从技术到艺术的升华

从技术到艺术的升华

2019-08-02

科学和艺术本质上都是对自然对象的不断探索,只是追求的目标有所不同,科学追求的是真,而艺术追求的则是美。摄影是视觉的语言,是艺术的表现形式之一,其本质是对自然和社会的记录和表达。但摄影与科技的关系可以说是心心相印,摄影发展史有一个非常明显的现象,那就是科技的进步同时伴随着摄影的发展。虽然摄影的发展离不开人类主观思想的进步,但我们不得不承认科学技术在摄影史中的地位和重要性。这种地位和重要性除了体现在摄影器材和照片制作过程,还影响了摄影师自身对自然和社会的认知高度。简而言之,科技的进步使得摄影师可以在更深和更广的维度上去探索自然之“真”,从而去追求自然之“美”。

适马公司的sd与dp系列数码相机可以说是科技和艺术相结合的结晶。这里倒不是说适马的sd Quattro相机在技术层面上一定好过其他公司的产品,而是适马公司在sd Quattro相机上所体现的科学精神,即勇于质疑科学的态度和对技术精益求精的工匠精神。众所周知,数码相机最核心部分是光电传感器,它是将原始影像转换成电信号并最终组成一个数字系统的最核心的部件。

目前,绝大多数码相机采用的是CMOS传感器,关于CMOS图像传感器,百度是这样定义的:一种典型的固体成像传感器。一般由像敏单元阵列、行列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、输出、控制接口等几部分组成,通常都被集成在同一块硅片上。数码相机最常用的CMOS图像传感器主要是Bayer(拜耳)传感器,这是一种单层阵列单元架构的图像传感器,为市面上主流数码相机采用,包括单反相机和无反相机,从入门到高端产品都广泛使用。但拜耳传感器,广大的摄影爱好者给它起了一个非常形象的名字——“马赛克传感器”。之所以称之为马赛克传感器,是因为它无法100%还原RGB三原色,而是采用像素插值的方式生成原始图像。

 

拜耳同志发明的拜耳传感器是基于单色滤镜的影像传感器,它在传感器的顶部有一个彩色滤镜阵列(Color Filter Array,简称CFA)。你也可以理解为一个个重复排列的红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的微小滤镜, 这个微小滤镜与下面的每个像素一一对应,每个滤镜只能通过红、绿、蓝之中的一种颜色,这意味着在它下层的像素点只可能是红绿蓝三原色之一,或者是黑色。CFA彩色滤镜阵列的排列是有规律的,它由一个个4×4基本阵列组成,包括8个绿色、4个蓝色和4个红色像素。绿色像素的数量是其它两种像素的两倍,这是因为研究表明,人眼对绿色最敏感,所以绿色滤镜数量最多。

 

说到这里,问题就产生了,因为要完整地还原一个像素的颜色信息,那一定要包含100%的RGB信息,而拜耳同志发明的传感器只能采样50%的绿色,25%的红色和25%的蓝色,色彩信息不全。如果不对拜耳传感器采样的信息进行处理,将会造成色彩信息的丢失,反映到图像本身就会产生马赛克现象。

 

为了最大限度的还原拜耳传感器采集的原始图像的信息,克服马赛克现象,紧接着会有一个数字图像的插值过程,也可以这样说,是以插值方式生成最终图像。说到插值,其实也没有那么神秘,它是数字信号处理中的一种常见算法。对图像处理而言,就是通过相邻的像素信息以某种数学方法来完善自身像素信息不全的过程,当然这种数学方式可以简单或者复杂。这种基于插值方式得到的数字图像,由于不是对原始数据的100%采样,无法获得原始图像的全部细节,一般称之为欠采样,经插值后的像素灰度值有明显的不连续性,因插值算法的不同会产生马赛克和锯齿现象,或者因颜色混叠形成干涉条纹,同时导致图像边缘锐度下降。为了克服拜耳传感器的先天性不足,专业数码相机一般会在图像数字化之前加一个光学模糊滤镜,也就是我们常说的低通滤镜,以减少由颜色通道之间混叠造成的伪色现象。同样,为了减少因插值造成的马赛克和锯齿现象,也往往在图像的后处理中增加数字低通滤波器。但无论是光学滤波还是数字滤波,都将以牺牲图像的锐化为代价,在很大程度上会造成图像边缘细节的丢失。

 

那么,有没有一种传感器能够100%记录RGB三原色的信息昵?说到这里,我们又要老调重谈,再次提到科学精神,其本质一定是批判思维和勇于质疑的态度。对拜耳传感器缺陷的批评和质疑,使得Foveon公司的科学家们发明了X3三层架构的传感器,它为数码影像技术的发展和进步提供了另外一种新的思路和方法,使得数字影像技术能够伴随着科技的步伐而不断前进。Foveon X3传感器提供了我们一种不同的技术去创作我们的艺术,可以说是赋予了我们一双新的眼睛。写到这里,我又想起了 “质疑不能创造价值”这句当下最为著名的奇谈怪论,当科学失去了质疑,批判、自由思想和独立意识的时候,科学精神、科学灵魂和创新意识必将荡然无存,这是我们要极力避免的。眼下适马已经在开发全画幅Foveon X3传感器,我衷心地希望适马可以在科技创新上不断迈进,带来更多黑科技镜头和相机。也祝愿各位能拍出自己心目中理想的照片。


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点击次数:  更新时间:2019-8-13 19:58:48  【打印此页】  【关闭