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数码摄影与图像处理

数码相机的技术在最近这几年来有了突破性的进展,尤其感光元件(sensors)不论在尺寸解析度,进而在动态范围(dynamic range)与杂讯降低(noise reduction)上都有大幅的改进,这使得数码相机的功能不断地提升,而其价格却不断地下降。加上现在可以拍照的手机亦相当普遍,所以使用数码相机的人口正快速的增长中。


在高阶摄影方面,数码单眼相机拥有强大且精淮的测光性、优异且精淮的对焦功能、高感光度以及高扩充性。而随著数码单眼相机价格下滑,例如入门级的数位单眼相机,其售价更低于两万元,这使得更多人也纷纷加入数码单眼相机的行列。有一个地方可以观察出数码摄影的普遍性,以前大家认为是属于专业摄影范畴的照相馆拍大头照与婚纱摄影,你有没有发现,现在的摄影师几乎全都改用数位单眼相机了呢!

数码相机的最大优点,应该就是其省去了传统相机需要冲洗底片的麻烦。而另一个好处是,这使得影像编修(image editing)变得更容易且可行了。简单来说,所谓影像编修就是使用影像处理(image processing)的技术来使得数位相片变得更好,差不多就是一般大家所说的「后期」。有些人不喜欢后製,因为他们认为好的摄影师就是以高超的摄影技巧,然后由相机拍摄所得到原始影像才是最「真实」的照片。然而由于相机感光元件或底片的种种限制,这常使得我们所拍摄到的相片与现场真实场景有所差异。举例来说,动态范围就是一个问题,所谓动态范围就是一个景或影像中最亮与最暗的亮度对比值,我们人眼可以感受的动态范围非常大,通常可以超过十万倍,但是一般相机的动态范围却都相当有限。图1下方的六张小影像是由数位相机针对同一场景,以不同曝光时间所拍摄而成。我们发现若曝光时间较短时,蓝色的天空很漂亮,但是影像亮部细节,如翠绿的树叶与温泉会馆上的锦水二字却太暗了。若以较长曝光时间来拍摄相片,则可以使得影像亮部细节有效清楚显现,但是刚刚那蔚蓝的天空却也白掉了。图1上方的影像是我们以高动态范围影像(high dynamic range imaging)处理技术所还原的结果,这时影像亮部与暗部的细节都可以同时看见了,而这也是我们在现场眼睛所能看到的「真实」影像。著名的摄影大师安瑟‧亚当斯(Ansel Adams)则使用传统暗房的局部调亮与调暗(dodge and burn)的方式来编修其影像,以克服底片动态范围不足的问题。


其实在你以数码相机拍下一张照片的同时,相机内部的影像处理晶片已经为影像作了非常多的增强(enhancement)处理,包含内插、亮度调整、白平衡与锐化处理等。所以在本专栏中,我们的重点将放在各种影像处理技术的介绍,以及如何让照片更贴近真实的场景,并挽救回拍摄失败的照片。图2(a)是一张在太阳光色灯管下,以数位相机在自动白平衡所拍摄的照片,可以发现整张影像都偏黄了。而图2(b)是以Photoimpact 白平衡校正处理后的影像,这还原了我们眼睛在现场所看见的色彩。

以前传统底片时代,在暗房由专业摄影师所能做的事情,现在我们自己就能以简单的影像处理软体来完成。而底片时代所不能做或很困难的事,例如全景照(panorama)合成与高动态范围影像等,现在更能藉由先进的影像处理技术而能得到很好的效果。在本专栏中,我们将著重在影像处理技术的探讨,主要的重点放在如何能使得相片更能还原回现场真实的场景,改善拍摄失败或有问题的相片等,相关的内容还包含有杂讯去除,风景与人像照片的编修技巧,影像修补,与超解析(super resolution)影像等技术的探讨。

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