D LUT
      • 1D LUT 中每个颜色通道的输入值与输出值之间都存在一个唯一的对应关系。这意味着每个通道彼此独立，互不影响。
      • 因此，1D LUT 通常只能控制亮度，可更改图像的 Gamma 值、RGB 灰阶平衡和白场，但在改变饱和度等参数上存在一些局限性。
    • 3D LUT
      • 3D LUT 通过全立体色彩空间的控制方式，同时调整 RGB 三个颜色通道，以改变图像的色调、饱和度和亮度等参数，实现精确的颜色校准和细腻的颜色映射。
      • https://en.wikipedia.org/wiki/3D_lookup_table

2.3D LUT 的工作原理：分割、抽取和插值

  • 是一个通过已知点来确定未知点的过程。
      1. 首先：
      • 将源颜色空间按照特定的采样间隔分割成多个立方体栅格。每个栅格对应的目标颜色空间数值都被预先记录在一个参照表格中，以产生多组已知的样本对数据。当输入一个未知颜色时，查找与搜索其所在的栅格，并选出有助于计算的栅格点。
      • 3D LUT 的采样点通常被称为“节点”，其数目是衡量 3D LUT 精度的重要标志。
        • 常用的 3D LUT 节点大小一般在 17 到 65 之间，如在图像信号处理（ISP）算法和显示算法中，通常采用 17 个节点的 3D LUT。
      1. 然后：
      • 对于每个栅格，根据其邻域内的样本对数据，计算出目标颜色空间的颜色值。
      • 基于未知颜色点与已知栅格点之间的相对位置关系，采用合适的插值方法来推导出其在目标颜色空间的输出值。
  • 3D LUT插值方法影响着转换精度和运算效率。根据切割立方体方式的不同，常见的插值方法主要包括：
    • 三线性插值
    • 三棱柱插值
    • 立方体插值
    • 四面体插值

3.3D LUT的诸多优势

  • 作为一种优越的“空间换时间”技术，具有响应快速和灵活性高的特点。
    • 3D LUT 的快速响应，是因为它采用了分割、抽取和插值等方法，将源颜色空间的采样点映射到目标颜色空间的输出值，因此不需要进行复杂的计算，只需简单地查找即可。
    • 3D LUT 的灵活性高，是因为它可以根据不同需求进行调整，比如节点数目、插值方法、节点位置等，从而实现精确的颜色映射。
  • 与传统滤镜的全局映射方式不同，3D LUT 能够对不同的像素实施局部非线性映射
    • 3D LUT 的色彩映射能力强，可以实现各种各样的色彩校准。
      • 3D LUT 的色彩映射能力强，是因为它可以将源颜色空间的颜色映射到目标颜色空间，因此可以实现各种各样的色彩校准，包括饱和度、亮度、色调、色相等。
  • 除此之外，在视频处理方面，许多摄影设备以 Log 模式直接输出影像，若显示设备缺少 Log 模式的配置，那么在观看影像时就很可能会面临色偏的问题。针对这一问题，3D LUT 为我们提供了解决方案，它能够将 Log 格式的图像有效转换至如 Rec 709 等目标色域，进而使彩色图像具有正常的灰阶范围、对比度以及饱和度。
  • 3D LUT 的另一用途为调色，可以对图像和视频进行创造性的后期处理，这就与我们平时所说的“电影感”和“风格化”相关联了。在此应用场景中，可以将 3D LUT 理解为一个调色盘，而这个调色盘中的颜色选择和搭配是由用户根据创作需求自定义的。因此，众多创意类的 LUT 应运而生，帮助创作者实现不同的视觉风格和艺术效果。无论是复古的胶片质感，还是科技感的赛博朋克风格，3D LUT 均能迅速并精准地将这些色彩概念融入到影像中。例如，达芬奇软件内置的多款“Film Looks”（胶片风格）系列 LUT，可以使符合 Log 色彩空间的图像具有富士或柯达胶片的效果。

巨人的肩膀

  • 周志明老师的凤凰架构
  • 徐海松. 颜色信息工程（第二版）
  • https://zhuanlan.zhihu.com/p/575531873
  • 【VMP集成了颜色替换、14路颜色校准等专业调色工具，支持曲线调节和3D LUT文件加载，帮助实现显示效果的梅花润色，呈现丰富创意；而为了将渲染的素材颜色完美呈现在LED显示屏上，诺瓦星云在解决方案中添加了3D LUT文件的一键加载，通过对亮度、色度、饱和度的对应调节，完美还原素材颜色。】https://www.novastar-led.cn/index/products/index.html?id=75