理解摄像中的拐点

本文主要是介绍理解摄像中的拐点，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

(拐点是摄像技术中的一个重要技术概念，理解拐点将对拍摄具有非常重要的意义)此篇文章确实不错，特转来与大家分享。
   在一些高级摄像机的菜单里，有一个叫knee的项目，中文译作拐点。在拐点的菜单里还有若干子项目，它们都是用来调什么的呢？
我们先来看一幅画面。（图1）这个画面中的景物亮度很高，有些地方是过曝的，高亮部分呈现全白没有任何细节，也就是说这部分的进来的光太亮了。
   我们知道，摄像机有其动态范围。所谓动态范围，就是摄像机所能成像的最小亮度到最大亮度之间的幅度。低于最小亮度（动态范围下限），画面就呈现全黑，高出最大亮度（动态范围上限），画面就呈现全白。在实际情况中，摄像机是不会把其动态范围全部用完的，上下都保持一些余量，以便在画面调整的时候使用。
   假如一台摄像机的标称动态范围上限为100%，那么它的余量可能到达110%，就是说，在110%的亮度范围内，摄像机仍然可以成像。而超过110%的部分，就会显示全白，就像上面那幅图中花瓣的样子。这个110%的上限，就称作白切割点（white clip point），意思就是，超过这个亮度值，就是全白。如果白切割点设在105%，那么超过105%的高亮部分就是全白。（图2）
但是，摄像机的成像件CCD作为一个接收光信号的器件，它依然记录了超过摄像机动态范围的光线，只是摄像机的动态范围无法把它们呈现出来罢了。通常，一个2/3吋CCD所记录的光线的动态范围大约是摄像机系统动态范围的6倍，即600%。那么这些超过摄像机白切割的超标亮度怎么处理呢？很简单，直接咔嚓掉，直接全白，反正留着也是多余。这就是一般摄像机处理动态范围之外高亮部分的方式。而一些高级摄像机，能通过“某些方法”，把超标的高亮数据“弄进”摄像机的动态范围内。这个“某些方法”就是拐点功能。
   图2就是拐点功能的原理。我们已经知道，CCD是线性成像物件，那么它对光线的反应必然是条直线。图中横坐标是入射光线，也就是CCD的动态范围；纵坐标是摄像机的动态范围。这条直线往上走，超过白切割的部分必然就被咔嚓掉了。但如果能把接近动态范围上限的直线部分给掰弯一点，那么更多的亮度不就被“弄进”摄像机的动态范围里了吗？
于是，为了能呈现更多超标高亮的画面，摄像机就有了“掰线”功能。掰线的过程酱紫：首先，在接近标称动态范围的某个位置，比如80%，设一个“开掰点”。然后，抓着开掰点上面的部分往下掰，掰得越斜，进入摄像机动态范围的线段自然就越多。这样，摄像机画面中，超过标称亮度的细节就能被呈现出来。这个掰线的过程就是所谓的拐点功能。
图2中，线段被调整的“开掰点”就是拐点（knee point），意思就是线从这点开始拐了。把上面的线掰多斜，就是所谓的斜率（knee slope），斜率越大，线被掰得越斜，进入摄像机动态范围的高亮部分就越多。而这个“掰线”的过程，是对高亮部分进行“压缩”，也就是对YUV中的Y（亮度信号）进行一定的削减，让其能进入摄像机的处理范围内，从而能让高亮细节呈现出来。一句话，拐点就是用来调节画面高光部分细节的。

图3就是经过拐点调整后，画面中的高亮细节呈现的情况。
拐点调整实际上就是对高亮部分的亮度信号（Y）的一种消减。但如果斜率（knee slope）设得偏大，Y必然被消减得多。我们知道，最终画面像素是有YUV构成的，Y减得太多，像素的色彩饱和度就受影响。因此，在knee菜单里，还有个拐点饱和度（knee saturation）的设置。这个设置，就是为了在压缩高光时，专门用来弥补高光饱和度损失的。所以，在调整斜率的时候，要配合调整拐点饱和度，才能让拐点功能发挥最佳的效果。
看到这里，你一定觉得高端摄像机的设置十分复杂。的确，摄像机是一种很复杂的机器，远比胶片摄影机复杂得多。随便一台阿莱胶片机，你用一天的时间就能完全掌握它的操作，第二天就能装胶片干活；而一台高清，光是熟悉菜单，给你一个星期你都不敢说完全摸透。即使是好莱坞的电影制作，如果用高清拍摄，往往要有个技术员给摄影组提供支持，这种囧况在胶片拍摄是没有的；就是因为高清很难伺候，换个场景要调调菜单，换个灯也调调菜单，所以有些摄影指导非常反感高清也情有可原。
与其他高清相比，在操作流程上，RED ONE更接近胶片摄影机。因为RED可以输出RAW数据，虽然是压缩格式，但RAW是成像件获取的原始数据，是在白平衡、伽马、拐点等等调整之前的数据；也就是说，所有的菜单设置，你可以后期在电脑上“补做”。这样在前期拍摄时，你只要像拍胶片那样控制好曝光就OK了。（跟大家玩数码单反的RAW文件基本一回事）
有些人不理解为什么好莱坞会用RED这种高压缩小数据流的“独立制片专用机”来拍主流电影？但颇具讽刺意味的是，恰恰因为RED比其他高清机更像胶片机，一按start键就可以开工，那些七七八八的曲线留给后期工序去收拾。而其他高清就不能这么随意，必须要事先调好才能拍出好的画面，但玩胶片出来的摄影师有几个会调高清，况且高清在后期一样得调，权衡一下，还不如直接用RED去拍。

图1：