Computing Life

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。

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：

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：

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：

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 …

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。

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：

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 …

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：

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。

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：

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。

下面是另一个结果 …

先看一下这张照片，猜猜它是什么画幅的？

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）。

为了有个对比，我们看一下这个大画幅的照片。

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：

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 …

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：

而对比一下天文摄影里面LRGB的滤镜的频率响应：

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！

冲出来的胶片很有意思，长这样：

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：

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 …