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拍电影全流程解析——02_01 Log与伽玛校正的视频

道一古 133

前言:

此时姐妹们对“线性照相机详解图片高清”大体比较关怀,小伙伴们都需要了解一些“线性照相机详解图片高清”的相关知识。那么小编同时在网上搜集了一些关于“线性照相机详解图片高清””的相关内容,希望同学们能喜欢,同学们快快来学习一下吧!

要了解Log视频,我们首先要知道相机是怎么工作的。

相机与眼睛

当光线通过镜头,照在传感器上,传感器上的每个感光点(像素)都会测量接收到的离散光量。这里的测量结果一般是线性的。其中光强度(光子数)加倍,信号输出就会加倍。然后,每个像素的信号从传感器发送到图像处理器,在图像处理器中被编码为数字值并记录。(比如说,杯子里装了一滴水,传感器就记录装了一滴水。杯子装了10滴水,就记录10滴。装了100滴水,就记录100滴,这就是测量的线性记录)

但人类感知光的方式并不是这样的。人类的眼睛无法从绝对、离散的测量角度来感知光的数值。恰恰相反的是,我们人眼通常是以相对的非线性方式,来感知光的亮度的。实际上,人类视觉在感知光线方面大致是对数的。这到底是什么意思呢?

为了说明这个问题,我们来做个实验。假设您在一个完全黑暗的房间里,里面没有光,所以您什么也看不到。这时候如果我们点燃一根蜡烛,那么您就能够看清一点了。如果我们在房间里架一台摄像机,摄像机也能看到一些影像。

假如我们需要更多的光,再点燃一根蜡烛。从物理上讲,这时候屋内发射的光子数量会增加一倍,并且摄像机的传感器,实际上也会检测并拍摄到比以前多一倍的光量。同时您的眼睛也会感知到亮度相对之前增加了一倍。

再次,假设我们再点燃另一只蜡烛。这时,我们的眼睛和相机感知到的数值就开始不同了,三只蜡烛发出的光子数量是单只蜡烛的三倍,摄像机传感器上检测到的亮度信息也是之前的三倍。但是你的眼睛没有。它感知到的亮度不是单只蜡烛的三倍,可能只是2.5倍。

我们再增加蜡烛的数量,假设我们再添加到第四根蜡烛,从相机的角度来看,蜡烛的光量是单只蜡烛光量的四倍,但对于我们的眼睛来说,光量仅为它的三倍,八支蜡烛的光量是单只蜡烛光量的八倍,但我们人眼看起来只是亮度的四倍。

如果我们添加到第17根蜡烛,我们也许根本就看不出来16根蜡烛和17根到底有什么区别,但是相机将继续测量光子数值,并随之线性的增加。到现在为止,您或许可以看到线性光感知和对数光感知之间的区别了。

那么,这与Log模式有什么关系呢?

伽玛校正的视频

我们的眼睛和相机之间的差异,意味着并非所有光的编译信息都是一样的。由于我们根本不会注意到图像最亮部分的变化,但是会对画面暗部的变化十分敏感。所以知道了这些,那我们在实际拍摄的时候,就可以对画面的暗部信心和亮部信息的记录区别对待了,而不是平均的记录亮部和暗部的信息。实际上,实际拍摄中我们就是这样操作的。

由于摄像机硬盘的存储空间有限,工程师需要有效地利用这种情况。他们开发了一种方法,可以在我们眼睛最敏感的部分图像上(例如阴影)保持图像质量,但又不会增加带宽或存储需求。

此过程称为伽玛编码,它是在相机内部完成的。在图像传感器测量到了光信号之后,该信息就会被发送到图像处理器,处理器就会将其转换为数字值并记录。在此转换过程中,有一个数学函数公式,将相机的线性感光度转换为对数数值,这就是伽玛编码。具有将图像的较暗色调范围扩展到更多位信息上的能力,同时将较亮色调范围压缩到更少位。

这种做法很有效,因为它可以在有限的存储范围内更有效地分配数字信息(类似于我们的眼睛所感知的方式)。更多的比特用于我们的眼睛敏感的色调范围,而更少的比特分配给我们感知较少的色调范围。

但是,经过伽玛编码的图像会跟我们实际的场景看起来不同。如果要让图像跟我们实际看起来的场景一样,就需要恢复其线性亮度。

此过程称为伽玛校正,它被广泛的应用在我们的计算机和显示器中。事实上,伽玛校正与伽玛编码其实是一套相反的编译过程。此过程就是反向应用数学变换函数公式,将图像恢复为线性亮度标度。

这种伽玛校正很有必要,因为它代表图像中的色调范围,就是我们的眼睛期望看到的那样。

简而言之,伽玛编码通过丢弃一些我们眼睛不会真正注意到的明亮部分的信息,然后使用这些可用的空间来存储我们感知敏锐的黑暗部分,从而提高了画质而且节省了空间。然后,伽马校正会在图像中保留色调信息的图像,该信息更能代表人眼实际看到的场景。

Log视频

这就是Log模式发挥作用的地方。在相机CPU对光信息进行编码之前,Log图像配置文件会将数学函数应用于图像传感器的输出编译过程中。如果这听起来像gamma编码,请注意,他们的区别在于——用于Log编码的数学函数是对数曲线(Log模式因此得名)。这是一条更具侵略性的曲线,可在更广泛的色调范围内扩展亮度信息。这意味着Log图像比标准伽玛编码要平坦得多。

这种方法会使用更多的数字信息来存储图像的阴影和中间色调信息,从而保留更多细节的较低光量图像。这样可以减少暗部噪点,提高后期处理的精度。同时,相比于标准的伽玛编码视频而言,不会增加额外的存储空间。Log提供了控制亮度(灰色阴影)的更多细微步骤,因此您可以根据自己的需要,灵活地调整图像的外观。

当然,这也意味着当您在显示器上查看图像时,它看起来将不会像在现实世界中那样。这是为什么?由于您的显示器使用的标准伽玛校正而不是对数的校正,因此图像看起来仍然会褪色。但是,通过反向应用相应的对数函数也可以很容易地解决此问题,这正是某些LUT所做的工作。您可以理解为这是对数视频的伽马校正,同时您还可以在应用后对其进行深入调整。

总而言之,Log记录的视频可以在图像原来的动态范围内保留更多细节。保留的细节使您可以更主动地控制图像,类似于原始素材,而且还没有巨大的文件大小。这意味着您可以在后期制作中进行更自如的调整,所需求的硬件设备与标准视频文件也没有什么不同。就是说,Log本身并不意味着最终交付/查看,因此您将需要在工作流程中添加一些步骤来纠正图像(使用LUT或其他方式)。

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