有没有方法能让其他品牌的相机用上富士的胶片模拟呢?

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有没有方法能让其他品牌的相机用上富士的胶片模拟呢?

2023-10-10 12:53| 来源: 网络整理| 查看: 265

首先,其它品牌的相机用上富士的胶片模拟肯定是不能的,从CMOS成像色彩原理上讲,数码相机使用的CMOS工艺是在一块初始CMOS(所有初始CMOS都是黑白的,即每个像素点只能感知光强信息,不能提供色彩信息)的前方放置一块色彩滤镜,这种色彩滤镜一般多是Bayer Pattern(拜耳阵列)。

下面的灰色方块代表CMOS的像素点,上面的色彩滤镜是给数码相机提供颜色信息的“遮罩”

上图就是拜耳阵列格式,它是由两个绿色通道(像素)+一个红色通道(像素)+一个蓝色通道(像素)集合成一个像素元,一个像素元才是我们相机中的一个像素。这样一个像素接受到多强的红色、多强的绿色、多强的蓝色,后期可以通过机内程序计算出来,R(红)G(绿)B(蓝)三个通道的色调值都有了,这个像素是什么颜色也就明了了,就像PS中的rgb色彩通道,单独看一个通道都是黑白的,只有色调信息。我们常见的佳能、尼康、大法、适马等绝大多数数码相机都是这个格式的色彩滤镜,徕卡的MM就是没有色彩滤镜的,所以只能拍摄黑白的照片(MM用的是一种称作Bin的技术,即四个像素合成一个像素,这样这一个像素的感光面积就是四倍大,但是依然只提供一个通道,不像拜耳阵列需要提供四个通道,所以黑白成像特别好)。

(这段为扩展知识,与问题无关,不看本段不影响问题的理解)那为什么绿色像素要比红蓝多一个呢?因为民用CMOS普遍的量子效率(QE)在黄绿光这个光谱范围内最高,量子效率高代表同样强度的光可以产生更强的电信号,这样信噪比就高,所以绿色通道不仅提供了色彩信息,还作为LUMINOSITY通道(亮度),在图像合成技术中,一张分辨率很高的亮度通道与同场景分辨率较低的彩色通道合成后,人眼感觉是一张分辨率很高的彩色照片,所以亮度通道的信噪比很重要。

与其他厂商不同的是,富士用的是自家称作X-trans的专利技术色彩滤镜,它大概是六个像素成为一个像素元(这个我不是很确定),而又几个像素元成为一个组,这样的好处是大大降低了像素元的重复性,因为拜耳阵列是十分规则的,导致容易形成摩尔纹,所以厂商在前面增加一块低通滤镜来降低摩尔纹出现的概率,但低通会影响成像质量,还会降低CMOS接收的光通量。富士这个技术就可以不使用低通,提高成像质量,还不产生摩尔纹。

这时问题就来了,富士是对每个像素点进行计算,而不是像素元,那么其他相机蓝色像素点可能对应的是富士的红色像素点,如果强行把富士的算法套用在其他相机上就会产生偏色。即使富士自己的CMOS,每一代滤镜的排布都有细小差别,所以网友们在研究非官方的胶片模拟(比如说柯达的炮塔),通过更改机内的一些参数变化组合来最大化的接近该胶片的成像风格,共享时都是要事先说明是第几代的CMOS,因为色彩滤镜排布会对其造成偏色。

可以参考这个网站对网友们研究的非官方胶片模拟有一些了解。

更新一下,有一些人认为我是在吹富士家的X-trans CMOS,事实上不是,我只是从原理上说明为什么其他家的相机不能用上富士的胶片模拟,也许我表达的不清楚。

我自己的公司就生产相机,只不过不是民用相机,在驱动CMOS时,我们需要在FPGA里面写入程序,这个程序是告诉相机:“现在你看到的这个”颜色“是什么”颜色“。

因为”颜色“是人类的主观概念,甚至不同的人看到的颜色感知也是不一样的。而从物理角度讲,我们把颜色用”波长“来表示,也就是说,CMOS看不到”颜色“,只能看到”波长“,我需要告诉它看到的波长是什么颜色。而从物理表征上来讲,颜色就是不同波长强度的混合。我使用一张色域图来说明颜色与波长的联系。

上图是一张AdobeRGB的色域图,沿着外圈有一圈蓝色数字就是代表那个波长的显色,例如520nm就是绿色、620nm就是红色等等。然后回过头来看CMOS与胶片的显色性。

这是我那台尼康D750用的SONY IMX128 CMOS芯片的光谱感光曲线,大家可以看到R通道的QE(max)为G通道的90%,B通道的QE(max)为G通道的80%。那么如果我不对CMOS读取的数据进行校正,一副正常3x3像素的图:

就会变成这样:

整体偏绿是吧,因为CMOS对绿光的响应强度最高,我们人眼看上去白色的,在它”眼里“就是偏绿的。

于是我们需要校正光谱响应来使红绿蓝三通道响应处于一个比较一致的程度。

下面来看一下RDP3的光谱响应曲线。

富士只需要把CMOS响应曲线校正成这个样子,它最后成像的色彩就是RDP3的色彩。很简单吧。这不是什么难技术,任意一家相机公司都可以使用当前选择的CMOS芯片配合光谱曲线来拟合成这个样子,只是他们不做罢了,但是这个工作只有相机公司能做,我们做不了,因为要改写CMOS驱动。

另外要解释X-trans CMOS的是,我只是说它的像素元排布与拜耳的不同,所以写驱动程序肯定也不一样。

为了表示清楚,我拉高了图像饱和度,凑合看吧

上图是拜耳阵列与X-Trans的6x6排布方式,首先讲所有的图像在数字方面都是一个矩阵,例如这个6x6=36像素的图像,在图像算法上就是一个6x6的矩阵,我们公司在基于Python的OpenCV程序中讲RGB三通道分开来表示,即R是一个矩阵,G是一个矩阵,B是一个矩阵。

这是提取出的R通道

为了方便理解,我们举8bit采样,即0-255个色阶,不考虑中间的灰度值,只考虑黑白(即0与255),假如CMOS的量子阱深为255000,那么每增加1000个光电子就增加一个色阶值。对于上图R通道,矩阵的第一行就是【255,0,255,0,255,0】,第二行是【0,0,0,0,0,0】……而X-Trans矩阵的第一行是【0,0,0,0,255,0】,第二行是【255,0,255,0,0,0,0】……可以看出来区别了吧。

也就是X-Trans的驱动也好,算法也好,是根本没法拿到拜耳阵列中去的。其实就是富士自己讲CMOS和驱动给”绑定“了,富士的拜耳阵列好像是中画幅和XA10在用,理论上讲如果有使用与XA10那款机器相同CMOS的相机,理论上可以通过刷富士XA10的固件来达到原厂的胶片模拟(不知道这个固件能不能驱动相机其它器件)。

说了这么多都是在跑题,其实题主真正的问题很好回答。人家问的不是富士的胶片模拟好不好、色彩好不好看、大神调色实力强不强、用什么软件可以调色。人家问的是”有没有方法让其他品牌的相机用上富士的胶片模拟“。这个问题的回答就是:”没有“

更新一下吧,看很多人的热议都把关注点放在了X-trans结构上,认为富士的胶片模拟只有X-trans才能做出来,其实这是从逻辑上理解错了。我回答的仍然是题目的问题——即”有没有方法能让其他品牌的相机用上富士的胶片模拟“,所有的技术论证都是基于这个问题来解释的。我回答的并不是:”其他品牌的相机能不能产生胶片模拟这个功能“。我的公司就是做科研相机的,我们在工作之余也在尝试对富士胶片模拟算法尝试破解着玩,但是很遗憾到现在我们仍然没有找到一个好的技术路线来实现这个结果。

我的意思在于:如果富士目前使用的是普通的拜耳阵列CMOS,如果有这块CMOS的数据,就有逆向推导出他这个算法的可能,但目前好像只有老款的S3是有早期的胶片模拟功能并且使用了SONY的拜耳阵列CMOS,但是一来我们手里没有老S3,我们也不想费精力去搞那款老掉牙的胶片模拟功能,而且通过在网上找样张做对比,富士老款的胶片模拟功能与当前机器结果也相差甚远,这可能也是为什么富士之前没有大力宣传这个功能的原因。

也就是这个逻辑因果关系是:

1、因为富士当前使用了X-trans格式的CMOS,导致他的胶片模拟功能很难或者不能移植到其他品牌相机上。

2、不是只有X-trans格式的CMOS才是胶片模拟功能的必要条件,其他厂家的相机如果想,同样可以使用这种功能。

3、胶片模拟功能可以理解为一种滤镜,但与手机APP滤镜不同的是,胶片模拟功能这种滤镜是写入RAW文件的(当使用RAW格式记录时,如果选择jpg记录他的工作为先使用RAW套滤镜,然后对套完滤镜的RAW直接进行jpg格式转换。相对应的手机也具备APP套滤镜功能,它这个套滤镜是手机对手机的8位RGB通道进行数值的改变),即富士的滤镜是无损滤镜,它可以在后期通过Capture One(富士版)进行任意胶片模式的更改而不用担心画质的损失。而我们手机套滤镜是每套一次画质就会损坏一次,而往往老法师们会花上几万块在硬件上投入只求画质的百分之几的提升,这种损坏无异于捅他们的刀子。

当然,如果有那位老师可以提供让其他品牌相机使用富士胶片模拟的方法,希望可以不吝赐教,或者仅是理论上的技术路线我们也可以相互研究。



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