RAW详解和实战应用

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/03/28 18:00:11
第一课:图像传感器与RAW

战斧应该说明清楚,如果您期待使用RAW拍摄,可以演变成一位大师级的摄影师,这显然会让您失望而回。但是参加本班课程,我可以保证您会深切体会使用RAW拍摄的灵活性,以及于后期RAW转片的优越操作流程。

我始终无法翻译"RAW"这个英文词汇,似乎每一个摄影人都懂得RAW一词儿,而且让我认为大伙儿都懂得使用RAW模式拍摄。但不幸地,事实并不如此,最后我发现懂得RAW原理与操作流程的摄影人,其实不属于大多数的。

于数码摄影而言,RAW是一个纯数字的记录原生图像文件。RAW不是一种文件格式,而TIFF,JPEG,GIF,PNG,BMP等等,是一种文件格式,属于损耗式压缩图像的格式。战斧希望于本课程中,集中描述RAW原生文件的属性。

话说数码摄影,容许战斧先描述一下数码相机的物理架构。我得使用最简易的说明原理,因为数码相机的光学成像架构,是一个复杂的课题,而我们不是开发相机的专业人员,因此无须花上大量篇幅去讨论。

数码相机的核心零部件,除了CPU,当然就是CCD或CMOS图像传感器,而这些图像传感器都几乎归类为Mosaic Sensor(马赛克感光元件),或称为Color Filter Array(彩色滤镜阵列)元件。还须说明的是Foveon X3成像技术的图像传感器,不属于上述的类别。

图像传感器是由数百万、以及上千万数量小方块的CCD或CMOS感光元件(简称像素),以平面阵列方式排列组成,并且于感光元件表层上,成功整合了RGB(红、绿、蓝)三原色的滤镜。如果一台拥有一千二百万像素的数码相机,明显地就是最少12,000,000小方块的感光元件了。

图一:Bayer Pattern


再说,图像传感器的彩色滤镜阵列元件,基本上是采用了Bayer图样的排列方式(图一),实现RGB三原色滤镜依序,以Striped Array(条状阵列)形式,红、蓝、绿相互交替,各施其职,分别去 "捕捉" 三原色的光能量。以光学的角度而言,应该说成是光线通过镜头的不同镜片组,投射抵达至整合了Bayer图样的条状阵列RGB滤镜的图像传感器,而图像传感器记录了进光量的电荷,转成数字参数,成为了RAW文件的图像信息。

下课前,战斧必须补充一点,Bayer图样的条状阵列形式图像传感器,RGB三原色,也就是红、绿、蓝三原色,其中所搭载的绿色滤镜元件,是红、蓝的2倍,只因人类眼睛识别颜色不是线性的,我们的眼睛对于绿色,显然是比较敏感。因此护眼常识都在鼓励人们多看绿色的缘故。理论上RGB的3原色滤镜数量比例是1: 2: 1。上述的当然不能包括色弱或色盲的同学,某部分同学会出现了对应某种颜色的过敏或色弱,这是无须过于担忧的,然而色盲就爱莫能助了。第二课:数码相机拍摄的成像不是彩色的,是黑白。

我们于前一课探讨关于一块典型图像传感器的基本架构概念,相信各位同学都对图像传感器的运作原理,有一个初步的认知了。

今天就让我们再深入探讨,图像传感器捕捉了从镜头投射而来的光线处理概念,也就是我们不厌其烦地讨论的话题-- "成像" 。这是一个比较趣味性的课题。

数码相机拍摄的成像不是彩色的,是黑白。严格来说,应该说是灰阶。数码图像处理有别于传统通过光学与化学反应的银盐感光胶片,两者明显是不一样的成像处理方式与步骤。而数码成像处理的过程,我认为是更为惊心动魄。

我已经提到图像传感器的感光元件表层,嵌入了RGB(红、绿、蓝)三原色的滤镜(条状阵列),光线投射至红、绿、蓝条状阵列滤镜上,三原色的滤镜分别记录所感测到的光子电荷水平,简单说就是Luminance Level(明度)的参数值。

或许我尝试举一个例子去说明,魔龙是R-红色滤镜,魔狒是G-绿色滤镜,魔瓶是B-蓝色滤镜,而战斧面前就有3个RGB彩球,光线就是三原色彩球。战斧同时把3个RGB彩球扔向他们仨,魔龙把R-红色彩球没收了,魔狒把G-绿色彩球没收了,而同步地魔瓶也把B-蓝色彩球没收了。至于魔瓶会否失手而接不上他的B-蓝色彩球呢?答案是有可能接不上的,因为B-蓝色滤镜由于一些原因烧毁挂掉了,没准儿接球过多而出现了 "溢出" 状态,这个Blooming(高光溢出)的课题,战斧留待以后再说明。

虽然上述的例子有点儿牵强,但仍然说明了三原色滤镜的工作原理,而三原色滤镜分别记录下来的明度电荷水平,并不含任何颜色数值,明度电荷不是彩色的,充其量只是灰阶数值。这些RGB明度感测数值,存储于RAW文件里,让后期转化软件(C1 PRO,Aperture等等),负责去读取每一个像素的RGB明度色彩信息,通过demosaicing(去马赛克处理)的插值方法,实现RGB颜色的 "还原"。

因此,RAW后期转换图像软件,责任重大,而且相对耗用电脑的芯片资源,所以同学们需要配置一台高速电脑,以提高RAW处理的效率。

下课前我再补充:
De-mosaicing(去马赛克处理)就是RAW转换软件于读取RGB明度灰阶信息,R值是多少,G值究竟是多亮,B值还是多暗,把每一个像素所属的色彩数值,以数字色阶的方式实施插值,实现还原色彩的过程称为de-mosaicing。(De-mosaicing是专业词汇,英语字典是没有的)。

第三课:RAW格式文件的秘密。

大伙儿于第一课探讨了数码影像传感器,与Bayer条状阵列滤镜的物理架构,以及其工作原理。同时于第二课讨论关于三大魔法师没收彩球的比喻。今天,让我们继续探讨RAW文件的属性与个中鲜为人知的秘密。

RAW文件是容易辨认出来的,RAW文件的后缀.CRW是佳能专用标签,后缀.NEF的是尼康,后缀.PEF是宾得,奥林巴斯是.ORF的后缀标签。每一家的RAW文件属性是独一无二,相互之间水火不相容,单一而独特,而且近乎疯狂地不加以开放,不识别不兼容不对应非我族类的封闭,明显是业界的一种商业信息资产。

虽然市场上推广了不少笫三方专业RAW图像转换软件,成功读取以及解析大部分不同派别的RAW文件,不幸地各家各派的RAW精髓和色彩处理技巧,尤其是不同派别风格的独特色彩调子,笫三方转换软件仍然是无法100%真情演译的。

容许我说一则实例,熟悉使用RAW转换的尼康家弟子们,都异口同声地诉说,只有NIKON CAPTURE最管用,色调处理最恰当。宾得弟子们也不难发现原装PENTAX LAB软件最是色彩高保真。当然,PENTAX LAB软件采用了著名的SILKYPIX图像核心引擎,因此,笫三方的SILKYPIX Developer Studio是最匹配宾得的色彩,毋庸置疑。

于这种扭曲现像下,我们轻易发现使用不同的RAW图像转换软件,于同一参数设定下,转换同一个RAW图像文件,生成的成像并不是一致的,起码于风格和调子上,彻然不同。

同学们都知道我一直使用Phase One公司的Capture One PRO图像转换软件,我得承认C1 PRO是一个非常卓越的RAW转换软件,无论于操作流程,色彩处理都是优秀和专业的,硬件配置门槛低,工作效率高。然而在于成功处理RAW转换成像色调的背后,明显释放出略带偏红的风格,C1 PRO仍然相信释放一点儿偏红调子,对于肤色比较讨好(柯达公司也认同此论调)。我转念之间,让我意识到咱们是黄皮肤的炎黄子孙,略带偏红的皮肤调子风格,貌似更合适对应白种人的雪白肌肤。我敢情相信,这显然是不同地域色彩的偏爱和色彩取向各异,并不存在对与错的论调。

大家不妨尝试应用不同的RAW图像转换软件,Photoshop Camera Raw,iPhoto,C1 PRO,Bibble PRO,Aperture,Adobe Photoshop Lightroom,SILKYPIX Developer Studio,等等...。这些著名而专业的RAW图像转换软件,让你有良好的机会去实践后期RAW转换,并且让你体会不同的笫三方软件所生成的数码图像效果。坦白说,每个人的风格偏爱和色调取向都不一样,正好提供了一个寻找符合个人需要的RAW图像转换软件,至为重要。

上述申明了一个现像,各家各派的RAW图像处理,是保守封闭的。

各自为政的RAW原始文件规格是紊乱的,虽然以Thomas Knoll先生为首的Photoshop开发团队,不畏艰辛积极推广DNG文件格式(Digital Negative Specification),并且罕有地提供免费的DNG转换工具软件。伟大的DNG宏愿试图统一战国时代的RAW规格,只是各门派似乎把DNG置诸脑后,采取爱理不理的冷漠态度看待,各方门派都在试探Adobe公司是否藉着DNG的玩意,藉词统一大业而笼断市场利益,并且尝试窥探各门派于RAW背后的宝藏,看来Thomas Knoll先生需要走上的路途,仍是漫长和崎岖的。宾得K10D是支持DNG格式的。

战斧再说RAW。RAW既然不是一种文件格式,是一种规格,只是记录了大量像素元件的RGB灰阶数值和信息的资料库文件,继而让RAW图像转换软件,读取数以千万计的参数,成功地实现了De-mosaicing插值的繁复工序和Anti-Aliasing边缘柔化。事实上,RAW除了记录所述的数字信息,RAW文件里还记录了许多建设性的数字信息,大家记好了。

RAW文件里包含了White Balance白平衡,Gamma Correction珈玛校正,Level色阶,Exposure Value曝光值,Contrast对比度,Color Saturation色彩饱和度,Sharpening锐化,和最关键的De-Noise降噪。当然还记录了不可或缺的EXIF信息。至于ISO感光值是既定不可变更的,也就是说,假如你先前已设定了ISO-3200进行拍摄,成像以后于后期妙想天开地把ISO-3200调回优质的ISO-100感光值,这显然是无能为力的,因此正好说明RAW不是万能的,也存在着一定程度上的限制。

敬爱的同学们,下课前我必须再唠叨几句,年纪老迈的老师,用心良苦,于华尔街被残酷的过山车,折磨得死去活来之际,也不忘于讲课解答笑谈RAW。当然希望你们用心听课,课外也不忘自习,重温一下前几课的材料,这些基础理论虽然让人昏昏欲睡,但对于你往后摄影创作有莫大裨益的。

不学无术,摄影不是摁几下快门那么简单,倒不如去摁鼠标来得爽快。

摄影在乎人,"摄影先决"才是硬道理,后期只是锦上添花。

第四课:RAW与JPEG拍摄模式的对决(上集)

各位同学中午好!今天让我们探讨一下RAW模式拍摄的优势。

战斧首先声明,拍RAW也好,拍JPEG也罢,取决于个人的偏爱与成像画质的需求,也就是说,直接选取JPEG模式拍摄,不等于不恰当,反而于某些场合下,拍JPEG是无可避免的。

既然我们在探讨的是数码摄影,让我们先了解一下数码RAW原始(照片)文件,与JPEG(照片)文件的属性与区别。

于照片的画质而言,RAW成像几乎可以肯定优于直出JPEG。起码在LPI(Line Per Inch)每英寸线数的图像解析力上,RAW片显然尽占优势。LPI越高,成像越细腻,解析力越强,斜线的梯阶效果越不明显。大家都理解了数码成像是由数以百万或千万颗正方型像素,密集结合以阵列方式显像,如果以图像不同色阶的边缘,或一条简单的斜线成像,显像的方式当然是以积木的形式拼凑成形,一条斜线就明显是小积木 "叠" 出来的一条 "模拟" 梯阶线了。我们可以打开Photoshop放大1600%,看一下斜线的梯阶式结构就明白了。



但由于LPI越高,解析力越强的原则效果下,容许了Anti-Aliasing (边缘柔化)过程处理得更有效率,梯阶效果减低了,斜线演译得更完美,更顺滑。而整体成像的质量,和画质就相对地有所提升了。

数字成像,难免又探讨一些数目字,请大家专心听课了。

RAW,基本上以12-bit记录图像的数据。而JPEG,是一个8-bit损耗式压缩的记录数据。

于一个灰阶的记录信息中,分别是RGB三原色的像素,一个像素捕捉了光子,最终转化成数字色阶数据,RAW以12-bit,也就是记录了4,096个色阶,分别是R=4096,G=4096,B=4096。

而JPEG,刚才我已提到JPEG只有8-bit,也只能分别记录了R=256,G=256,B=256的色阶。

8-bit=256色,
10-bit=1,024色,
12-bit=4,096色,
14-bit=16,384色,
16-bit=65,536色,

因此,大家已经得出了一个比对,RAW记录了更广阔的色域,色阶数量越多,颜色当然是更丰富更自然,而JPEG的8-bit记录方式,明显于颜色数量上作出了裁减和妥协。

于此,战斧还须说明一下,大家都非常熟悉Photoshop的应用,没准儿你们当中使用Photoshop已经达至臻境。Photoshop里分别提供8-bit通道、16-bit通道、与32-bit通道。战斧先说32-bit通道,基本上是 "英雄无用武之地",因为不管是色彩空间,显示器性能,或输出配套,今天的科技还无法达到32-bit全彩的对应,因此您无须于Photoshop里转至32-bit通道去处理照片。这个32-bit色阶通道,有别于显示器上的全彩显示,显示器的色彩是可视色彩,而这里说到是色阶通道里的色彩数字信息。

Photoshop里的16-bit通道,理论上应该是65,536色阶组成的通道,然而Photoshop只使用32,769个色阶的处理方式,姑且算是15-bit的色阶数量。Adobe的Thomas Knoll先生解释为15-bit的色阶处理方式,更能容易找出黑与白之间的中心点。



大伙儿相信有点儿头晕,或许我得加以说明这个色阶概念,让大家进一步了解。

我在第一课已提及了 "人类眼睛识别颜色不是线性的"。RGB三原色的不同组合生成千万,以及亿万的颜色,以肉眼来辨认实在难以标识那么广阔的色彩。每一个人对颜色的理解不一样,甚至乎有许多色弱(不是色盲)的同学,对于某段色域有不一样的理解。简单而言,我说是 "红色",总会有人说是 "浅红色",魔狒他没准儿说是 "深红色"。

如果以全彩的16,777,216色彩信息来说,红色通道已经存在着256个色阶,也就是0-255的色阶标识,0是"全黑"的红色,而255是"全白"的红色。任何人都无法用语言或文字去形容256个色阶的名称,因此我们只能使用色阶编码去识别任何一个通道里的颜色。



大家都听得辛苦了,让一些同学提早离开课室。今天到此为止,让大家先消化一下课程内容。

 

第五课:RAW与JPEG拍摄模式的对决(下集)

各位同学早上好,今天华尔街挺繁忙,战斧提早几个小时开课。

于上一课,同学们当中已经有不少人举起白旗投降,我是可以理解的。理论课程几乎可以说是乏然无味的,然而也是非常重要的基础知识,因为战斧与你们探讨的课题,在于往后应用于RAW转换,以及Photoshop里作后期PS的过程中,发挥着一定的优势。

我非常幸运地在美国一所大学提供的专题课程里,学习了Photoshop的原理与后期应用,而且这些年以来,战斧不断更新与实践相关方面的知识,以至于应用在摄影的范畴里,显然让我获取了不少好处,起码在时间和效率,与照片成像的后期处理上,得到了更明显的优势。

上集说到色阶,通道,RAW与JPEG的属性。今天让我们继续探讨下集....

请各位同学准备好枕头,失眠的同学也诚意邀请列席听课....

目前市场上的数码单反机,可选取的拍摄记录模式,大致区分为2类别,RAW与JPEG。于RAW还没有普及之前,专业机种会提供TIFF与JPEG的记录模式。个儿个,某些品牌除了RAW与JPEG,更添加了Adobe力推的DNG规格。然而专业摄影和发烧色友们,都会乐意采用RAW模式拍摄,只因RAW拍摄的确提供了大量灵活后期的调试空间,而且是无损耗的。

虽然RAW模式拍摄拥有许多优势,但在于存储上RAW原始文件是硕大的,占用十几二十兆一张的RAW片,彼彼皆是。TIFF更糟,占用存储空间最大,TIFF是无损LZW压缩的图像格式。而且,RAW片必须通过RAW转换,转化成为TIFF或JPG,或其它图像格式。这里涉及一个时间因素,与电脑硬件配置的门槛,RAW转换的过程中,需要耗用大量的CPU资源,配置高性能电脑也是一个开销的问题。


例:这一张RAW原始文件照片,容量是9.9MB。(参阅下图的Meta信息)




选取JPEG模式拍摄,成像通过数码单反机内置的转换,直接生成8-bit压缩的JPEG照片,效率牺牲了画质。我于前几课已经提及了JPEG是一个伟大的图像格式,JPEG导入电脑,打开任何一个图像调试软件,例如神圣的Photoshop,立马可以实施后期PS,无须顾及和实施RAW转换生成JPEG的冗长过程,JPEG是直接,效率高,并且JPEG的照片文件容量,相对只是RAW原始文件的1/3容量,一般都是2~6兆,取决于成像的有效像素的总量,与生成RGB通道的色阶总量而定。


例:JPEG压缩的原片,只有3.9MB。

由于JPEG的高效率与方便性,的确在一些摄影应用上大派用场,报社的记者们可以享受JPEG连拍的优势,快速高速抓拍大量纪实片。一些专业级数码单反机,例如富士S5 PRO,内置了优质的JPEG生成模式,直接出片,直接于Photoshop里调试一下就可以收工了。试想一下,专业摄影师一天之内,没准儿拍摄上几百张数量的RAW片,加上需要花大量时间去转换RAW片,显然是不现实,除非你拥有一个团队的书僮去干RAW转换,帮你去完成粗活儿。

战斧必须强调,8-bit JPEG是损耗压缩的属性,以及Photoshop本来就是一个 "破坏性" 的图像调试过程,我在下一个课程里,会尝试探讨这方面的应用课题。

今天华尔街非常热闹,容许我先下课。同学们有发问的,请备文房三宝,跟帖得了。

 

第六课:魔鬼身材的曲线美

各位同学好,经过了一个漫长的感恩节假期,咱们又回到课堂了。

今天让我们探讨曲线,这个曲线不是人体曲线,也不是魔鬼身材的美女曲线,而是决定一张数码照片的成与败的关键性曲线(Curve),对于数码摄影师来说,曲线是至为重要的。

由于数码RAW成像有别于传统胶片的处理步骤,我们必须面对RAW片处理和使用Photoshop作后期生成数码照片。于处理RAW生成照片的过程中,几乎无可避免会碰上 "调试曲线" 的流程。虽然我一直鼓励 "摄影先决" 的拍摄手段,毕竟于某些场景下,或客户的特殊要求,原始图片的对比度(Contrast)不一定满足指定的要求,因此我们可以通过调试曲线,作出恰当或相应的调准照片,提供充足的对比度。

许多人不断向我提出疑问,究竟应该使用RAW图像软件里的Curve,还是使用Photoshop里的Curve功能?哪一个是恰当的选择?

这是一个议论纷纷,众口难调的问题。我为着这个问题,思考了许久,最后我始终认为,答案应该是"使用RAW图像软件里的Curve",并且尽量避免使用Photoshop里的Curve功能,明显地Adobe的谭马士先生不会欣赏我的论调。尽管我是这样的建议,然而惯性使然,我偶尔还在Photoshop里动了一下Curve,因为PS的确于操作上很方便。

Photoshop,是一个损耗性的图像调试工具软件,而且深具破坏力,尤其是Curve与Levels的功能,隐藏着许多调试陷阱。我敢情相信,许多初学者尝试使用Photoshop调试照片,而绝大部分同学们都会把原始照片,最终弄得体无完肤,惨不忍睹,这种恐怖情况我几乎每一天都在摄影班里体会得到。因此我们都理解,咱们都是照片凶手,而且曾经是强奸了不少原来已经是美好的照片。我得承认我的双手(或右手),曾经沾满了美好照片的鲜血,直至我学会了Photoshop的基础应用原理,我认清了不再滥杀无辜的照片。

认识Curve的正确调试和应用,我在前述的课文里,已经提及色阶架构的原理。8-bit JPEG的R、G、B、三个原色通道里,分别各自拥有256个色阶,即0-255色阶,0号色阶是全黑的色阶,而255号色的色阶显然是全白色了。256 X 256 X 256=16,777,216色阶,这是8-bit JPEG全彩数值。0-255色阶之间,当然还存在着254个不同的渐变灰阶。我再强调一遍,RAW片原始照片里的R、G、B、三个原色通道里的各自256个不同色阶,都是没有颜色的灰阶数值。于生成的过程中,通过de-mosaicing和anti-Aliasing,插值"填"上了颜色的Luminance(明度)值,于是我们就看见了一张玄妙的彩色照片了。

说到这里,我得再表扬一下数码成像是伟大的,而且数码照片的产生是惊天动地的。

再说Curve曲线,为了增加(减少)照片的对比度,我们得 "推Curve",或"拉Curve",殊不知于这个连动过程中,把照片的原始色阶数量变更了,导致 "色阶挤压",或 "色阶分离",专业名词叫做‘Posterization’,而Posterization明显是一种成像质量的损害。假设第123、124、125位的色阶,因为出现了色阶挤压的现像,强逼变成了第120、124、128色阶移位,个中损失了第123和125位的色阶。反之,拉Curve之下,原始的第123、124、125位的色阶,也变成了只有第123与125位的色阶,而拉阔撕裂了第124色阶而损耗丢失了。现在说的是Curve处理Posterization的原理,现实里的色阶丢失,显然更为灾难性的。(大伙儿参照图五:撕裂与挤压)

"色阶挤压",或"色阶分离"的状况下,实际丢失了大量有用色阶,用摄影的专业惯用语来说,就是损失了成像的细节,色彩变得呆板了,尤其是暗部的细节丢失得更是明显。

图一:Photoshop里的Curve调试界面:(原始曲线处于正常状态)




图二:Capture One 4.0b2下的Curve调试界面(原始曲线处于正常状态)
从上至下:Histogram直方图,Exposure曝光,High Dynamic Range高动态范围,Levels色阶,Curve曲线。



图三:Photoshop里的Histogram直方图显示界面:(原始曲线处于正常状态)




图四:Photoshop里的Curve调试界面:(高对比度的曲线状态)




图五:撕裂与挤压(Posterization)
高对比度的曲线状态下,色阶移位,撕裂而严重丢失色阶,高光位呈现被挤压。半透明的灰色区是原始状态,黑色区域是推拉曲线撕裂后的现状。再下面分别是红绿蓝三原色通道的个别显示,原理相同。



上图的垂直的白线,显示着被撕裂后丢失的色阶。高光位(右恻)竖立的直线,是被挤压后合成出来的色阶。


既然调试曲线的功能遗害至深,难道就没有一个圆满解决方案吗?

我们目前于没有比Photoshop更先进的图像处理技术之前,可实施以下2点的解决手段.....
1.  只拍RAW模式,事实证明RAW成像的线条密度(LPI)更高,RAW是以12-bit成像(相比JPEG=8-bit),细节更佳。
2.  RAW导出TIFF 16-bit,每个原色通道就拥有65,536色阶(相比JPEG=256色阶)。调试空间扩大量化,色阶损耗总量比例可相对减少,容许了色彩和细节尽量保留下来。

调试曲线是适用于RAW片,和其它压缩JPEG照片。因此,不管你是使用RAW导出的软件,或Photoshop下的TIFF、JPEG原片,都必须谨慎从事,仔细应用调试曲线。

我常常鼓吹 "摄影先决",通过一切有效的光学手段,拍摄一张美丽的RAW照片,基本上是不需要使用Photoshop作后期调试的。尽量减少PS,不用推拉曲线,光学产生的天然对比度,就可以避免于后期PS中的大量损耗。拍摄之时善用机背的Histogram直方图,显示了正确的曝光状态,凭借摄影技术的拿捏,雪地拍摄+1~+1.5EV,上了CPL偏振镜也适当的加+EV曝光补偿,记住上罩,调节取景位置和拍摄角度,一张自然的天然高对比的照片,胜过调试PS千百倍。

我任意挑选了一张冬天雪景的照片作为范例,照片是我于2005年初,于波兰的奥斯维辛纳粹集中营拍摄。(原汁原味无PS)



下图是此照片于Photoshop里的Histogram(直方图),又名 "色阶分布图"。直方图的左边部分显示了暗部的色阶,而右边部分就是高光色阶的显示。

让我们先探讨一下,左边的暗部呈现高耸的波幅,意味着暗部的影像是丰富的,而中间的中段位置略为平坦,高光部分与中段色阶呈现均等水平,而于最右侧的边缘位置出现另一个不明显的高光波幅,显然是肉眼无法看见的可见光以外的光谱频段。

直方图的平面显示方式,不是表现照片的光影位置,大家千万勿弄错,勿对号入座。直方图是显示整个光谱的色阶曝光水平,从左至右,从暗部到高光。黑色的直方图是显示RGB三原色混合色阶,而下面分别是R、G、B通道的独立色阶通道。



本课内容需要你用心学习,同学们应该反复多温习几遍,自个儿试调一下曲线,领悟以及用功琢磨个中的成像效果。


现在下课!

第七课:曲线与色阶的区别与应用。(必修课程)

各位同学早上好!大家看了今天的题目,一定心知不妙,如此沉闷的课题,肯定是另一课比古典音乐,更有催眠效果副作用的了。同学们错了,本章节不会催眠,反而带有催情效果,接下来请大家用心听课。

今天,我尝试用图片去形像化我的课题,让照片说话,让你们对色阶(Levels),与曲线(Curves)的进一步探讨,而且让你通过照片调试后的实际效果,让大伙儿容易明白掌握色阶曲线的应用。学会了基础理论以后,自个儿面对照片作实际的调试,用心琢磨和练习,调试出一张专业而满意的照片,绝对催情不催眠。

我尝试拿一张雪景片儿,是我前几年在波兰的“前纳粹德国奥斯维辛集中营”拍摄的。照片中的景物显然占有1/3的篇幅是白雪,虽然不是一张完美的照片,正好作为范例说明的用途。


图一:一张正常曝光的雪景范例照片

首先,我们必须学会怎么样去鉴赏一张照片。以本照片做个范例,是一张雪地的景色,天空是蔚蓝的,白雪当然应该表现得雪白,而且白雪的纹路和质感清晰可见。阳光下的阴影区的暗部细节,尽量保留下来,集中营围墙的灰区也保留着细节,而房子的砖墙纹路和质感必须是条理分明。这明显是一张典型“到此一游”的风光片。基本上,这张片儿是无须做后期PS的。

我在这儿不提及色调与色彩,因为色彩与调子的取向,纯属个人的偏爱,而且是非常主观的,因此我认为必须尊重其他人的偏爱,有人喜欢胖的,也有人偏爱瘦的,大家必须学会尊重别人,以及包容别人的色彩取向。

摄影本来是一门多元化的视觉艺术,不同的层次和不同的表现手法,确立了摄影的艺术框架。我从来不赞成在摄影品牌上争强好胜,假能有假能的优势,泥炕有泥炕的亮点。战斧就偏向弱光和暖和的色调取向,因此我最终上了P家的贼船,以前我用O记,古代我使用假能EOS胶片,也曾经用了一下泥炕。将来,我没准儿会上徕卡的贼巢,我这样说是想表达出作为一个摄影爱好者,你决不能拘泥于某一个兵器品牌上,只要你拥有了摄影的基础,你尽可能去寻找你心中的摄影路线,毕竟兵器只是一种工具,你的双眼,你的脑袋(思维),才是真正的摄影机。

摄影在乎人!

战斧的肺腑之言(即废话)说完了,咱们再继续下去。。。


图二:上图照片的直方图显示

直方图显示了从左边的暗部,到右边的高光位,说明此照片的高光与暗部尚算平均,显然暗部会多一些,这是可以接受的,因为照片里的建筑物暗部确实不少,高光是白雪,于蓝色通道的直方图右边,已经显示出来了。


图三:色阶调试

这是原汁原味未经调试Levels的直方图,与图2相同。我随即把色阶的中位(Mid-point)从1.0调暗至0.80,见下图。。。
这样的做法,于某程度上可提高照片的对比度。


图四:色阶变化的直方图

从1.0调暗至0.80,整个色阶频谱向左飘移,出现了大量的色阶撕裂和挤压,也就是说,大量的中段色阶与高光色阶被拉阔和撕裂,色阶漂移就意味着失去了部分细节,白色变得扁平,中段的色彩被“同化”,而暗部显然被挤压,出现了针状的高峰,暗部色阶混合了一起,也就是暗部开始变得一片黑,细节丢失!


图五:色阶转移后的实际成像效果

大伙儿比对一下图五,与原汁原味的图一。图五是色阶转移后的成像效果,惨不忍睹,看看屋顶的白雪,看看墙身,看看围墙,对比度增大了,而高光和暗部的细节都作出大量的丢失。

容许战斧唠叨,这种所谓的“惨不忍睹”现象,究竟是对还是错?其实摄影并无规限,的确从某一些的艺术表现手段来说,这是可以允许的。我曾经看过一张“作品”,黑人黑夜黑衣服,整个画面一片漆黑,啥就是黑呗,还有的就是黑黑黑的非常黑,我始终无法看懂,而且不敢苟同。

然而,在我这张风光照片类别来说,如果用上述漆黑一片的表现手法,我只能说敢情是你对摄影艺术的一种侮辱。


图六:调试高对比度的曲线

好了!再说曲线。从原图的基础上,把曲线推拉一个”小S“型的高对比度的成像。(成像效果看下图)


图七:改变曲线色阶分离与挤压的直方图

中段的色阶作出大量的拉阔与撕裂,高光与暗部的色阶被挤压,也同样丢失了大量的细节。大伙儿得注意Levels的调试,和Curves的调试,它们于Luminance明度上有区别,然而结果都是让色阶变异和丢失,PS都是损耗性的调试。


图八:调试曲线后的实际成像效果

把曲线推拉一个”小S“型的高对比度的成像,大伙儿仔细验尸,我在照片上标注了不少枪靶,显示丢失细节后的成像效果。请大家用原图去对比一下两者之间的区别。


章节总结:
既然Levels与Curves的调试必然让照片成像丢失细节,难道我们就不能应用更佳的方法吗?

因此:
1. 尽量拍RAW,然后使用RAW软件环境下,处理Levels与Curves,原始RAW数据下的调试,损失可是最少的。
2. 如果一不小心在PS下调试,记得把Working Space转成16-bit通道。
3. 校正你的芒,必须使用色彩校正仪,校正显示器的White Point与Black Point,也校正Gamma值。
4. 仔细严谨地PS, PS之时不可大大咧咧的去推拉曲线和色阶功能,留意当时直方图的色阶变化。

第八课:伽玛与“向右曝光”的见解。

同学们,早上好!首先战斧得向你们致歉,圣诞节之前一直过完元旦节,我就一直忙了好几个星期,放假期间在忙放假的事情,假期完毕以后,老天爷的现眼报奏效了,于长假期里躲懒而积压下来的事情,长节假后我就必须逐一完成,睡眠已经变成了一种奢侈的行为。

元旦后美国华尔街,没有一天是过着好日子的,战斧天天忙于撰写金融分析报告书,实在无法安顿下来把第八课的章节完成,我让大家荒废学业了。战斧说一声,对不起。

闲话少说,今天让我们回到课堂里,继续探讨一些重要的课题:【伽玛与“向右曝光”的见解】。

同学们之中有不少曾经翻阅过国内某知名摄影论坛,发表了一篇名为“向右曝光”的技术文章。战斧也于匆忙之间阅读过这一篇关于数码摄影理论,阐述曝光得向右移(直方图)的做法。

“向右曝光”是错的!

或许,原作者于文章中阐述了许多正确的论点,然而原文作者为着吸引读者的眼球,显然变成了"标题党",而且更会让一部分同学,误导于拍摄之时,直方图全然倾向右侧,一个美丽的误会,造成千百万人误认向右曝光,让全中国人民的照片,就这样地曝光于右侧,最终就是过曝,成像变成了遍地死白了。

首先,让我解释关于正确的数码曝光理论,这里涉及【线性伽玛】,与【动态范围】。

古代的时侯,我们是使用银盐感光胶片,由于胶片的感光模式,是稍为接近人类肉眼对应光线的非线性感光处理方式,从最弱光的暗黑明度,跨越到最明亮的高光明度水平,于这个可接受感光范围里,这就是称谓感光 "宽容度" ,也就是伽玛Gamma 1.0。古代称为 "宽容度" ,而今天是新中国了,与国际接轨了,数码时代的今天,我们已经把这个古时伟大的专业名词,改称为 "动态范围" (Dynamic Range),因为 "动态范围" 一词儿,更能真实地反映数码曝光的真确性,以后请大家记住,"动态范围" 。请大家跟我读一遍,"动态范围" 。

现代科技的数码感光模式,有别于传统银盐感光胶片的处理方式,而数码感光处理模式(曝光)是线性的,Linear Gamma。

让我说一下线性(Linear)与非线性(Non-linear)。我现在举一个例子模拟非线性,光线与声音的物理属性很相似,当然,两者于运动速度上而言,相距甚远,但其本身的物理架构是类似的。

假如咱们面前有一套音响系统,播放着流行歌曲。咱们把功放的输出功率,调高了一倍(+100%),耳朵的听觉感知力度也是非线性的,因此,所接收的音量水平,绝对达不到原来输出音量水平的一倍儿(+100%)。

再说一个非线性例子,色彩的浓度。一罐红色颜料的颜色浓度,同时多添加一罐相同红色颜料调和在一起,最终红色的浓度并不是先前的一倍儿。

以上2例,并不是1+1=2,说明了非线性的属性。

好了。让我们继续探讨线性(Linear)的原理。我刚才说到线性伽玛,今天的数码单反机,主流是12-bit RAW的记录成像方式,12-bit也就是以4096个色阶总量的动态范围成像。(新方向发展的机种是14-bit RAW,即等同16,384个色阶,而宾记K10D的22-bit ADC数码转化类比,以4,194,304个色阶换算,数码成像记录,还是主流的12-bit RAW)

4096个色阶的动态范围里,50%的2048个色阶预留作高光频谱记录成像(青、蓝、紫,白光谱),再50%的1024个色阶作中段记录成像(黄、青绿、绿光谱),再50%的512个色阶作中低段记录成像(红、洋红、橙、橙黄光谱),剩下来的再微分50%的256个色阶作暗部与阴影的记录成像(灰光谱),再分50%的128个色阶,以及所余无几的64个色阶,作为纯暗部的记录成像,最后是纯黑阶8、4、2。。。如此类推,一共4096个色阶总量。这种以线性伽玛处理的感光模式,就是今天数码影像的主流线性感光处理方式。

既然12-bit RAW的记录成像,系4096个色阶总量,而JPEG的物理限制只局限于8-bit成像,也就是动态范围只有256个色阶总量,可想而知,于物理定律的不变原则下,8-bit JPEG的256色阶成像质量,相对地显得惨不忍睹。惨不忍睹的现实演译,就是照片上的蓝色天空,出现了Banding效应,假设天空成像可以实现2048个渐变色阶组成的成像,于可怜的JPEG,仅余256色阶的限制下,天空的色调出现梯阶效果的成像断层,显然是无法接受了,这就是所谓的Banding效应。

有见及此,请大家以后坚持选取RAW模式拍摄。

图一:说明一张照片范例,我随手拿来一瓶洗发水,黑人黑夜黑衣服,去说明动态范围里的暗部与线性伽玛,再进一步说明向右曝光标题党式的误导原理。


照片中约60%强是暗部,不足1%是高光。照片的成像色调几乎100%准确无误,让大家仔细看得一清二楚。瓶盖颜色和炭丽石字体,都是金黄色调,如果你是使用一台优质的液晶芒,你应该能够分辨出不同的黑色、灰色、深灰、深蓝、深紫的色阶,甚至于"丽"字之下方,还有水渍的细节。

如果遵循"向右曝光",全部的暗部细节,从理论上的256个色阶,会增添至1024个暗部色阶,也就是说,暗部的层次和细节,会自然地大幅提升,理论上是正确的。

可惜,现实中不是如此美好,由于线性伽玛的处理,与有限的动态范围(一般最大是6级光圈的最高动态范围),向右偏移的曝光,高光位会相对地逐级减少,高光的动态范围会相对地大幅度减少,于这张实拍照片来说,金黄色的瓶盖开始出现高光溢出(Blooming),以及过曝(Over),金黄色变成白色,白色变成死白,这就是为着向右曝光增加暗部色阶的动态值,而牺牲了高光动态范围,最终导致高光过曝,这也是"向右曝光"的误导性了。请看图2...


图二:向右曝光下的严重过曝(+2.0EV曝光)
照片中显示的红班区域,是过曝警告。



如果大家是实拍户外风光片,强制当时偏向右侧曝光,高光位与天空背景等成像,必然会出现曝光过度。我不厌其烦地说了N遍,曝光过度出现的死白,目前地球上任何图像处理软件,都是无法恢复已过曝的原貌,绝对无法挽救的。惟一解决的办法,重拍!

至于同学们之间流传的【宁曝勿欠】的做法,我是不作鼓励的。相反地【宁欠勿曝】的拍摄手法,我于上述章节中,亦阐述了欠曝的情况下,等同减少了暗部和阴影的细节,于作后期把暗部和阴影的细节提亮,显然一并把噪点放大与强化,也是不智的。

因此,"向右曝光"是误导的,正确的数码摄影观念,应该是《中间曝光》,于有限的动态范围下,既增添了暗部的扩展动态,表现更多的暗部细节,而不丢失高光的动态范围,不至于过曝。

记住【中间曝光】!


总结的关键词:【线性伽玛】【动态范围】【线性】【非线性】【向右曝光】【中间曝光】【Banding】



今天同学们辛苦了,下一节课:高光溢出(Blooming)。

与此同时,请大家重温前几课的内容。

第九课:高光溢出(Blooming)与暗部噪音(Noise)

专心听课的请坐真皮沙发,迟到的自个儿端来板凳坐后边儿,潜水的同学就罚站门外听课。

同学们,咱们开课了!

经过几个月的长假期,喜欢放养的战斧浪人,终于收拾心情又回到战斧学堂了。今天,让我们继续探讨数码摄影基础课程。

战斧这回奔约旦,以色列,和西岸放养,虽然放养是非常疲惫,但身心还保持着完好无缺的状态,实在得感谢阿拉真主的伟大眷顾。

好了,废话又终于说完,接下来咱们来探讨一个趣味性的课题,《高光溢出(Blooming)与暗部噪音(Noise)》的课题。对于数码摄影成像方面来说,这环节是非常非常关键的,也是直接影响数码成像的质量(画质)其中的一个因素,这个与数码相机本身的“动态范围”(古时叫做宽容度),存在着息息相关的冠希。噢。。不是冠希,应该是“息息相关的关系”。

Blooming,英语解作花开盛放,含璀璨的意思。可惜这儿不是英语学堂,咱们摄影专用名词,就解读为“高光溢出”。blooming基本上是一个不受欢迎的现象,也就是说,于一般情况下,“高光溢出”也是一个贬词。

再说,Noise,噪音也。但这个噪音是听不见的,因为是可视的图像噪音,摄影界一般把Noise称为“噪点”。噪点是分布于成像的暗部,和比较难注意到的颜色噪点(Color Noise),以及明度的噪点(Luminance Noise)。

CCD和CMOS图像传感器,本身就是一块电子元件,于工作状态下发热就会产生噪音。虽然市场上所有的数码相机都内置了降噪功能,但图像噪音仍然是无法彻底被消灭的。尤其是于欠缺正常曝光的成像下,暗部的噪点是最明显不过的,这些噪点其实就是图像传感器本身发热而产生的电子噪音,相信大家都理解这种不爽的经验。

数码摄影与传统银盐胶片摄影,是两种截然不同的成像效果概念。数码摄影追求的是通透感强,空气感浓,干净的数码成像。战斧发现坊间许多的摄影人,手持数码相机拍摄,以讹传讹的误认噪点为传统胶片的颗粒感,这是啼笑皆非的误导说法,也是自欺欺人的误导。大家得弄清楚,颜色噪点就是噪点,明度噪点就是噪点,噪点决不是胶片的颗粒,数码摄影也不存在什么颗粒感来着。所谓数码成像的仿似颗粒,其实就是废片里,整个照片充满着惨不忍睹的暗部噪点和颜色噪点。我得批判这个误导,显然只是贻笑大方的闹剧而已。

允许战斧举例说明一下“高光溢出”与“暗部噪音”的共存关系。

我在前课已经讲述过关于CCD和CMOS图像传感器的基本物理架构。容许我举例说明一下,图像传感器就是一个硕大的游泳池,而这个CCD游泳池是由一千万个方形小水桶(感光元件),以阵列方式并排而成。此时天上下着滂沱大雨,雨水把一部分的方形小水桶灌满了,也等同光线通过镜头,抵达数码相机内的图像传感器的感光元件上一样。

由于图像传感器以线性方式接收外来的光子,基于光线也是同步进入的,一部分的方形水桶被雨水(强光)一下子灌满了,而其它(弱光)水桶还在等待而继续盛载雨水,显然弱光的水桶还未曾被灌满之际,滂沱大雨的强光水桶,早就已经被灌满了,并且开始满溢。满溢的水桶开始溢出过剩的强光,把满溢隔壁的水桶也同样淹了,形成了一个连动的满溢现象。结果,一大遍的水桶都全部溢出过剩的强光,成像变得一片死白,本来高光的成像是有细节的,现在溢出了让高光细节全白,这就是典型的“高光溢出”现象了。

范例一:照片显示窗外于“过曝”的情况下,导致高光溢出以至窗框成像不完整,而窗外细节全白了。


我得说明一下,大家无须诚惶诚恐高光溢出的成像,溢出的情况于某程度上是可以接受的。上图是一张正常成像,和正常曝光的照片。主体不是窗外的景色,而主体是整个室内的幽暗环境,表现出城堡里从窗外照射进来的光影效果,因此,窗外的过曝,就让它顺其自然地爆开吧。然而,如果是真正的过度曝光(Over Exposure)的失准曝光,成像会导致整个窗口线条,以及整个窗台轮廓,都变成全白一块,毫无高光细节可言,这样显然变成了一张无法接受的废片了。

再说一下暗部的噪点,由于曝光不足,或画面的强光与弱光的大反差同时并存,为着保留记录高光的细节,只能牺牲了暗部的表现力。因此,暗部显然已经因为欠曝而出现了噪点,我得强调的是,暗部除了黑色和灰阶的部分,还夹杂着许多颜色的色阶与阴影。当然,我们都比较着眼于灰阶的噪点,其实颜色噪点(Color Noise)也同时存在于整个成像画面的。

我在上一节的课程里提及暗部色阶的可贵,“宁欠勿爆”就是宁愿欠曝,保障不会过度曝光,然而不知不觉地你已经损失了许多暗部色阶,也就是损失了大量暗部细节,而且还会增加不少暗部杂讯噪点。因此,正确的曝光才是正道,既有高光细节同时也减低暗部噪点的浮现。

高光溢出的现象,其实还有一些“副产品”状况,就是大家最熟悉不过的紫边效应(Purple fringing,或Chromatic Aberration)。紫边效应基本上是镜头里的镜片组的影像失焦效应(Color Waves Shifting)。紫边相对容易出现于树影婆娑,以及高反差的成像边缘处。生成紫边的原理基本上与上述的“游泳池水桶”有类似的雷同,于高反差的成像边缘,一边是高光的成像,另一边是暗部(弱光)的成像,也就是树叶和树干与天空的反差成像,或主体边缘与天空或强光的接合处。树叶边缘的是高光位,高光已经满溢,光子开始流向相对弱光区的树叶(当然元凶是镜片的color waves shifting),结果这个高光“侵略行动”与树叶弱光边缘的对冲,导致了“偏色”,而紫边就是于这种情况下形成了。

我补充一下,“紫边”不一定是紫色的,也有紫蓝色,浅蓝色,深蓝色,和深紫色的。只是我们一般统称为“紫边”。


范例二:好了,让我们看一下紫边的图片。。。


以上的图片,显示着放大了400%的照片里的一小块,椰枣树的针叶出现了不同颜色的紫边现象,有紫色,洋红色,紫蓝色,浅蓝色,深蓝色,青色,和深紫色的。

说了大半天,究竟如何避免高光溢出?答案是于大部分的实拍情况下,实施“正确曝光”。其次,使用一台高动态范围的兵器,拥有动态范围越高越好,最少有6~7档光圈的兵器,8档以上的更佳,目前数码后背也达不到10档光圈的动态范围,随着科技大跃进,相信未来几年的兵器,会提供超过10档光圈的动态范围,那时候大家会拍得更惬意,高光溢出的机会相对可减少。

高光溢出并不可怕。偶尔,我们会利用高光溢出的效应,去拍摄一些特别成像效果。

至于兵器的动态范围与图像传感器的总像素,并无直接挂钩的关系(但存在着间接共存的关系)。一台数码相机的有效像素,确实无法反映实际的有效动态范围,大家记好了。有效像素越多,“显示分辨率”越高,以及成像的输出面积越大而已。而。。动态范围越高,提供有效高光与暗部细节的表现能力越强。

最后,究竟如何避免紫边效应?败一枚优质的“数码优化”镜头,可以有效减低紫边效应。避免直接拍摄高反差的场景或主体(虽然这是不现实的),尽量避免逆光拍摄。广角头和鱼眼头相对紫边会比较多,这是光学物理的定律。长焦头的紫边相对会比较少。数码摄影搭载“数码优化”镜头是相对有优势,数码优化镜头处理紫边的能力,相对比传统的35mm全幅镜头,有明显的帮助。


今天总结的关键词:【高光溢出】【暗部噪音】【颜色噪点】【游泳池】【方形小水桶】【满溢隔壁】【紫边效应】


下课!