1. 135系统的分辨率极限(二)—— 逼近衍射极限

    TL; DR: 我用135系统拍出来了2亿6千万像素的彩色照片(非接图),而且看上去还是有效分辨率。

    Overall illustration

    模特就是祖传辉夜姬了。上一篇文章里面我们提到,用CMS 20 II这种胶片,可以直接扫描得到70MP的单张。那我们有可能进一步突破这个限制,甚至逼近衍射极限吗?如果我们用f/5.6的光圈的话,衍射极限大概在285lp/mm,换算成分辨率大概是2亿7千万左右。考虑到我们之前做过摇摇乐的相关实验,如果我们用数码摇摇乐加上胶片摇摇乐,有可能实现分辨率的突破吗?于是我就这么做了,然后就成功了。。对,就是这么平淡无奇。。其中胶片摇摇乐指的是,用胶片拍多张,扫描进电脑以后进行传统的摇摇乐算法。我这里还是拍一张就踹一下三脚架,但有其他法师建议说其实也可以不踹。我觉得是可行的,但这次已经踹了,下次再实验不踹的结果吧~下面是效果展示。

    这个是某块区域的单张的200%放大:

    Original image 200% crop

    如果我们只用数码摇摇乐的话,可以看到分辨率已经有所提升。尤其注意第二行右起第三列的那个LEGO字母已经由完全不可辨认变为依稀可以辨认。这说明胶片的分辨率可能不止70MP,而可以达到更高:

    After digital stacking 100% crop

    如果我们只用胶片摇摇乐的话,分辨率比原图也有所提升,似乎比数码略明显:

    After film stacking 100% crop

    当然小孩才做选择题,大人都是全都要。如果我们同时进行数码胶片摇摇乐的话 …

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  2. 超高精度月球三维模型的制作和渲染(附墙纸下载)

    一切的起因是在我们的量子键摄法师群里面有dalao提到,希望有一个连续变化的月相的动态壁纸。最好能显出月面的彩色,同时分辨率高一些。我自己虽然也拍月亮,但没有积累足够的数据来显示月相的变化。所以就想着,有没有可能用一个模型来渲染出来一个月面图像呢?经过一些努力,真的成功了。渲染出10k的视频没有问题。4k的效果见这个视频:https://www.bilibili.com/video/BV1wC4y1h7u5/。

    整个过程挺有意思的,能够学到一些3D的基础知识,记录一下过程。也许对后来的人有帮助。

    首先整个框架非常简单,月球的3D模型基本上就是一个球。我们往上贴个图就好了。NASA公布了很多月面的高精度地图,比如这个链接,甚至有每个像素400米的高精度图像。其中含有7个波段的黑白图像,和合成出来的RGB图像。

    Moon texture from NASA

    但有个问题是这样的图像一般是矩形的,但和地球一样,月面是个球面。所以我们需要通过UV Mapping把这样的图像贴图贴到球面上去。方便的是3D渲染软件一般都有这样的功能(我用的是Maya),所以我们可以弄个球,把图往上一贴拉倒:

    Rendered image without 3D

    这里用的是平行光源,漫反射打到100%,Arnold渲染器。诶,看起来像那么回事了,而且分辨率也很高。但如果我们真的弄一张自己拍的月球来看,会发现差别还是不小的(这张图是很久以前拍的单张,分辨率不高 …

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  3. 黑白相机可以给我们更准确的颜色吗?(二)

    上一次我们提到了黑白相机可以用分光的方法拍摄彩色照片,但是还是有一些问题,一个是彩色的暗角,一个是色彩不准确。这个文章主要介绍一下如何解决这些问题,同时给出一个完整的可操作的拍摄指南。

    彩色的暗角可以通过拍摄暗场,或者直接用PS的暗角工具来去除。R,G,B通道拍摄的暗角如图所示:

    Flat fields

    可以看到不同通道暗角的程度是不一样的。就是这个造成了最终合成的彩色图像中的彩色暗角。把这个从图像中扣除掉以后就基本可以解决这个问题。此外,我们还把色卡加入了照片中去,这样在后期就可以用一些自动化的工具进行调色。当然这个色卡可以在同样的光照条件下另外拍摄,这样就不用改变拍摄物体了。这里我们为了简单起见,直接把色卡扔到了我们祖传的辉夜姬乐高前面。

    Raw photos with color checker

    我用的是爱色丽的色卡。直接用官方的软件,把这个合成的图像(转成的DNG文件)扔进去,就可以得到一个DCP文件(DNG Color Profile)。这里有个坑是,PS和LR都没办法直接应用这个DCP文件,可能因为这个文件一般需要和exif中相机的型号对上才能显示出来。但我们的照片是PS合成的,根本没有相机型号。。所以需要用一些底层一些的软件比如RawTherapee来应用这个DCP文件。然后颜色一下就很正常了:

    Adjusted photo

    下面就是调调白平衡,拉拉曲线,一个成品就完成了。左边是这次的结果,右边是上次的结果。很明显几个问题都解决了。注意两次拍摄的时间和光照不尽相同,所以有一些明显的差异。虽然色彩还是有点稍微的怪异,比如墙壁偏粉,但是这些可能就需要更多的经验和练习才能解决了。

    Result comparison

    下面是另一个结果 …

  4. 135系统的分辨率极限 —— CMS 20 II胶片评测

    先看一下这张照片,猜猜它是什么画幅的?

    Final result

    这张图的分辨率有7000万像素(70MP),100%放大如下,没有像素或者胶片的颗粒。甚至可以看到乐高颗粒顶上微小的LEGO四个字母(每个字母的宽度是0.8mm)。

    100% crop

    为了有个对比,我们看一下这个大画幅的照片。

    Large format photo

    这个照片的分辨率是170MP,如果我们把它用同样的比例缩放的话,局部是这样的:

    Large format 100% crop

    已经可以看到一些胶片的颗粒了。那么猜猜第一张是什么画幅的呢?4x5?6x9?645数码?还是全幅?

    哎还真是全幅135的。。而且不是数码,是胶片。。这张底片翻拍出来的时候我下巴都掉了。100%放大看不见胶片颗粒,8个像素大小的字母勉强可以分辨是什么字母,说明没有过采样,这个70MP真的就是有效分辨率。甚至我觉得稍微再放大一些搞到100MP也仍然可以说是有效分辨率。然鹅一般胶片的分辨率都是被同尺寸的数码爆锤的。一般全幅胶片扫到7MP就差不多了,中画幅一般在50MP也竭像了,也就是继续提升扫描的分辨率并不会榨取更多细节。但相应的全幅传感器的像素一般的在24MP,高像素的有60MP的。所以数码一般是越级锤胶片。全幅数码可以战中幅胶片,中幅数码战4x5胶片。但8x10胶片甚至更大的画幅目前还没有对手。

    言归正传,那这个胶片是怎么做到这么高的分辨率的呢?这要从胶片的原理说起。胶片上面有很多银盐颗粒,有的大有的小。大的颗粒对光线敏感,小的颗粒不敏感。所以一束光照过来,大的感光了分解成银变黑了 …

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  5. 黑白相机可以给我们更准确的颜色吗?(一)

    徕卡和飞思都有专门的黑白相机。这些相机去掉了传感器前面的Color Filter Array (CFA),只能拍摄黑白图像。在带来无比强大的高感的同时,这些相机也给了我们很多灵活性,比如可以在镜头前面加滤镜进行特定波段的摄影,手持拍摄红外等等。这启发我们问一个问题,有没有可能在这个黑白传感器前面套红绿蓝三色滤镜,让黑白传感器也可以拍摄彩色呢?这看起来是个很无聊的事情,人家辛辛苦苦把CFA拿掉,卖这么贵,结果你还又把它变回彩色了。但其实我们看一下普通摄影滤镜的频率响应就会发现相当随意:

    Regular photography filters

    而对比一下天文摄影里面LRGB的滤镜的频率响应:

    Astrophotography filters

    可以发现,后者一方面截止频率非常明晰,直上直下;一方面效率也是校准好的,不需要进行亮度调整。所以启发我做一个实验,如果我们用专业的天文摄影的颜色滤镜,加上黑白相机,这样有可能得到更准确的颜色吗?于是我买了2英寸的LRGB和。。肯定是买不起8495美元的徕卡M10M的,于是我买了一卷黑白胶卷,装在了中画幅相机上,用RGB三个滤镜,分别拍摄一个场景,然后把黑白胶片冲洗出来。这样立省8500!

    Mounted

    冲出来的胶片很有意思,长这样:

    Raw film

    可以看到不同的通道,不同的区域亮度也不一样。最左边的图像是R通道,所以辉夜的红色头巾就很亮。而其他通道头巾就很暗。所以看上去的确有足够的颜色信息呢。下面就是把三张照片进行对齐,分别放到RGB通道里面去,就可以得到这样的结果了:

    Result image Shinomiya

    可以看到效果出来了,我们真的可以用纯黑白照片得到一个彩色的照片。但也还是有一些问题的 …

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