相機(jī)照片是怎樣還原人眼所見顏色的？

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要回答這個(gè)問題，首先要弄清楚人眼色彩感知的原理，從數(shù)學(xué)上來說，人眼對光的響應(yīng)就是人眼色錐細(xì)胞把無窮維空間的自然光譜降維到三原色三維空間的過程。而我們常見的很多色彩空間的轉(zhuǎn)換，其實(shí)都發(fā)生在后面這個(gè)三原色空間里，而且大多數(shù)場合下涉及的轉(zhuǎn)換都是線性變換。

人眼光譜響應(yīng)曲線

相機(jī)光譜響應(yīng)曲線（尼康D80）

我們知道，數(shù)碼相機(jī)的成像是光子轉(zhuǎn)電子，再轉(zhuǎn)電壓，最后模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出，而確定顏色的第一步也正是整個(gè)流程的第一步，因?yàn)樵跀?shù)字光電傳感器的每一個(gè)像素上都會覆蓋一個(gè)色彩濾鏡，比如大家熟悉的RGGB濾鏡陣列，以及華為之前用的RYYB濾鏡陣列等等，這個(gè)色彩濾鏡就會過濾掉與之波段不匹配的光線，因此，傳感器的色彩濾鏡會形成一個(gè)光譜響應(yīng)曲線。那么，相機(jī)是完全依靠這個(gè)光譜響應(yīng)曲線，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換到sRGB或AdobeRGB空間來渲染照片嗎？當(dāng)然不是，因?yàn)橄鄼C(jī)的光譜響應(yīng)曲線往往與人眼的色彩匹配函數(shù)有明顯的區(qū)別，如果直接渲染就會出現(xiàn)明顯的偽色，因此，工程師們還需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的“加工”。

具體要怎么加工呢，思路上無非兩個(gè)選擇：其一就是讓相機(jī)的光譜響應(yīng)曲線擬合人眼色彩匹配函數(shù)，其二是對拍攝得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行校色加工。顯然，從操作成本來看，后者無疑是靈活性更高的選擇，也是基本上所有傳感器制造商的首選。

技術(shù)上來說，色彩校正的基本前提是盧瑟條件：三個(gè)線性不相關(guān)的原色，比如RGB，經(jīng)過混合后可以表示任意一種顏色。這個(gè)對于常用Photoshop的朋友們來說應(yīng)該不算陌生，但因?yàn)楸R瑟條件的前提是三原色線性無關(guān)，而相機(jī)的光譜響應(yīng)曲線并不滿足這個(gè)條件，所以嚴(yán)格意義上來說，相機(jī)其實(shí)是無法還原人眼所見顏色的，但這只是數(shù)學(xué)意義上的無法完全匹配，通過色彩校正后，可以做到非常接近人眼所見的效果。而既然大家都只是接近，要怎樣接近就成了“八仙過海各顯神通”，這也就誕生出了一個(gè)新的玄學(xué)——照片的“味道”。

那么，什么是照片的“味道”？數(shù)學(xué)上來說就是數(shù)字照片還原顏色時(shí)所產(chǎn)生的偏差，廠商需要通過大量實(shí)驗(yàn)，通過類似3×3矩陣計(jì)算的線性組合，使其輸出值趨近人眼色彩匹配函數(shù)，而且這個(gè)校正算法的強(qiáng)度非常大，根據(jù)很多實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，即便是相機(jī)有著相當(dāng)糟糕的光譜響應(yīng)曲線，也同樣可以通過線性色彩校正將顏色還原回來，但不同的校正算法就會產(chǎn)生微妙的顏色響應(yīng)差別，這就是所謂的照片“味道”。

色彩校正算法的不同就是照片“味道”的不同

事實(shí)上，即便兩個(gè)光譜響應(yīng)曲線差異很大的傳感器，通過校正算法也能還原得非常接近，而現(xiàn)實(shí)中的相機(jī)傳感器上游廠商就那么幾家，大家的光譜響應(yīng)曲線其實(shí)差距都并不太大，這意味著數(shù)字照片的“味道”更多體現(xiàn)的是廠商自己的審美，或者是滿足市場宣傳的必要，比如徠卡色彩、哈蘇色彩等等，從技術(shù)上來說，品牌之間的色彩風(fēng)格差異其實(shí)是完全可以消除的。

所以，當(dāng)某個(gè)品牌打著“××色彩”的招牌時(shí)，基本上都只是為了讓消費(fèi)者進(jìn)入情懷的設(shè)定中，數(shù)字照片不是膠片的銀鹽化學(xué)反應(yīng)，沒有那么多隨機(jī)性，更多都是數(shù)字工程下的精準(zhǔn)產(chǎn)物。當(dāng)然，欣賞照片本身就是一件很主觀的事情，選擇自己中意的任何品牌都沒有問題，技術(shù)方面只要心里有數(shù)就行。