高新技术企业文件:与PS的大PK之一--调色和曲线

          与PS的大PK之一--调色和曲线 上次图像缩放的例子中，PS其实还占了我的便宜。为了纯粹对比缩放效果，我用了同样的原始图片，而这原始图片是用了我的软件调色和锐化的。这回我们要从头开始比。调色、锐化，直到最后的综合效果。这里绝大部分图片都是用佳能不同的相机拍摄的。所以把这篇文章也贴到佳能论坛中，也许对佳友有一定参考价值。  调色     现在的数字照片没有不调色的，越好的相机，宽容度越大的相机越需要调色。PS花了很多功夫在调色上，经过十多年的使用，对它不满的地方越来越多。     我们经常看到网上讨论什么相机拍出来的照片油润，什么拍出来的发干。甚至在很多人的眼里，镜头也有干湿之分。     其实什么样的片子油，什么样的片子干？说到底是层次问题。有丰富连续层次的照片看上去就很滋润，而层次受损的片子看上去就发干。从直方图上可以看出一些端倪。像这样满是白线的片子肯定好不了。     好的片子直方图的山形非常平滑，而且中间调要比较丰满。但也有一些问题在直方图中是看不出来的。比如在噪声高的条件下拍的片子。数字相机器件噪声是层次的第一杀手。其实现在佳能入门级单反都有很高的信噪比，你非要用高感去拍，或者曝光不准，欠曝两、三档，都有可能使噪声大大增加。层次就被谋杀了。有损压缩的JPG格式是层次的第二杀手。数据量是怎么被压缩的？就是要以牺牲一些层次为代价。JPG压缩对亮度的层次基本都保留（但也从相机的14比特压缩到了8比特），彩色信息就狠狠地压缩。在无损情况下，亮度信息和彩色信息的比例是1:2，而JPG最多给你做到1:1，至少有1/3的信息没没了。JPG的数据再到PS里去用自动功能调一下色，那简直是一场灾难。有人再把这些图片贴到网上去评测相机或镜头的好坏，还有准儿吗？     我们看到网上很多照片层次损失到了出现一圈一圈的色阶，就像小孩尿坑后留下来的尿渍。每看到这种片子我就忍不住想喊，“快把你家衸子收回去，别在这儿显眼”。     一个好的调色软件不仅功能要多，能随心所欲地控制色彩，还要能在调色过程中尽可能少地损失层次。我们现在就来看PS做得怎样。     我在这几年的图像处理课上了解到，学员中大概一多半人都是用Photoshop中的“亮度-对比度”和“色彩平衡”功能调色。甚至有人用那些自动功能。其实都不用我们说，看一眼用这些方法调好片子的直方图就知道这里有多大问题。经过这些年研究，PS中只有色阶、曲线这样简单的功能算法没问题，现在曲线中结合了色阶，因此就只剩下曲线是最安全的调色工具。但光是曲线不能解决所有问题，至少还要选“色相-饱和度”工具才算比较完整。色相-饱和度工具不是一个没问题的工具，但至少可接受，它的问题我们后面再讨论。       曲线调色     曲线的算法非常简单，输入值x代入到曲线函数中得到一个y再存回图像中就行了。其实这个过程也不是完全无懈可击。我们不知道其中的实际过程，为了加快速度，算法可以做很多简化，比如用直线代替曲线，用整数运算代替浮点运算等等，都会造成精度损失。甚至完全用浮点运算，PS的曲线也是有可声讨的地方。它用的是分段二次Bezier曲线，在曲线衔接之处只能保证一阶（切线）连续。相当与我们把两段半径不同的圆弧连接在一起，虽然我们可以做到接点处相切，但过渡并不流畅，这会不会造成层次损失？尚未可知，但如果用曲率半径都连续的三次曲线显然更好一些。就像金属机身和塑料机身，到底对成像有多大影响说不清，但用金属机身心理感受明显好得多，也许会影响到拍片时的情绪。       最大的问题发生在最后存回上。我们从图像数据中取出一个整数经曲线的浮点运算后产生一个小数，但要存回图像数据中，必须把它变为整数。这就产生了一个舍入误差。这个舍入误差对层次的影响有多严重？在8位数据中非常严重。我们看这一幅测光还算比较准确的图片，只一个简单的曲线过程就使层次损失了差不多三分之一。层次只剩下了170个不到，哪里还有什么“油润”可言。     这可是一幅由目前噪声最低的佳能 1D MARK IV拍摄的图片，经这么一个简单过程，层次变得还不如卡片机拍的好。     因此我们要求不能用JPG拍摄，因为JPG是每色8位的；解析RAW时务必解为每色16位的非压缩格式，比如TIFF格式。下面是用同样的方法调整16位图像后的直方图 直方图上至少完全没有断层了。就是说我们可能仍然至少有大于256个层次。可能、仍然、至少这几个修饰词一个都不多余。通常调整曝光是层次损失最大的一个过程，只有用16位数据才能避免这个损失。但后面就不需要再调整了吗？我们知道曲线是控制阶调（亮度、对比度、色调分布）的唯一工具，它还能控制颜色倾向。因此我们的作品如果要印成大幅照片，少不了要多次打样，反复权衡。甚至多少年后个人或社会的审美发生变化后还要修改。我们知道每一次修改都要有一个舍入误差，这些误差的积累即便对16位表达的数据也有一定损失。总得来说，如果用了16位数据，PS的曲线功能还是比较理想的。不过能对它的修改还有不少。第一，   用分段三次B样条代替分段二次Bezier曲线，使曲线的变化更流畅。第二，   让调色曲线成为外挂的，原始数据不动，只当输出（显示、导出、印制）时才对数据进行处理，这样原始数据永远只被处理一次，没有累积损失。这个改进对8位数据意义重大。我们看一眼在两个定位点相同的情况下两种不同的曲线形态 Photoshop的曲线形态                                    eH的曲线形态   明显看出，我用的三次曲线显得硬一些，曲率变化更平滑。这种三次曲线用在飞机外型的设计上。他们的理论认为，如果出现曲率不连续，可能会使气流的速度产生突变，进而增加飞行阻力。至于阶调的突变会不会产生“干”的感觉就不得而知了。总之能防患未然心理感觉总是比较好。另外我把调色曲线搞成外挂的，只有在输出时才对原始数据产生作用，改曲线不动原始数据，这样无论怎样调色，层次损失只有一次。 以上的改变都是小打小闹，相当于给相机换了一个金属机身。对图像质量的改进可能并不明显，至少很多人看不出来。下面的改革就是革命性的了，Adobe不要抄我的喔，不然我就要靠打官司赚钱了。我给曲线功能加了12组分色域的曲线调整功能！就是说我们可以在限定色域，如红色区域内使用RGB曲线！我们都知道曲线是一种非常灵活的功能，它能调整亮度、色相、饱和度和阶调。如果我们如果有了12个色域的曲线功能，对照片效果的控制岂不是随心所欲？也确实如此，自从我把这项功能做好后，就基本不用移色相的操作了。加上主通道的曲线功能，我相当于用了13管的轮转机关枪在和PS的左轮手机PK，想想那些持多管机关枪的肌肉男，酷吧。

 

    我们来看这样一张照片。     这是原始图像。由于怕曝光出格，所以稍欠了一点。用线性方式解析，图片更显得暗。这都不难，调整曲线定好黑白场。照片就变成了这样     由于是顶光，叶片的颜色亮了点，与花的亮度关系不太舒服，另外我还想使叶子的颜色饱和度再高一点。在PS中要把叶子勾选出来用曲线调整，我就不必啦，选择一个色域就可以了。另外花蕊有点偏红偏暗，也一并调了。     我们注意到我不仅把叶子所在的青绿色调暗且加大反差，还把蓝曲线调低，这样既可增加叶子的饱和度，还可使叶子的色相从青绿向绿移动。而在花蕊的调整中，我是增加了绿曲线的中间部分，使花蕊变黄且更亮。这张照片在调整后变成了这样     你可能注意到了这张长边仅800像素的图片上竟然有那么多自然且一丝不苟的细节，哈哈，这就是我与PS不同的锐化与缩放的功效。关于这点请听下回分解。       与选区不同，曲线作用域的过渡是在不同颜色范围之间的过渡，它的过渡方式也不是通过羽化，作用力按一个高阶连续的平滑函数的定义逐渐消失。因此它的修改痕迹更小。