孫敬楠 馬倩云

數(shù)碼相機(jī)是印刷圖像采集時(shí)經(jīng)常會(huì)用到的工具，其色彩還原能力的高低，直接決定了印刷原稿質(zhì)量的好壞。對(duì)此，本文以?xún)煽顢?shù)碼相機(jī)為例，介紹數(shù)碼相機(jī)色彩還原能力的評(píng)價(jià)方法，供大家參考。

理論基礎(chǔ)

數(shù)碼相機(jī)的成像原理可簡(jiǎn)單地概括為：傳感器（CCD/CMOS）接收光學(xué)鏡頭傳遞來(lái)的光信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后保存在存儲(chǔ)器中。

本文選取了色差和飽和度作為數(shù)碼相機(jī)色彩還原能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)。在色差的計(jì)算上，本文采用CIE L*a*b*色差公式。CIE L*a*b*顏色空間是均勻顏色空間，與人眼感覺(jué)一致，即顏色空間上相同的距離代表相同的色差。本文將數(shù)碼相機(jī)拍攝照片的顏色值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行色差比較，并以此作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

飽和度是指色彩的鮮艷程度，也稱(chēng)色彩的純度。飽和度取決于顏色中含色成分和消色成分（灰色）的比例，含色成分越大，飽和度越高；消色成分越大，飽和度越低。

數(shù)碼相機(jī)色彩還原能力評(píng)測(cè)

1.實(shí)驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)環(huán)境：暗室，環(huán)境照度小于1Lux，溫度15～35℃，濕度25%～75%，中性灰色墻面。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：聯(lián)想電腦SJN-PC、三腳架、Panasonic DMC-GF1和Panasonic DMC-ZS1數(shù)碼相機(jī)、反射光源、燈箱、ColorChecker標(biāo)準(zhǔn)色卡（如圖1），Imatest軟件。

ColorChecker標(biāo)準(zhǔn)色卡包含六級(jí)灰度、加色三原色（紅、綠、藍(lán)）、減色三原色（黃、品紅、青），以及膚色和模擬自然物體的真實(shí)色彩，共有24個(gè)色塊。從左到右再?gòu)纳系较?，依次?duì)色塊進(jìn)行編號(hào)。

在進(jìn)行數(shù)碼相機(jī)色彩還原能力的測(cè)試時(shí)，我們?cè)谔囟ǖ沫h(huán)境下，將兩款不同的數(shù)碼相機(jī)調(diào)整為白平衡模式，對(duì)ColorChecker標(biāo)準(zhǔn)色卡進(jìn)行拍攝，并將拍攝的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，從而得出兩款相機(jī)色彩還原能力的差別。下文中，ΔC代表不考慮亮度信號(hào)時(shí)的色差值，ΔE*ab代表考慮亮度信號(hào)時(shí)的色差值，Saturation1代表飽和度的真實(shí)值，Saturation2代表飽和度的理想值。

2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（1）設(shè)置相機(jī)參數(shù)，關(guān)閉閃光燈。確保實(shí)驗(yàn)環(huán)境全黑且無(wú)反光，照度小于1Lux。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中照明應(yīng)均勻，建議照度變化不超過(guò)±5%。

（2）用被評(píng)測(cè)的數(shù)碼相機(jī)Panasonic DMC-GF1和Panasonic DMC-ZS1分別瞄準(zhǔn)置于中性灰背景中的標(biāo)準(zhǔn)色卡，使其處于數(shù)碼相機(jī)取景器視場(chǎng)的中央，并盡可能充滿(mǎn)視場(chǎng)（標(biāo)準(zhǔn)色卡應(yīng)占取景器視場(chǎng)面積的70%以上），采用20°～45°的入射角進(jìn)行拍攝，拍攝完成后將圖片存儲(chǔ)為JPG格式。

（3）將所拍攝圖像導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中，然后用Imatest軟件進(jìn)行評(píng)測(cè)。打開(kāi)Imatest軟件，點(diǎn)擊ColorCheck模塊將圖片導(dǎo)入，選擇分析區(qū)域，設(shè)定相關(guān)參數(shù)，開(kāi)始評(píng)測(cè)。

3.結(jié)果分析

在該實(shí)驗(yàn)中，以24色ColorChecker標(biāo)準(zhǔn)色卡的理想值作為參考標(biāo)準(zhǔn)，把用Panasonic DMC-GF1和Panasonic DMC-ZS1兩種型號(hào)數(shù)碼相機(jī)拍攝的標(biāo)準(zhǔn)色卡的顏色值分別與理想值做比較，通過(guò)所得到的色差值大小和顏色飽和度數(shù)值來(lái)判斷數(shù)碼相機(jī)的色彩還原能力。色差值越大，顏色飽和度與理想值差值越大，說(shuō)明數(shù)碼相機(jī)的色彩還原能力越差，反之亦然。實(shí)驗(yàn)所得的兩種型號(hào)數(shù)碼相機(jī)拍攝的顏色與理想值相比的色域?qū)Ρ葓D分別如圖2、圖3所示，相應(yīng)的色差數(shù)據(jù)表如表1、表2所示。

圖2、圖3中，方形點(diǎn)代表理想的顏色值，圓形點(diǎn)代表數(shù)碼相機(jī)拍攝出來(lái)的顏色值，圓形點(diǎn)和方形點(diǎn)之間的距離代表二者之間的色差，兩點(diǎn)之間的距離越長(zhǎng)說(shuō)明色差越大，越短說(shuō)明色差越小。

分析飽和度數(shù)據(jù)，由表1、表2中的數(shù)據(jù)可知，采用Panasonic DMCGF1數(shù)碼相機(jī)拍攝時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)色卡中的24個(gè)色塊飽和度理想值的平均值為34.51，而真實(shí)值的平均值為33.84；采用Panasonic DMC-ZS1數(shù)碼相機(jī)拍攝時(shí)，這兩個(gè)數(shù)據(jù)分別為37.70和33.50。兩種型號(hào)的數(shù)碼相機(jī)飽和度的真實(shí)值與理想值均較為接近。

再分析色差數(shù)據(jù)，由表1、表2中數(shù)據(jù)可知，Panasonic DMC-GF1數(shù)碼相機(jī)在考慮Y信號(hào)和不考慮Y信號(hào)兩種情況下的平均色差分別為ΔE*=7.85和ΔC=6.53；Panasonic DMC-ZS1數(shù)碼相機(jī)在考慮Y信號(hào)和不考慮Y信號(hào)兩種情況下的平均色差分別為ΔE*=9.46和ΔC=7.45。鑒于色差值越大，數(shù)碼相機(jī)色彩還原能力越差，相較而言， Panasonic DMC-GF1數(shù)碼相機(jī)的色彩還原能力更好一些。

數(shù)碼相機(jī)成像是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，數(shù)碼相機(jī)色彩還原能力不僅受到色彩還原算法的影響，而且在實(shí)際評(píng)測(cè)過(guò)程中還會(huì)受到拍攝環(huán)境、光源等相關(guān)因素的影響，所以對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確客觀的評(píng)價(jià)是有一定困難的。借助本文的方法，我們可以對(duì)各種型號(hào)的數(shù)碼相機(jī)的色彩還原能力進(jìn)行評(píng)價(jià)比較，這對(duì)我們發(fā)現(xiàn)數(shù)碼相機(jī)存在的缺陷和問(wèn)題并加以改善具有一定的意義。