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數字影像的色彩管理與色彩控制講座之十一(上)

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發表于 2014-6-17 06:58:09 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |
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  在各種色彩管理的項目中攝影師最關心的是顯示器與數字相機的色彩控制與色彩管理。攝影師對數字相機色彩還原的要求又分為︰按習慣色還原與按真實色還原兩大類。大多數攝影師僅希望我們熟悉的顏色(例如膚色、藍天與綠樹的顏色)令人滿意,其他的顏色沒有明顯的偏色就可以了。這其中的“滿意”經常是指更符合“理想”中的顏色,而不是更“真實”的顏色。對于這些攝影師的色彩要求,如果能夠小心地控制數字相機的白色平衡,就已經能夠滿足他們的需要了。另外一些攝影師,如廣告攝影、文物與藝術品復制攝影和某些對色彩還原有極其苛刻要求的科技攝影,則要求色彩要盡可能的真實、準確地記錄被攝物的色彩,因此必須對數字相機實施嚴格的色彩管理。在本文中我們將從這兩方面討論數字相機的色彩控制與色彩管理。
  數字相機的白平衡
  

  

  白平衡是數字相機控制顏色的一種最簡單、有效的方法。數字相機在加色法的基礎上建立自己的色彩體系︰在光電傳感器芯片的前面設置紅、綠、藍三種濾光鏡使傳感器的芯片僅能接受這三種原色光,通過特定的算法將這三種原色合成為各種顏色。設計師知道自己相機的紅、綠、藍三種原色應該以何種比例混合才能形成中性(黑、灰、白)色。
  而且一旦中性色得以還原,其他色彩也都能得到良好的再現。在拍攝中三原色的比例既與硬件的特性(如三原色濾光鏡的顏色、光電傳感器對各種色光的靈敏度)有關,還與光源的特性(如色溫、顯色系數……)有關。前者可由設計師控制,後者則是隨現場拍攝光源而變化的。
  所謂“白平衡”是指通過測定被攝景物或光源的色彩特性,確定從紅、綠、藍信號合成彩色的算法(例如每種信號的放大倍率),如何使中性色(例如白色或灰色)的物體仍然被拍攝為中性色,以便能夠更準確地還原各種色彩。例如(圖1)中黃色光源照亮白色物體,使白板偏黃,因此使CCD元件上的紅,綠信號較強,藍信號較弱。數字相機減小紅、綠信號的放大倍率。增強藍信號的放大倍率,令最後算出的紅、綠、藍數字信號仍保持平衡,于是仍使白板的影像呈白色。數字相機實現白平衡的方法主要有以下幾種︰
  1.自動白平衡(代號為AWB或A)
  自動白平衡無需特殊的色彩設置,相機在測光、構圖的過程中自動檢測環境照明的特性並調整色彩合成的算法,以便實現較好的白平衡。自動白平衡快捷方便、簡單易用,一般都作為廠家推薦的出廠默認設置。由于能夠滿足絕大多數環境下色彩還原的要求,也是攝影師首選的白平衡類型。當要表現特殊光源的色彩特性(例如日出、日落時要拍攝出低色溫陽光暖調的效果)或自動白平衡的精度不足(例如在小功率的白熾燈下拍攝導致影像偏橙黃色),才需要考慮其它白平衡的方案。多數廠家自動白平衡能夠適應的色溫範圍在30008000K之間。
  2.預置白平衡(又稱為“手動白平衡”) 事先根據標準光源或典型光源的特性(例如光源的色溫)設定相應白平衡的算法,拍攝時在白平衡選項中根據攝影光源的類型選擇對應的圖標(圖2),啟動預置的白平衡。表1中示出了常用預置白平衡的類型。典型圖標及其相關的色溫,可供讀者參考。
  表中的鎢絲燈又稱為白熾燈,熒光燈又稱為日光燈。還有些廠家將熒光燈細分為暖白熒光燈(約4100K),冷白熒光燈(約8450K)及三基色熒光燈(5000~6500K)等三類。晴天室內利用自然光照明時可以采用陰影白平衡。各光源的相關色溫值並無公認的標準,表中是多數廠家經常采用的範圍。每個廠家在設計預置白平衡時都會在表中所列的範圍中選擇一個確定的值,例如日光的相關色溫常用5200K,鎢絲燈則常用攝影溴鎢燈作為定標的標準。而我們遇到的自然光或使用的人造光時常與廠家認定的光源有極大的差異,導致預置白平衡的效果難以令人滿意。因此建議在自動白平衡失效時,用預置白平衡試拍,並通過預覽(民用數字相機)或回放(數字單反)判斷預置白平衡的適用。
  3.色溫白平衡(代號為K)
  

  

  幾乎所有的數字單反及部分高端的民用數字相機還具有色溫白平衡的功能(圖2c)。如果有色溫表,測試光源的色溫並按照實測值設置色溫白平衡的色溫值,常會取得良好的效果。可惜由于色溫表並未普及,影響了色溫白平衡的適用性。多數色溫白平衡的色溫值可以以100K的級差微調,因此只要知道光源色溫的範圍,在此範圍內微調色溫,通過試拍觀察屏幕的色彩效果。當被攝景物光源的色溫一定時,設置的色溫越高影像的色調越偏暖,反之影像偏冷。如果相機液晶顯示屏沒有明顯的偏色,用色溫白平衡經常可以得到比預置白平衡更好的效果。
  4.自定義白平衡(代號為*或PRE)
  制定“自定義”白平衡的時候,首先進入相機菜單自定義白平衡設定模式中,用相機對準被攝影光源照明的一張白紙或灰卡,光源照明的一張白紙或灰卡,使白紙或灰卡佔滿全部畫面,按下特定的按鈕,如快門按鈕、“設定(設置)”按鈕、“OK(確認)”按鈕等。相機對所獲得的影像進行計算,使其呈現中灰的色調,從而建立該光源下的自定義白平衡。在數字單反中還有不同的設置流程︰佳能相機要求先拍攝白紙或灰卡,再調用所拍攝的影像制作白平衡;其余相機直接對著標板生成自定義白平衡。許多相機同時具有多個自定義白平衡的選項(如用編號加以區分,圖2e),可以存儲不同光源下自定義白平衡的參數。今後遇到同樣的光源,可以直接調用預設的自定義白平衡。
  制定自定義白平衡時應注意︰
  ?制定自定義白平衡時建議優先使用柯達灰板背面反射率為90%的白卡,若無柯達灰板,可以考慮其他品牌(如國產)的灰板。如果沒有灰板,才考慮使用普通的白紙。無論使用那種測試卡,都應保證曝光準確
  ?如果灰卡或白紙過小,為使目標充滿整個畫面導致觀察距離小于相機的最近調焦時,可以改為手動調焦,直接拍攝模糊的影像。
  ?拍攝白紙時勿用經熒光劑漂白的紙張,可以用驗鈔的紫外光照射檢驗,不得有熒光。
  ?自定義白平衡有著極強的專用性,光源的任何變化都應重新設置相機的自定義白平衡,有些相機甚至在改變感光度後,也要重新設置自定義白平衡。
  在上述4種白平衡中,自定義白平衡具有最高的精度、最低的通用性,因此有些攝影師在攝影包中攜帶一張小卡,以便隨時設置自定義白平衡。還可以用一塊半透明的乳白色的有機玻璃代替灰卡,將它蓋在鏡頭前面對著光源設置自定義白平衡,也十分方便。
  5.白平衡微調
  前面曾經談到,預置白平衡的設置條件經常與實際光源不同,影響了它的適用性,為此新一代的數字單反相機開始加入了白平衡微調功能。在選定某種光源類型之後,若色彩還原仍不理想,還可以在原定相關色溫的基礎上微調色溫,使影像的色調在冷暖之間變化(圖3g,i)。更精確地,不僅可以在冷(藍)、暖(紅)之間變化.還可以在品、綠之間偏移(圖3a-f,圖4)。
  多數數字相機僅能在預置白平衡中實施綠-品間的微調,賓得的新型數字單反在色溫白平衡中也加入了綠-品間的調整(圖的3h),使調整精度更上一層樓。賓得的單反相機還允許以一幅打開的圖像為背景微調白平衡(圖3e),同時觀察微調對影像色彩的影響,達到事半功倍的效果。此外,現在許多數字相機上設置的色調調整(圖3j)、色相調整(圖3k)及賓得相機上模擬光學濾鏡效果(圖3l.增加各種不同顏色不同深度的濾光鏡)也都能以不同的方式影響或調節相機的色彩還原。圖5是用索尼a-100數字單反相機在陰天拍攝的景物,其中大樓為淺灰色的牆面。上一行是用陰天白平衡微調的效果,陰天+3色彩還原較好。中間一行是用色溫微調的效果,現場目視覺得色溫為5300K的圖片較好。最下面一張是用色溫表測定現場色溫後,按測試值5800K設定的結果,顯然依照色溫表測試值設定的圖片色彩最準確。
  
  

  微調白平衡時,我們都是根據液晶顯示屏的色彩確定調節量,因此液晶屏色彩還原的精度與我們眼楮的色感決定了調整的成敗。建議首先對灰板微調白平衡,至灰板在液晶屏上呈現中灰為止。然後將灰板的影像輸入計算機,在圖像處理軟體中用拾色器吸取影像的R、G、B值,觀察三者是否相等。
  若相差過多,則應再次校正白平衡的微調量,直到R、G、B值比較接近為止。記住這第二次的補償量,今後每次根據相機液晶屏的色彩微調白平衡後,都應當再加入這個補償值。
  一旦用微調白平衡功能取得準確的白平衡之後,這個白平衡設置也就失去了通用性,只要光源有任何變化,則應重新微調白平衡。
  使用Raw格式拍攝時可以精確地控制白平衡︰每次拍攝前利用預置或色溫白平衡(但是不能用自動白平衡)粗略的調整白平衡,立即拍攝一張灰卡,然後正式拍攝。拍攝後將影像輸入到計算機中,首先用日aw解壓縮軟件中的色溫調整功能,將灰卡的影像調節為中性灰(R、G、B值相等),再利用批處理功能將此調整加載到正式拍攝的其他影像上。
  6.包圍白平衡
  

  現在許多中高檔數字相機已經設置了包圍白平衡功能。當相機的液晶顯示屏顯示的誤差較大,不足以精確判斷色彩效果時還可以使用包圍白平衡功能。使用包圍白平衡時,首先利用白平衡設置功能(包括白平衡微調功能)設定自己認為最正確的基準值,然後設定級差值及拍攝張數(圖6)。相機自動以基準值為中心按預定的正、負級差連拍3張或5張,最後在計算機上確定最理想的影像。
  在白平衡中加入微調與包圍功能之後,理論上相機不應再出現偏色現象了。許多影友埋怨自己的數字單反偏色,主要是沒有充分利用相機的各種設置白平衡的功能。  
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