当前课程知识点:计算机文化基础 > 第3课:数字世界中形形色色的“数” > 数码相机是如何“计算”出一张数字照片? > 如何拍摄彩色照片
但是
只能感受到光线以外
就能完整的记录图像的信息了吗
这是一个实际的问题
如何让图像传感器
感知色彩呢
色彩是怎么被记录下来呢
色彩是什么
色彩的物理属性就是
光的波长
如何让传感器感受到光的波长呢
这个问题的回答
我们就得从世界上的
第一张彩色相片说起
这是在英国物理学家
詹姆斯·克拉克 麦克斯维尔
指导下完成的
其实啊
大家对他并不陌生
他就是麦克斯维尔方程组的创建者
在100多年前
人类已经认识到
自己拥有的是一套
三色视觉系统
因此
麦克斯维尔
就提出了这样一个设想
利用三原色
红色绿色蓝色
就可以混合出
人类能够感知到的所有的色彩
摄影师托马斯·萨顿
就通过摄影拍摄
来验证了这一个论断
所以
在1861年的时候
萨顿就对着这条苏格兰缎带
拍摄了三张照片
然后他将这三张
只记录了明暗信息的
黑白照片冲洗出来
用三台放映机
将这三张相片啊
分别投射到了这屏幕上
在每一部放映机的镜头前边
他分别安装上
红绿蓝三种颜色的滤镜
可以想象
这就实现了把
不同强度的三种颜色
叠加在一起
由此
我们就产生了
第一张彩色相片
不同于人类
鸟类拥有的就是4色的
视觉系统
能够让它们看到
红绿蓝以外的
紫外线光
因此
也就能够辨别出
更多的色彩
看见的世界就更加绚丽多彩
远远超越人类
既然100多年前
人们就用这样的方法
获得了彩色照片
我们能用这个方法
来解决刚才的问题吗
图像传感器
如何感知物体的色彩
如何来做到这一点
1974年
柯达公司的工程师
拜尔
他就在图像传感器的上方
设置了一个滤光层
上面布满了滤光点
滤光点与下方的
感光点是一一对应的
这样一来啊
每个感光点
它就能够感知到的颜色
就多了
红绿蓝
是不是只有这三种
还有一种黑色
那就是在没有光线通过的时候
感光点得到的是黑色
另外大家是否注意到
这个滤光点颜色的排列布局
是有一定的规律的
你会发现
绿点比其他两种颜色多得多
它是最多的一种滤光点
每个滤点的四周
分布着两个红点
两个蓝点
四个绿点
这是因为人眼对绿色最敏感
绿色的数量是其他两种颜色点的两倍
好
这又有一个实际的问题
如何让4色相片变成彩色相片
如果一个感光点
只可能有4种颜色
红绿蓝黑
那怎么能够拍出彩色的照片呢
是不是像刚才一样
冲印4张
用4台放映机
来分别投射放映出来呢
非也
我们来看
怎么来实现
这就是拜尔聪明的地方
既然每个滤光点
周围有规律的分布着
其他颜色的滤光点
那么就有可能结合
相邻的滤光点的色彩信息
来猜出这个位置上
损失掉的颜色信息
判断出光线本来的颜色
这样我们就能够得到一张
彩色的照片
猜色这个过程
我们在这里就不展开了
那我们就来把数码相片拍摄的流程
归纳在这里
由于传感器本身的光电转换过程
仅仅能得到的是
光线的强弱信息
所以我们就需要通过
加装一个滤光层
这种分色装置来提取颜色
这样一来
从传感器上获得的
红绿蓝三原色
对应的明暗灰度
它的RAW这个格式的数据
而通过数码相机内置的
猜色软件
就能把这个灰度图
变换成彩色图
猜色算法的好坏
也就体现了不同品牌
数码相机的拍摄能力
我们从相机上导出的JPG这个文件
就是对相机里的
RAW这个数据
做后期的处理
并压缩以后得到的
数码格式的图像文件
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