1、蜃鼉囂茄矧繃嘉：；薷；從物理密度到光學密度數字影像與傳統影像的成像差異引言。，函電影技術與藝術徐熹指導教師：朱炯隨著數字相機逐漸替代傳統膠片相機，成為攝影師的主要創作工具。無論是有著豐富傳統經驗的老攝影師，還是只使用過數字相機的新一代攝影師們，都會有意無意地對數字影像與傳統膠片影像做一個對比，于是一連串的疑問接踵而至，數字的東西能趕得上膠片的顏色嗎數字影像的寬容度沒有膠片大吧？電分是最好的膠片數字化的方式嗎？數字時代的來臨帶來了很多新的東西，新的變化，而且所有這一切在如此短的時間內發生，給人以應接不暇的感覺，在不斷的疑問中，我們好像忘記了什么是真實的影像忘了一些最基本的東西，而直接去下定義宣判

2、數字或膠片的死亡忘了我們應該做點什么而不僅僅是停留在爭論上。我們知道基于電子成像原理的數字攝影技術與銀鹽膠片的成像原理有著本質的區別，但是長久以來的觀看習慣使人們仍然希望數字影像能夠接近并達到膠片影像的視覺效果。顯然，我們不能簡單地下結論說數字影像不如膠片影像好，隨著科學技術的不斷進步，未來數字攝影器材的技術指標肯定能夠達到并超過銀鹽膠片材料，但不論是現在，還是將來只有深八了解數字影像的技術原理并充分掌握數字攝影機的使用方法和技巧。才能夠創造出更加清晰完美的影像。本文力求回到實踐中去，盡可能少一些理論分析，多一些實驗分析，將數字攝影中一些常見而有爭論的問題進行更有說服力的論證，如寬容度、色彩還

3、原等，掌握數字的特點，更好地應用到拍攝申去。一傳統影像數字化與數字影像我們手中所用的設備的已不再是相機，而是臺計算機，所獲取的影像也不再是實實在在的銀鹽，而是計算得到的。這些幾乎所有人都知道的事情，現在要重提，是因為不斷有老攝影師在跟你說數字沒有膠片的味道，并且在色彩、質感上都有差距，究其原因用一句話概括就是數字影像是算出來的。膠片成像的過程是一個物理兼化學過程，組成影像的是實實在在的銀鹽，按不同密度分布在底片上這是物理密度；而數字相機是靠用來表現光的密度。影像從銀鹽到數字的轉變，其實就是物理密度到光學密度的轉變。為了更好地通過實驗回答這些問題，我們需要一個平臺，這就是電腦。將不同的影像輸入電

4、腦，第一個問題就是影像的數字化，將光學信號轉換為模擬信號是一次完成的，膠片還需要掃描。蜃器彤：；。晶嘏囂；囂；：。面感光過程的基本原理眾所周知，膠片是靠銀鹽和染料顆粒來紀錄影像的，由于光線強弱的不同，銀鹽按不同的密度分布在膠片上，這是物理和化學的過程，而數字卻不一樣。由于對色彩沒有感應能力，所以上都有濾色鏡它們是按紅、綠、藍相間排列的，每一個只能感一種顏色并通過周圍的顏色計算出自己沒有的顏色從而臺成全色影像。如圖 肢片的數字化對于數字影像來說，輸人電腦是非常簡單的，而膠片就要復雜一些，它必須通過掃描才能轉變為數字影像掃描的方式至少有種而這些掃描儀無論在動態范圍、光學分辨率還是色彩還原上都有很大

5、的差別。下圖為這五種掃描儀：）各種品牌的平板掃描儀）各種膠片掃描儀）電分 其實如果你真正知道自己需要的是什么，選擇會很簡單。我們要求的就是最大限度還原膠片紀錄的信息。具體來說，首先是色深，這里滿足要求的只有平板式掃描儀、膠片掃描儀，虛擬滾筒。而其中平板掃描儀是靠景深來獲得清晰影像的，膠片掃描儀的動態范圍又無法和一相比，所以最后的選擇只有。為了更好的說明他們的之間的差別，我們用真實圖片來比較一下：實驗蜃鼉據勰馬？黼蓋：譽翳；。薔實驗目的：比較不同掃描方式的效果比較項目：掃描規格的膠片川文件大小為：不能進行掃描的，文件大小為比較對象：（平板式掃描儀）；。（膠片掃描儀）； ；（電分）掃描原圈：比較結

6、果 幻實驗結論：我們可以明顯看到掃描的區別：由于光學分辨率不足，掃描儀對影像進行了插蜃囂甾露嬲。蠢：耄孝篡；：唧面值，（最后一代電分設備，最先進的電分技術）則對影像進行了硬件銳化，這是印刷所需要的，但因為文件只能是所以很容易出現銳化過度、色調分離的情況。最好的無疑是。實際上只有是真正為攝影開發的掃描儀，很多人會以為電分是最好的方式，而事實上電分和都是為印刷生產的，他們獲得的影像要么是，要么自動加入銳化不適合彩擴和打印輸出。二數字影像的問題及與傳統影像的差異我們常聽到些關于數字影像的詞：摩爾紋、紫邊、過曝、色彩、質感，這些都是伴隨著數字影像而逐漸成為熱門話題，也是我們認為數字與膠片存在的幾個主要

7、差異，下面就這幾個問題進行有針對性的對比實驗。摩爾紋：我們最常遇到的就是利用數字相機拍攝的過程中，如果有密布的紋理出現在畫面中，例如：牛仔或卡其布面等，拍照后審視數字照片會出現原先肉眼所沒發現的水波樣條紋，這就是“摩爾紋”。除此之外，摩爾紋也會出現在密布欄桿、屋頂波浪板以及其他同等重復密度的物體中。如圖： 為何摩爾紋會出現在數字影像，卻不會出現在膠片上，原因就在于是一個完整的、排列整齊的電子感光原件，我們通過實驗來進行說明。實驗假設有兩個螺旋、相當于與被攝物，他們圈與圈的間隔是相等的，第一個圖中他們是重合的第二個圖他們是錯位的，這時摩爾紋就產生了。而如果兩個螺旋，圈與圈的間隔不同或大或小，都不

8、會產生這樣的效果。 暑鼉揣，北京電影學院學報“”。薔正是由于的這種分布規律所以在拍攝一組同樣條理分明的密集線條時，如果線條的密度低于間隔的密度，拍出的影像是條條皆清楚；如果線條的密度遠高于的間隔，那么數字相機就會將其換算成一整片的“灰色”。可是如果線條的密度恰好介于可以分辨的間隔之中，那么數字相機還是會解讀出部分可以辨識的結果，卻也會加上不能辨識的灰階地帶，兩者的和就會形成規律性的紋路，而反應在視覺上就是周期性的波紋。如圖： 目前摩爾紋有三種解決方法：）通過軟件去除；）當像素密度明顯高于鏡頭分辨率，數字相機不會出現摩爾紋，如數字后背；）在感光元件前面增加低通濾波鏡。紫邊（）發生在拍攝高反差的景

9、物時，例如：背光環境。在明暗交界的邊緣部分會出現異常的紫色，為了說明紫邊的成因我們傲一個實驗。實驗實驗目的：找到紫邊的成因及特點實驗依據：紫邊是光學中色散現象的一種表現。光線在大反差條件下邊緣色散會變得特別明顯。實驗步驟：在影室內，以直射式柔光箱為背景，拍攝兩組景物距離為米。為自動對焦為在自動對焦的基礎上，手動輕微調整焦點。實驗設備：（最大光圈拍攝】如圖： 蜃鼉；：玨曙韙藏凳慧；：。面實驗結論：產生這樣的結果是因為光線在穿過鏡頭時發生色散，不同顏色的光線在光軸上焦點位置不一樣，如下圖：嗲爹十，：參，彭多“相機的自動對焦系統和人眼都對綠光較敏感，將綠色光放在了焦點上，紅光和藍光不在焦點上，不成像

10、，所以產生紫邊。而上面圖中則是將焦點位置調到紅光上，產生青色邊緣。既然光線透過鏡頭會發生色散，那么鏡頭質量很大程度上會決定色散的效果。于是我們再做個實驗看看不同鏡頭的表現。實驗實驗目的：幣同鏡頭對紫邊的影響實驗步驟：用三種不同的鏡頭對景物進行拍攝實驗設備：機身，鏡頭分別為：、 如下圖：實驗結論由此我們看到不同的鏡頭對紫邊是有影響的。好的光學鏡頭可以有效改善 紫邊情況。在實驗中我們使用的是中焦人像鏡頭，最大光圈，紫邊主要是由位置色差引起的，所以色散是對稱的。而實驗中鏡頭都為廣角鏡頭，像差多為倍率色差，一般發生在畫面邊緣，顏色不對稱。那么鏡頭色散可以產生紫邊，為什么在傳統攝影中，我們并沒有注意這個

11、問題呢？實際上，紫邊在膠片上，同樣會出現。左圖是用膠片拍攝得到的，我們同樣可以看到紫邊。但數字影像確實比傳統影像更容易出現紫邊情況，這一蜃；暑囂掣嬲蠢冀；黧；：。面方面是因為在圖像強反差的邊緣，計算中也會產生色邊，另一方面，廣角的鏡頭邊緣光線傾斜入射到上破壞了要求光線垂直八射的條件，這都會強化紫邊的效果。動態范圍很多有經驗的傳統攝影師總是抱怨數字高光沒細節，寬容度小。那么實際情況是不是這樣呢在測試數字相機的高光特點之前，我們要先搞清一組概念：寬容度：感光材料在攝影過程中按正比關系記錄景物亮度反差的曝光量范圍。這段范圍沒有包括趾部和肩部部分。曝光寬容度：曝光寬容度可以理解威膠片對錯誤曝光的容耐范

12、圍，主要取決于被攝物體的亮度范圍，對于高反差景物寬容度會低，而對于低反差景物反差會高些。如果一個感光材料的寬容度為檔光圈，而被攝景物亮度只有檔的光圈范圍，那么曝光寬容度為檔。動態范圍：表示圖像所包含的從“最暗”至“最亮”的范圍。動態范圍越大，所能表示的層坎越豐富，所包含的色彩空聞也越廣。數碼相機的傳感器是由數以百萬個像素組成的，這些像素在傳感器曝光的過程中吸收光子，轉化成數字信號，然后威像。這個過程就像我們拿數百萬個水桶到戶外收集雨水。感光區域越光亮，收集的光子量自然越多。在傳感器曝光后傳感器按照每個像素收集的光子量不同，賦予它們不連續的值，轉化為數字信號。例如在輸出位的數字相機上，沒有吸收光

13、子和吸收光子至滿載的像素值分別為“”和“”，即代表純黑色和純白色。位數：位數是決定數字圖像系統的一個重要指標彳艮多人容易把，的位數和色深的位數弄混。對于一個數字圖像系統，如掃描儀或數字相機，信息的存儲最終是以數字的方式來進行的。所以該系統中必定有一個模擬數字轉換器（）。而轉換器的一個重要指標就是的位數。簡單地說色深的位數一般指的是數字信號經過數字相機處理器后影像的位數，而的的轉換位數是指將光信號轉換為數宇信號的位數，這兩個值是相互制約的，哪個低，哪個就是最后影像的位數。為了說明數字相機的寬容度，我做了以下實驗：實驗實驗目的：求出數字相機感光元件的特性曲線并與膠片比較。實驗依據：根據數字相機在不

14、同曝光量下。輸出的信號強度得到它的特性曲線圖。由于每個像素的亮度范圍是一，其中為中灰，所以只要設定一個值為的屏幕，對屏幕進行拍攝為正常曝光記錄，然后記錄值與值即可。上圖為數字后背的特性曲線。學院學報。，面上圖為數字后背的特性曲線由辯冉艘，。心、曝光特性抽線上圖為彩色負片的特性曲線實驗結論：）數字相機特性曲線斜率較大，直線部較短。）數字相機特性曲線肩部很窄。啦掣“）動態范圍分布不對稱，暗部比亮部多，趾部比肩部寬。）數字曝光應充分利用暗部。）亮部比傳統差，如果仍然按傳統方式曝光容易過曝，但暗部比傳統有優勢。）曝光控制不能再按傳統方式，不能再按中間灰曝光。：。葡薔色域因為有了色彩管理，所以數字影像能

15、更精確地控制顏色還原。下面我們就利用色彩管理，比較一下數字與反轉片的色彩范圍。實驗實驗目的：比較膠片的數字影像與數字相機的色彩范圍。實驗步驟：首先用一的色彩標版和灰階的透明膠片，與標準數據光盤對進行色彩管理。之后用拍攝色標版。掃描儀掃描成片，計算色彩。下面分別為不同的色域表示圖。標準的色彩空間上圖為反轉片掃描的色彩空間上圖為數字后背的色彩空間實驗結論：）數字后背的色彩范圍遠遠大于膠片掃描。）無論是處理數字還是膠片已經不能滿足需要。 蜃鼉；善：管蹴。：熏；慷陽。薔）數字影像可以精確定量色彩這是傳統工藝很難做到的。三數字化是種趨勢盡管人們對數字影像還有這樣那樣的抱怨，但不可否認，這些缺陷都是可以通

16、過后期彌補的。比如紫邊，我們不但可以通過軟件還可以通過硬件，像一些數字相機可以通過讀取鏡頭參數，對影像進行優化，提高成像質量。而對于色彩，以前沒有色溫表和濾色鏡是不能校色的，可是沒有幾個攝影師會隨身帶著這兩樣東西，這就談不上色彩的準確了。數字就完全不一樣，從相機、顯示器再到打印機，每一個環節都需要做色彩管理，有人可能會覺得比以前要麻煩許多但你不覺得攝影師可以掌控的東西更多了么？再說質感，英文應該是，實際上是微反差，數字有規律算出來的影像，對于無規律的影像具有先天的弱勢，比如風光，但你不覺得在閃光燈下，數字比膠片強很多么？原因很簡單，因為閃光燈發的光是線性的。結論縱觀數字影像與傳統影像的差異，我們得到以下結論：所有傳統膠片都需要通過掃描加以輸入，這就導致膠片影像細節的損失。而現代輸出照片，都需要掃描（當然膠片影像可以不通過數字化來進行影像的輸出，比如手工彩色放大，或者硒霸工藝。所以我們這里指的是主流的輸出方式，其實輸入電腦是為了能隨心所欲地對影像進行局部的、定量的調節，這是傳統工藝不能做到的】。數字影像可以從頭到尾進行嚴格的