調色不懂灰度係數？點進來，讓你全懂

作者：由小7的揹包發表于攝影時間：2022-09-17

有點硬核，不知道你能啃動不，弄懂灰度係數（gamma），調色能力up+50%，這麼硬核的知識以後可就要付費觀看咯，趕緊分享給攝影師和設計師朋友吧

I am pretty sure most of the designer and photographer don‘t knw gamma？

咱們先從PS裡面的色階工具說起。

色戒工具中間滑塊就叫灰度係數控制滑塊。

PS色階滑塊的原理非常簡單。滑塊右移表示“部分大於50%亮度的顏色”被強行限制到亮度小於50%，比如：滑塊向右移動10%，此時的灰度係數為0。9，那麼也就是說亮度原本為50%-60%的這個顏色範圍現在的亮度範圍已經低於50%的亮度了，反之應該可以理解了。所以灰度係數滑塊叫50%亮度的分水嶺。相當於重新定義了50%亮度的位置，50%中間灰度重新定義了，其他灰度級別也自動適應而已。比如上面例子，相當於把中間灰度（50%亮度）重新定義到當前為60%亮度的位置，60%亮度就變成了中間灰度50%的亮度，所以畫面變暗了（60亮度變成50亮度，其他級別亮度自動非線性變暗），灰度係數的變化不是線性的，而是對數曲線的亮度變化（理論上是對數函式），但色階工具應該是冪函式的變化（本人猜測），但因為電壓和顯示液晶體本身的原因，所以又不完全是對數曲線或冪函式曲線的變化，說起來有點複雜，比如液晶體根本沒法顯示純黑或純白，所以這部分就不可能是冪函式或對數函式的變化，比如黑色理論上數值應該為0，但有的液晶體最黑的值為8或16，根本不是純黑。

另外記住：伽馬（gamma）就是灰度係數。

我知道我說完原理，也有人理解不了，可能理科生，數學稍好點的同學很容易理解。作為設計師不理解原理也沒關係，只要知道它的使用技巧和實用性就行，後面會講案列。

伽馬家族gamma的簡單關係圖，

記住此圖就理解透了灰度係數，

灰度係數定義：

灰度係數就是數碼顯示領域亮度的編碼和解碼。-維基百科

官方定義其實很簡單了，但是新手肯定看不懂，它說的編碼和解碼其實就是用對數函式或者冪函式來編碼或者解碼。簡單來說，調色的時候你就理解為中間亮度的位置在0-100%亮度的哪個位置，即50%亮度的位置應該定義到0-100%的哪裡，比如50%亮度定義到40%的亮度，這個時候40%的亮度就變成50%的亮度，其他亮度級別根據對數函式或冪函式自動調整。沒錯，中間亮度是可以人為定義的，灰度係數就是人定義的一個有關亮度的數碼引數，灰度係數也叫伽馬（英文為gamma），既然是人乾的，那麼灰度係數就可以被人為所欲為，我想把90%的亮度定義為50%的亮度，你想把10%的亮度定義為50%的亮度，都可以，完全沒問題，所以看人的願望，但有個例外是0%和100%的亮度是沒法被定義為50%亮度的。如下圖，對數函式（上凸紅色曲線圖）y=logax（a>0 & a≠1，x為指數，指數x就是係數，在此就是指灰度係數，

但是請注意，現實中的顯示器並不完全遵循對數函式的演算法來顯示，所以調色的時候不存在全黑和全白的情況。哎，數學都丟了好多年了，哪裡說錯了請數學高手指出。50%亮度又叫中間灰，但請注意，中間灰或者50%亮度可不僅僅指的是黑白色，紅色，藍色等其他顏色通道也有亮度級別的哦。

灰度係數在攝影中的作用

相機的感光器在捕捉光線的時候對高光更加敏感，也就是說更多的資訊包含在高光裡面，而暗部資訊就更少了，如果拍攝時的照片是RAW格式倒無所謂，但是如果拍攝JPG格式，這時候就很麻煩了，照片暗部缺少很多細節，說巧不巧，剛好人眼對暗部更加敏感，對高光細節人眼並不那麼敏感。如下圖右側紅框內高光部分細節，人眼感知分界線的能力越來越弱，但是左邊紅框內的暗部區域，人眼感知到的分界線就很明顯，下圖由從0-100%的亮度漸變分離色調而來。

畫面越暗，人眼感知細節越明顯；畫面越亮，人眼感知細節的能力越差

人眼感知光的強度是一個對數函式關係，如下圖所示，橫座標是物理世界的光強度，縱座標是人眼感知到的光亮度，比如下圖中紅色箭頭線，物理世界的光強度是小於25%的，但是人眼感知到為50%的亮度，而物理光強度為50%的時候，人眼感知到為75%的亮度，所以50%亮度以下，我們可以叫暗部區域，也就是說人眼對暗部區域更敏感。再繼續，當物理光強度為75%的時候，人眼感知到的光強度大概為90%，差距越來越小。下圖中右邊圖reference tone表示人眼感知的50%亮度，select表示相機感知的50%亮度，或者說物理世界中50%的亮度。下圖中的藍色曲線就是一個對數函式，也就是人眼感知光的規律。

人眼感知光強度的對數曲線規律，相機感知光的線性規律

那麼為了解決相機感光器對高光更敏感這個問題，使照片暗部細節更豐富，那麼就要對jpg這種格式的照片進行對數函式形式的編碼，就和上圖藍色曲線類似的編碼，但不完全符合人眼感知光的曲線，一般伽馬為1。8或2。2，也可能有其他伽馬值的編碼，取決於相機制造商，主要目的就是保留照片更多暗部細節。如下圖中Original表示物理世界的光，中間Linearly Encoded是相機感光器的線性編碼，可見線性編碼暗部細節很少了，更多的細節在亮部區域；Gamma Encoded是相機對照片的對數函式編碼，雖然相機感光器捕捉的光是線性的，但是感光器捕捉的光轉換為jpg照片的時候利用對數編碼就保留了更多暗部細節，否者直接把感光器捕捉的光以線性轉為jpg就會丟失很多暗部細節，所有相機在編碼jpg照片的時候都是對數函式的形式，只是不同廠家相機的對數曲線編碼略有不同，即伽馬值略有不同，比如佳能相機jpg照片更通透，那麼就是伽馬值低一點，索尼相機jpg照片更渾厚飽滿，那就是伽馬值高一點。照片的對數編碼（伽馬）的作用物件其實是位深度，它告訴位深度：你應該分配更多的bits到暗部區域，所以更多的暗部細節就由bits給表現出來了。如下圖

這裡說明一下，感光器捕捉的光資訊是足夠多的，感光器捕捉的光資訊不等於jpg照片，這時候還只是資訊資料而已，否者你會迷惑：感光器既然線性捕捉的光，那麼轉為jpg也該遵循線性的規律啊？！但是不要忽略了感光器捕捉的光資訊是足夠多的，所以最後可以把足夠多的光資訊用對數函式來編碼成jpg照片，比如RAW格式的照片就是線性的編碼，不是對數伽馬編碼，RAW格式準確來說不是照片，而是原始資料，還只是一堆資訊，不成為照片；我們之所以能在camera raw等圖片檢視器裡看到raw格式的照片，那是因為圖片檢視器把RAW資料給對數編碼了，我們才能正常看到照片，一堆資料人眼是沒法檢視的，必須由位深度來表示，再經過伽馬編碼（哪怕不是對數編碼）和賦予一個色彩空間，三者缺一不可，不經過編碼，不賦予RAW格式色彩空間，我們都是沒法看到所謂的照片。raw就相當於感光器捕獲的原始光線和色彩資訊，raw格式本身是沒有位深度的，感光器捕捉到了多少個光原子，RAW就記錄下來，僅此而已，這些Raw資訊被轉為照片的時候就需要用位深度來決定這幅照片究竟需要表現RAW的多少資訊，而伽馬編碼（灰度係數）就是讓位深度怎麼來表現RAW資訊，上圖中的伽馬編碼就讓更多的位深度聚集到暗部區域，所以更多的暗部細節被還原了，之所以叫被還原，是因為相機感光器其實有這部分資訊的，只是被位深度給限制了，如果位深度足夠多，比如32位，64位，那麼不用伽馬編碼，暗部也可以保留豐富的細節，無奈jpg格式照片的位深度是8位。下圖左邊表示JPG照片的對數函式編碼，和人眼感知的曲線很像，但並不是完全相同；中間圖表示顯示器和顯示卡的冪函式編碼（反正就顯示卡和顯示器，或者還有其他東東相互之間的作用後，得到紅色曲線），不管對數函式還是冪函式，在此都叫伽馬；左圖和中圖相互作用就得到右圖，意思就是說：人眼必須看到線性（伽馬=1）的圖才能感受真實，感受才是最真實的，和肉眼看物理世界的感受相同，這時候你說1。1的伽馬值就感受不真實了嗎？因為不是線性了啊，這。。。。。只能說影響不大，畢竟感受真實或不真實是一個主觀的東西。反正別鑽牛角尖，鑽牛角尖我也不知道了。

小提示：顯示器也需要伽馬，位深度，以及色域（叫色彩空間也行）才能正常顯示，否者顯示器沒法顯示；位深度，伽馬和色彩空間必須同時具備。

PS中有哪些灰度係數調色工具。

1.色階。

色階工具的中間滑塊，以及下圖中箭頭所指的中間數值就是灰度係數。PS灰度係數取值為0。01-9。99，我們會發現當取值大於1的時候畫面是變亮，取值小於1的時候畫面變暗，取值等於1就是不變，預設狀態也是等於1。但是對數函式中灰度係數大於1的時候畫面是變暗，小於1的時候畫面變亮，剛好和PS中的效果相反，顯示器也遵循對數函式或冪函式的這個規律，為啥PS就要反人類，反數學公式呢？大概是PS開發人員高興吧，據說正經的理由是“PS中的灰度係數是對影象伽馬（編碼伽馬）的抵消”所以剛好相反，PS中的灰度係數是對數函式係數或冪函式係數的倒數，也就是說PS中取值為2時，實際效果等於對數函式的1/2，PS取值1/3時，實際效果等於冪函式的3，嗯，就是這麼回事。

如下圖中“正常的伽馬關係圖”0.5輸入亮度對應的不同gamma的輸出亮度，伽馬值標註在圖中曲線旁邊：

gamma=1，輸入=輸出=50%，

gamma=2，（從右下角往左上角的第三條線）輸入為50%，輸出約為25%（0。25），意思就是說輸入為0-50%這個範圍的亮度，現在被壓縮到0-25%這個亮度範圍裡了；而輸入亮度為50%-100%的範圍現在擴充套件為25-100%這個範圍了，這就是一個重新映射了亮度的關係，50%對映到25%，100%不變，中間的亮度對映關係按照這個曲線規律由電腦自動計算。下圖為正常的亮度與伽馬（或灰度係數）關係圖（之所以叫正常的，那是相對於PS的不正常來說）

而

PS色階工具中間滑塊的作用剛好和上面曲線相反

，意思就是橫縱座標調換位置，輸入變為輸出，輸出變為輸入，中間滑塊輸出值=50%亮度，不管中間滑塊在哪裡，中間滑塊的輸出值永遠等於50%亮度，即色階128（總色階範圍0-255），所以很多PS老師傅會說灰度係數是亮度的分水嶺，是中間灰，中間調之類的說法等等，看下圖中PS色階中的灰度係數取值分別為4，2，1/4，1/8的時候，縱座標輸出值都為50%的亮度，所以PS中的灰度係數就是把輸入的任何亮度（0和100%除外，輸入亮度就是原影象的亮度）變成50%的亮度，其他亮度關係根據對數函式或冪函式自動對映。下圖其實就是上面正常的伽馬圖旋轉了90度，然後反轉了一下，輸入和輸出就調換位置了，然後就驗證了PS中間滑塊代表的輸出值永遠是50%的亮度，說明一下：最兩邊的滑塊不是灰度係數滑塊，中間的四個才是，我只是把四個灰度係數滑塊合併到一張圖中了，不然你又懵了，如果你看不懂函式圖，我就沒辦法了，下圖就明確解釋了PS中色階工具灰度係數為什麼和正常灰度係數圖成倒數關係。

下圖中PS幫助文件也說明了中間滑塊代表50%亮度（色階128），移動中間滑塊就移動的是50%亮度的位置，然後重新映射了亮度關係而已，easy ？聽起來有點繞，嗯，就是這麼回事。

2.曝光度

。曝光度工具中的“灰度係數校正”，取值和效果與色階一樣。不過曝光度工具是針對32位的HDR影象設計的，當然這個工具也可以用在8點陣圖，16點陣圖等等。它的作用和色階中的灰度係數滑塊一樣，重新定義50%亮度的位置。

提示：曲線不是對數函式或冪函式的關係，所以曲線不是灰度係數工具。

曲線工具當打上一個點的時候，雖然上下拉動感覺是亮度在變化，也有一個弧度曲線，但它並不符合對數函式或冪函式的變化。雖然不符合這個函式，但是也能非線性影響到整個畫面的亮度，在調色結果上

比較類似調整灰度係數

，所以，大體上來說曲線可以充當色階工具來用，曲線工具的具體規律我不知道勒。但曲線打多個點的時候就可以玩的花裡胡哨了，比如打兩個點的時候就能充當“亮度/對比度”工具，還可以當“反相”工具，就調出負片的感覺了。曲線還能當“色相/飽和度”來用，不過用起來比較抽象，需要大腦計算，不是很方便。

曲線能把黑白圖變成彩色圖

·灰度係數工具實用技巧

灰度係數可以改變畫面對比度，可以調整亮度，這是兩個很直觀的功能，一調就出效果，有一些隱藏技巧可能你沒有解鎖吧。

1. 摳像。

灰度係數工具用來摳像，這個技巧很多教程也有提過，它的原理就是改變畫面的灰度，讓原本不在0-50%或50-100%亮度範圍內的主體或背景顏色變到這個範圍內去，然後加大對比度，對比度就是以50%亮度為分界線，加強對比度就是說：超過50%亮度的顏色變得更亮，低於50%亮度的顏色變得更暗，就能快速摳出黑色或白色區域，實現“快速”摳像的效果。但是針對背景或主體有高光和非常暗的陰影同時出現時，摳像就會變得複雜了，不能一步到位實現快速摳像。總之主要利用色階工具的兩個作用：1。限制灰度的範圍，或著叫重新對映灰度範圍（調接灰度係數滑塊），2。加大對比度（調節最兩端的黑白滑塊）。舉個例子吧。如下圖，原圖高光和陰暗部分同時存在，也就是說主體有部分割槽域亮度和背景的亮度相同或在相同容差範圍內，就不容易摳像

第一步：摳出暗部

第二步：摳出亮部

第三步：融合上兩步摳像得到分離出來的主體

2.匹配顏色

利用灰度係數匹配顏色，這個技巧可能很少人知道。有時候你利用“色相/飽和度”工具把一個物體的顏色變成另一個顏色，不管你怎麼調，就是不理想，和想要的整體顏色感覺差距還蠻大的。其實“色相/飽和度”理論上可以把一個顏色變成任何其他顏色的，但是一個紅色的物體是一個整體，並且這個紅色的物體並不是純色的，是有明暗變化的，所以我們要調出的是整體感，整體感覺上的顏色匹配，而不是一個具體顏色的匹配。看下圖中把青藍變成淺粉，

很難僅用色相/飽和度工具調出理想的顏色

，感興趣可以下載原圖調一調，配合一下灰度係數調整，整體感覺就基本相同了。原圖顏色：青藍和淺粉色