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数字摄影机之梦（连载4 ） 本刊特约撰稿人 王亚明  处理 数字拍摄时成像器件把光学图像转换成电子 节的因素有关。数字摄影机的图像处理分为两部 图像，经过处理后把数字化的图像数据记录在存 分，首先是把成像器件输出的半数字化图像信号 储媒介上。因此，数字摄影机的图像质量不但与 经过量化转换成全数字信号，然后对数字化的图 拍摄环节的因素有关，还与处理和记录这两个环 像数据进行某种形式的处理。 图44. 数字摄影机信号处理流程 1. 量化比特 与胶片摄影机一样，正常拍摄时数字摄影机 像素越多也就是取样点越多图像的分辨率越 每秒拍摄24 帧静止画面。把每帧模拟静止画面数 高，数据量越大，而量化比特越高灰度阶越多， 字化需要取样和量化两个过程，取样就是把图像 用灰度阶表现的亮度变化越精密，误差越小，需 信号在空间上离散化，也就是用有限的取样点来 要的数据量也越大。单色 1 比特量化的数字图像 表现两维平面图像，量化则是把每个取样点的电 需要的数据量最少，只能表现黑或白 2 个灰阶， 平离散化，用有限的灰阶表现每个取样点的明暗 相当于绘画中白底黑线没有灰度变化的 “白描”， 变化。 单色2 比特量化能够表现黑、白以及黑白之间的2 CCD 和 CMOS 成像器件的像素数量是有限 个灰度共4 个灰阶，量化每增加 1 比特表现亮度 的，用这种有限像素的成像器件拍摄图像实际上 变化的灰阶数量增加 1 倍。再现彩色图像时每个 就是对两维光学图像进行了取样，因此从CCD 和 像素都有RGB 三个独立分量，需要分别进行量化， CMOS 成像器件输出的是经过了取样的半数字化 图45 示出了不同量化比特的差别，图46 表现了 图像信号，需要经过量化把每个取样点也就是像 不同量化比特图像的差别。 素的电平离散化，才能得到全数字化的图像数据。 1 图45. 不同量化比特的差别 根据人眼特性和观看条件进行的测试表明， 行业记录图像和电视数据时每种单色不能低于 8 印刷和电视显示需要至少8 比特也就是2 的8 次 比特，制作、记录高质量电视节目需要10 比特。 方256 个灰阶，低于8 比特也就是少于256 个灰 而在黑暗的影院环境观看电影时由于注意力高度 阶时人眼就可能察觉到灰度变化不连续，画面出 集中在大银幕上，每种单色需要 10 至 12 比特才 现量化比特不足的“版画感”，因此在印刷和电视 能真实地还原景物的灰度变化。 图46. 不同量化比特图像的差别 在拍摄和制作时需要比显示和存储更多的量 输出精度是10 比特，但并不能增加有效信息量。 化比特，这是因为数字处理时会减少原始数字图 同样地，把电平为20% 的灰调整到10%的灰黑时， 像信号的灰阶。在摄影机信号处理和后期制作的 原始素材20% 电平内的灰阶只能以10 比特的精度 过程中，最常见的处理就是电平调整，而不论是 输出，因此调整后 10%电平内的灰阶数量也比原 把低电平调高还是把高电平调低都会损失灰阶。 始素材减少了很多。这与把一小杯水倒进一个大 图47 的左侧是后期调色时把电平为 5%的黑调整 杯时大杯里只有一小杯水，而把一大杯水倒进一 到20%灰的过程，从图中可以看到，把5%的电平 个小杯时小杯里也只能容纳一小杯水的道理是一 调整到 20%后虽然电平提高了但灰阶数量并没有 样的。 增加，只能利用5% 电平内原有的灰阶信息，尽管 图47. 数字处理时灰度阶的损失 有一种说法是只要前期拍摄时的曝光、聚焦 加，后期制作时调整的量越大或反复调整的次数 和取景正确，所有效果都可以在后期制作时通过 越多保留的有效灰度信息就越少。 调色得到，想调出什么效果都是可能的，这就是 为了给后期制作的调整留出充分的余量，数 所谓的 “后期制作万能论”