通過分析用于測量光譜響應的輸出數據來分析數碼相機的顏色特征(一)
介紹
這項工作的背景是德國攝影雜志希望有一種方法來測量數碼相機的色彩再現質量,以及它們集成在色彩管理工作流程中的能力。對于掃描儀,表征不那么困難,因為它們總是使用相同的光源,并且再現的照相材料中的顏色具有非常相似的特性。在數字攝影中,照明條件隨每個場景而變化,并且場景中的顏色可以與照相材料中固有的顏色完全不同。因此,表征數字靜態圖像相機的理想方法是測量其光譜響應。然后可以通過僅知道傳感器的光譜照射來計算RGB值。這正是分辨率測試卡IEC TC100 / 61966-9“多媒體系統和設備第9部分:數碼相機中的顏色測量和管理”工作草案提出的內容。我們已經開始工作后發布了該標準的工作草案,以確定這是否是表征數碼相機色彩再現的可能方式。
測試方法
該測試方法需要適應具有自動白平衡和曝光控制的消費者相機,以及允許手動設置這些值的單反相機和數碼相機后背。 因此,選擇一種方法來從單個圖像中獲得整個視覺光譜的光譜響應。 這將排除測量時不同的白平衡和曝光設置的問題。
可以通過衍射光柵,棱鏡或連續干涉濾光器的照射來創建整個可見光譜的圖像。 在該測試中,使用由Carl Zeiss生產的干涉濾光器。
圖一 測量的示意性安排
圖2 帶有連續干擾濾波器的測試圖
為了獲得連續光譜,使用鹵素燈和Ulbricht積分球來照射干涉濾光器。 大多數可用的數碼相機都針對日光照明進行了優化。 因此,使用日光轉換濾光器來實現圖3中所示的相對光譜照度。
圖3 干涉濾光片的相對光譜照度
結合視角測量干涉濾光器的光譜透射率。 由于大多數消費者相機使用自動曝光控制,因此在濾光器周圍放置了前照式灰色圖表。 該圖表包含用于確定相對光電轉換功能的灰度,該功能是排除相機中圖像處理的非線性效應所需的。
圖4 相對光電轉換功能;相機:佳能PowerShot A5
使用Adobe Photoshop插件分析圖片,并將得到的數據轉換成光譜響應的曲線。
圖5 具有標記分析區域的干涉濾光器的圖像
使用不同的相機和不同的紅外阻擋濾光器重復測量,以觀察它們對結果的影響。 一些相機的藍色通道在紅色和近紅外線具有顯著的高透射率。 通過使用紅外阻擋濾波器,紅色通道的響應按預期降低,但紅色通道的響應沒有。 令人驚訝的是,在某些情況下它甚至增加了。 這種行為的解釋是處理相機中的顏色值,以克服傳感器的光譜透射問題。
圖6.來自Leica的有和沒有IRa阻擋濾波器的RGB值的比較;相機:佳能PowerShot A5
圖7.使用不同文件格式的RGB值比較;相機:佳能PowerShot A5
這是通過分析測量結果發現的一個問題,但可能還有其他一些未知的問題。 為了進一步分析數據,拍攝具有已知著色劑(IT-8目標)的場景,并將實際RGB值與計算的RGB值進行比較。 通過使用光譜響應測量的結果來計算IT-8測試圖的預期相機RBG數據。 它們由以下公式表示: