Photography 版 (精华区)

发信人: hotice (风间草-要做影视制作人), 信区: Photography
标  题: Re: 草原-光学系统成像的PS必要性
发信站: 哈工大紫丁香 (Fri Jan 26 21:55:36 2007), 转信

现在所有的成像系统都没有这个能力来拍到自然的风景。因为第一，像场会出现各种各样的缺陷，比如色散，色差，球差，彗差，畸变等，造成像场在每一个单点上形状和颜色的改变；第二，即便像场不存在上述任何缺陷，整个成像系统还会产生色场的非线性扭曲，也就是说，原来的颜色不会被线性的、或者说真实的被还原。 

第一个缺陷很容易理解，很多书上和参考材料也可以查的到，但第二个就不太好理解了。用数学的语言来描述是这样的，假设场景中所有的点（这个点是数学意义上的点，没有面积，体积无穷小）都有颜色，每个点的颜色都可以定量的用数值进行描述；我们把每一点的颜色用一个rgb三维向量来表示，这样，一个场景中的所有点可以看作所有三维向量的集合，是三个n*n的矩阵Nr,Ng,Nb，分别对应rgb.如果一个成像系统能够存在一个统一的、可逆的一个n*n矩阵N，对上述三个矩阵进行线性变换，得到相应的三个rgb矩阵Nr',Ng',Nb'，来代表所成的像的颜色，那么就称为这个成像系统是一个线性的颜色变换系统。 

当然，理想情况下，线性系统存在，而真实的光学系统全部是非线性的。 

1、如果不存在一个统一的矩阵N，而存在三个满秩的变换阵N1，N2，N3，则颜色场发生偏色现象，但偏色在理论上仍然可以经过线性的、可逆的变换进行反变换得到理想的颜色矩阵Nr,Ng,Nb。实际可行的变换矩阵要靠对有充分多色块的国标色板来进行系统的拍摄，对比前后颜色，按照精度（精度靠色块的数量来保证，以线性回归为例，假如有足够多个，则逼近误差可以保证小于一定阈值）求出校正的反变换矩阵。 

2、如果存在一个统一矩阵Nx，但矩阵非满秩，则经过光学系统变换后的色场会有信息损失。这是显而易见的。因为原来的秩是n，变换后的矩阵小于n。这样的系统变换后，颜色数量会有损失，n*n种颜色会减少到<n*n，这样成的像细节层次会有损失。一般的损失是相邻一个或多个点颜色互相覆盖，造成混叠，信息丢失，同时饱和度下降。这样的变换系统也可以通过上述的办法，用伪逆矩阵来求出变换矩阵。 

3、同样的，如果存在三个非满秩的矩阵，得到变换后的三个色场矩阵，则变换系统同时丢失细节，以及偏色。也可以通过上述办法求出变换矩阵。很不幸的是，所有的光学系统都属于这种情况。 

上面的三种情况讨论的是镜头的成像系统对于色场的失真。 下面讨论的则是数字采样系统，也就是CCD，对于镜头成像后得到的色场，进一步进行色场扭曲的过程。 

1、理想的变换矩阵N是一个单位阵。由于人眼的精度有限，rgb每种颜色只能辨认256级的灰阶，因此变换矩阵中的每一个元素数值范围被限定在一个0-255的范围内。因此，实际的变换矩阵为N'，这个矩阵把自然界中点的颜色变换到一个人类可以认知的范围。第一步，由N到N'的变换过程，不同的系统进行了不同的取舍。总之，从无限连续的可见光到离散的256级灰阶，是一个影像亮度压缩的过程。

2、压缩的过程，也就是说如何把色场进行变换，通过N获得N'的过程。这个过程太复杂了。我们讨论数码的CCD部分。这个N'对色场的作用过程，就是把来自镜头的像，通过CCD采集以及处理，记录成数字文件的过程。这个N'实际上就是不同厂家的数码产品的特性矩阵。好的CCD会有充分大的动态范围，来采集并记录光线。

3、原始的Nr,Ng,Nb，经过与N*N'这个矩阵的相乘，得到的Nr',Ng',Nb'已经严重失真了。所以，成像系统的好坏，也就是镜头和相机的好坏，严重的影响到成像的色场。因此，得到的图象在所有的调节参数上都是非线性的，包括亮度，对比度，色度。

通俗的讲，如果把原场景中的所有颜色看作是在一个超平面上的，如果变换后仍然是在一个超平面上，那么说明成像系统是一个色场线性变换系统，如果变换出来的是一个坑洼不平，甚至高、低位置还进行了削波处理的曲面，那么你想一想，你得到的最终影像会好么？虽然各个镜头和相机厂商已经通过技术手段获得了设备的（尤其是CCD的）ICC（硬件配置文件）以后，扭曲的超平面的到了一定的纠正，但是想要到一个完全平的面是不可能的，因此我们手中的相机，统统存在这样那样的问题，缺陷。最常见的：噪点、偏色、饱和度下降、高光溢出、暗部细节丢失，色相偏移等，让你无法通过简单的亮度-对比度这样的调节来获得满意的图像。甚至，你无法通过对rgb三个通道的颜色进行亮度-对比度操作来还原真实的场景。这样，PS，一定而且绝对必要。没有哪一幅数字图像可以说完全不用数字技术进行校正。请仔细看一下你的片子，看看暗部细节，和整体色调就知道了。如果还不了解，找一幅摄像头拍的照片，重新理解一下上面所说的内容吧。

【 在 tracyseven (盈盈) 的大作中提到: 】
: 我不是专业的，但我想问一句，如果能够拍到自然的风景，为什么还要调？


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※ 修改:·hotice 于 Jan 26 22:00:33 修改本文·[FROM: 220.232.127.82]
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