01 |?基礎(chǔ)概念

色彩還原?/Color Accuracy/

色彩還原，又叫色彩精度，即相機(jī)還原真實(shí)色彩的能力，是影響圖像質(zhì)量的一個(gè)重要因素。相機(jī)還原色彩的能力并非任何情況下都是越強(qiáng)越好，比如有些用戶喜歡飽和度增強(qiáng)的色彩，但這時(shí)高精度的顏色不一定令人愉快。對(duì)于色彩測(cè)試，重要的是測(cè)量相機(jī)的色差，也就是其顏色偏移，色彩飽和度和白平衡效果等。

① 色偏

色偏（Color Error），又叫色差，是指拍攝的圖像中某種顏色的色相、飽和度與真實(shí)的圖像有明顯的區(qū)別，而這種區(qū)別通常不是人們所希望的。色差△Eab?=1時(shí)稱為1個(gè)NBS（美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局的縮寫）色差單位。1個(gè)NBS單位大約相當(dāng)于視覺(jué)色差識(shí)別閾值（顏色寬容度）的5倍。

② 色彩飽和度

色彩飽和度（Saturation），指色彩的鮮艷程度，也稱作純度。在色彩學(xué)中，原色飽和度最高，隨著飽和度降低，色彩變得暗淡直至成為無(wú)彩色，即失去色相的色彩。如下圖色彩飽和度的對(duì)比展示。

③ 白平衡

白平衡（White Balance），簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是“在不同光源條件下，成像系統(tǒng)的白平衡功能都能將白色物體顯示為白色”。?事實(shí)上，白平衡是通過(guò)對(duì)白色被攝物的顏色還原（產(chǎn)生純白的色彩效果），進(jìn)而達(dá)到其他物體色彩準(zhǔn)確還原的一種數(shù)字圖像色彩處理的計(jì)算方法。相機(jī)的白平衡設(shè)定可以校準(zhǔn)色溫帶來(lái)的偏差，在拍攝時(shí)我們可以大膽地調(diào)整白平衡來(lái)達(dá)到想要的畫面效果。

如下圖，左邊的圖整體白平衡誤差明顯，且眾多色塊明顯偏色，這種色彩響應(yīng)對(duì)于消費(fèi)電子行業(yè)的影像效果來(lái)說(shuō)是不能接受的。

當(dāng)圖像在顯示器上渲染時(shí)，使物體呈現(xiàn)其應(yīng)有的顏色。確切地說(shuō)，不論拍攝時(shí)場(chǎng)景色溫是多少，白平衡算法都會(huì)把圖像的色溫變換到標(biāo)準(zhǔn)色溫。目前主流的顯示器都是支持sRGB色域的，一些標(biāo)準(zhǔn)定義的白點(diǎn)是日光下的白點(diǎn)（如D50、D55或D65）。所以，當(dāng)白平衡將物理世界中的白色映射為Daylight下的白色后，我們?cè)賹?duì)場(chǎng)景下其他顏色的辨別就會(huì)更加準(zhǔn)確，這個(gè)過(guò)程也就是模擬人眼對(duì)顏色的自適應(yīng)過(guò)程。

在日常拍攝中，會(huì)遇到各種色溫場(chǎng)景，光源不同，色溫也不同。這時(shí)，拍攝的畫面會(huì)出現(xiàn)偏色，而白平衡就是用來(lái)解決這一問(wèn)題的。所以白平衡越準(zhǔn)確，相機(jī)還原的色彩就越接近人眼觀測(cè)到的色彩。

02 |?測(cè)試圖卡推薦

針對(duì)色彩測(cè)試，我們可以選擇合適的圖像測(cè)試卡，評(píng)估一個(gè)成像系統(tǒng)大致的色彩指標(biāo)，具體可以參考色彩精度、色彩飽和度、白平衡等客觀指標(biāo)?？梢栽趯?shí)驗(yàn)室內(nèi)，拍攝專業(yè)的色彩測(cè)試卡，通過(guò)軟件分析得到數(shù)據(jù)結(jié)果。常見的色彩測(cè)試卡包括：X-Rite Colorchecker24色經(jīng)典測(cè)試卡、IT8.7/2校色測(cè)試卡、ColorChecker Digital SG標(biāo)準(zhǔn)色卡、ChromaDuMonde 24+4R測(cè)試卡和其他帶色塊帶測(cè)試圖卡。

X-Rite?Colorchecker24色經(jīng)典測(cè)試卡

通常我們推薦X-Rite Colorchecker24色測(cè)試卡來(lái)測(cè)試色彩指標(biāo)，X-Rite Colorchecker測(cè)試卡的色塊是在眾多色彩中一系列經(jīng)科學(xué)配制的 24個(gè)參照色，包含了彩色、原色和灰度色塊等。這些色塊大多代表自然物體，如人體皮膚、樹葉和藍(lán)天。由于它們代表各自對(duì)應(yīng)物的色彩，并且以同樣的方式反射可見光譜中的光，這些色塊可在任何光源下與其代表的自然物體的色彩相匹配。不僅可用于色彩再現(xiàn)。還可用于數(shù)碼相機(jī)創(chuàng)建白平衡，以確保在任何光照條件下都可產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)白。

ColorChecker Digital SG標(biāo)準(zhǔn)色卡

為了滿足數(shù)碼攝影師的需要，Digital SG色卡提供最高質(zhì)量的顏色參考標(biāo)準(zhǔn)。ColorChecker Digital SG標(biāo)準(zhǔn)色卡中140個(gè)色塊，每個(gè)色塊都是經(jīng)過(guò)特殊篩選后來(lái)擴(kuò)大顏色色域，這樣你就能使用它來(lái)捕獲相機(jī)和掃描儀的全部顏色范圍。

ColorChecker Digital SG標(biāo)準(zhǔn)色卡包含了ColorChecker標(biāo)準(zhǔn)色卡的顏色塊：代表了自然中的顏色，如膚色、樹葉和天空等。人類膚色介調(diào)色保證了更加精準(zhǔn)的顏色，灰色介調(diào)保證了相機(jī)或者掃描儀更精準(zhǔn)地控制白平衡，而減小光源對(duì)其的影響。

ColorChecker Digital SG 超越了傳統(tǒng)的 ColorChecker，代表了更大的色域并提供了更精細(xì)的單個(gè)顏色。

IT8.7/2校色測(cè)試卡

IT8.7/2校色卡是一張被精確測(cè)量色值信息的5*7英寸照片，因?yàn)榉厦绹?guó)ASNI國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)IT8.7/2而得名，用于制作掃描儀色彩特性ICC，矯正掃描儀偏色。后來(lái)也衍生用于制作打印機(jī)、相機(jī)的色彩特性ICC，配合Monaco EZcolor、Profile Prism、Vuescan、Silverfast等校色軟件，矯正設(shè)備的偏色。因此它也常備稱作“掃描儀校色卡”或者“打印機(jī)校色卡”。該卡校色效果顯著，堪稱偏色克星。

03 |?測(cè)試流程

1、設(shè)備選用：

2、將ColorChecker24色經(jīng)典測(cè)試卡吸附在中性灰色背板上，左右居中、水平平齊；

3、測(cè)試推薦色溫、照度條件（A光：30Lux、800Lux；TL84：30Lux、800Lux；D50/D65: 30Lux、800Lux，有條件的話可以驗(yàn)證D75：30Lux&300Lux），此次我們以光源D65，色溫6500K；照度800Lux測(cè)試為例；測(cè)試圖卡的表面照度均勻性需達(dá)到90%以上；

4、將設(shè)備固定在夾具中，需檢查設(shè)備鏡頭有無(wú)臟污，若有則需使用鏡布進(jìn)行擦拭，若鏡頭損壞則需更換設(shè)備；

5、將三腳架、云臺(tái)調(diào)平，調(diào)整畫面，圖像畫面占比建議在1/2到2/3之間，畫面中測(cè)試卡表面不反光；鏡頭表面和測(cè)試卡表面相對(duì)平行且畫面上下、左右對(duì)稱；

6、拍攝時(shí)，先進(jìn)行鏡頭遮擋，重新觸發(fā)3A，等畫面穩(wěn)定后進(jìn)行拍攝。建議拍攝3張樣本圖像。

04 |?imatest分析

1、打開imatest軟件，點(diǎn)擊colorcheck模塊。

2、選擇需要分析的圖像（可進(jìn)行批量分析），點(diǎn)擊確認(rèn)。

3、點(diǎn)擊拖動(dòng)鼠標(biāo)，框選需要分析的區(qū)域。

4、軟件會(huì)自動(dòng)識(shí)別色塊，需調(diào)整ROI大小，確保ROI在色塊中心，ROI大小建議在0.65左右，若畸變較大可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。

5、在“Colorchecker參考”這里需要選擇24色卡的標(biāo)準(zhǔn)色彩數(shù)據(jù)。如果是自己測(cè)試的色度數(shù)據(jù)，需要選擇LAB file 項(xiàng)目以打開測(cè)試的色度文件。

(1)?對(duì)于反射24色卡，推薦選擇X-Rite defalut:post-Nov2014 D50；

(2)?對(duì)于透射24色卡，選擇LAB D50 file(CSV or CGATS)，然后點(diǎn)擊確認(rèn)，軟件會(huì)提示加載參考文件進(jìn)去。

6、選擇需要使用的色差公式，以及顯示的分析結(jié)果種類，點(diǎn)擊確認(rèn)。

7、保存結(jié)果數(shù)據(jù)。

05 | 結(jié)果分析與解讀

1、色差評(píng)價(jià)：

(1)?方形表示色卡的參考值，圓形表示拍攝圖像的計(jì)算值；

(2)?淺灰色線是SRGB顏色空間；

(3)?平均彩度百分?jǐn)?shù)，是相機(jī)拍攝圖像平均彩度/色卡參考值的平均彩度；這里用彩度表達(dá)飽和度，當(dāng)飽和度大于100%時(shí)，表示彩度被夸大，色彩鮮艷，人眼感覺(jué)舒服；超過(guò)120%時(shí)，表示彩度過(guò)度夸大，色彩過(guò)于強(qiáng)烈，圖像丟失細(xì)節(jié)嚴(yán)重，人眼感覺(jué)不適。

注意：各行業(yè)對(duì)上述參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同。

2、顏色分析：

(1)?在每個(gè)色塊上有三個(gè)顏色顯示（如上圖），1表示實(shí)際拍攝顏色，2參考值經(jīng)過(guò)亮度調(diào)整的顏色，3表示參考值顏色，當(dāng)1越接近于3表明顏色還原精度越高。

(2)?白平衡誤差在灰色塊上（Colorchecker色卡最低行2-5）清晰可見。灰色塊表達(dá)了白平衡還原，【紅色字體】表示飽和度差值，【藍(lán)色字體】表示色溫差值；當(dāng)飽和度S<0.02時(shí)，差別幾乎不可見，幾乎察覺(jué)不到偏色；當(dāng)S>0.1時(shí)，差別就很明顯，視覺(jué)上偏色十分嚴(yán)重，尤其表現(xiàn)在淺灰色色塊。

06 | 實(shí)操演練

具體的測(cè)試實(shí)操與軟件分析步驟→?測(cè)試課堂第五講 | 色彩還原