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看 破 界 (上)(写意水墨摄影新方法探究笔记)精华

发表日期:2016-07-25 摄影器材: 尼康 D800 点击数: 投票数:

看 破 界(上)

(写意水墨摄影新方法探究笔记)

 

透过相机和镜头,创造自己的角度;

看破一切规则,看破寻常的画面;

看破熟悉的风景,

看破今天的自己,

看破你的视界。

——尼康“看破界”

 

       尼康有两个专业的“界”:《镜界》与《镜头世界》,一个是讲主观,另一个是讲客观。

       主观就是方法,客观即是原理。

       要看破这两个界,需要思想引导与技术指导。

       而思想就是哲学,技术就是科学。

       境界讲层次,层次有异化。

       这篇会涉及哲学、物理、电子、艺术等方面知识。看破一切规则,看破寻常的画面。不是单纯看破“视界”,而是用哲学与科学的方法,打破思维定势,获得一项摄影后期方法的突破。

       关于PHOTOSHOP图像阈值边界边缘算法,不是主要讨论课题。了解其原理、作用、与之关联工具原理与使用,才是水墨后期方法突破之需要。

       简明扼要,也会涉及诸多学科理论,讲应用相对少。此篇显然是个特定范围,这不是专门摄影教程,而是单纯学习研究笔记。

 

一、眼界 境界 途径 方法

       眼界是宽度,是观察的范围。境界是深度,是现象的本质。途径是规律,是范围探索。方法是技术,是突破工具。

       感谢这二位哲人的思想导引。一位是中国古代哲学家老子,一位是美国科学家爱因斯坦。

       也感谢提供理论普及和资料的二位教授。

 


 

       《易》是老子哲学思想根基,源于三皇五帝远古时代。什么是“易”?日月为“易”,一阴一阳为“易”,天地自然规律为“易”。

       老子以“易相”为道,以“易理”为德。《道经》是讲规律,讲现象,讲本质。《德经》是讲方式,讲思想,讲途径。

       老子“知黑守白”思想,是讲物质现象与本质及其运动规律。提供了我们认识正负空间维度,是认识水墨后期革新的思想指引。

       爱因斯坦对量子理论贡献,不仅限于对原子裂变的指导,其“光量子”揭示了光量子波粒二象特性。物体的光不是反射,是电磁加热辐射,光是电磁波也是粒子。

 



 

 

       爱因斯坦理论让我们认识色彩是光量子空间布列二维形态,也意识到负场多维度空间有独特影像形式。

从这种意义上讲,《道德经》是眼界,是境界,《量子学》是途径,是方法。

       后期即是对图像空间光场粒子排列作人为改变。某些PHOTOSHOP方法只能用,但又讲不明的道理就在这里。对某些方法为什么又没能走通,有了理论解释,也找到解决方向。

       水墨后期突破,首先要超越界线。不能超越,何以言突破。

       不要把思维禁锢在二维图像空间,也不要让目光锁定在颜色里,抛弃平面观念,从零始建立崭新的摄影观。

 


 

 

(1)重新认识,要从传感器记录空间开始。

 

       传感器无论是电荷藕合器半导体CCD、互补性氧化金属半导体CMOS,都是用于捕捉可见光场电磁波辐射的半导体芯片,其电磁光场即可被处理芯片纪录并计算解读成影像。

       传感器线性感应的密度值决定信号算计量大小、速度、温度、精度。由于多路传输产生时间、速度、个体差异带来讯噪,设置低通滤镜+算法来进行干涉,这就是降噪。后来有信号读取+模数转换,又取消了低通滤镜,增加了处理器内部缓存容器以解决讯噪。光场信息保存越精细,空间内容越完整。

       一张图像空间是“有界无边”的场,是存储记录的光场空间。其理论来自《量子学》,也来自中国古代哲学。

       一张照片抛弃平面思维,空间能有多大?

       “其大而无外,其小而无内”,“广大而精微,无涯而不包”。

       通常设计认定CCD、CMOS只记录光的颜色、强度二个维度。光场传感器则能记录颜色、强度、方向、间距等维度,因此能“先拍照,后聚焦”。

        “场”是道家理论,气也是场的形式。《道德经》也是讲维度哲学,让我们认识了光场是光粒子构成的空间形式。

       光场摄影是类3D场新技术。而我们探究的是二维图像空间场,这是很考智商的思维高度。二维场只记录颜色和强度,是一个平面,由于没有间距,也就没有厚度。几乎摄影者思维都存在这样的惯性,正是我们思想局限所在。

 

(2)让我们来建立计算模型,推定二维场也存在空间厚度。

    

       条件:一张照片是一本有厚度的书。

       设定:书是一个有界无边的空间场。

       推理:文字是符号就当作光粒子,每一页纸即为照片在场空间断面上,粒子布列形态的记录。

       结论:那么这张照片光粒子就有了间距,即有了二维场厚度。

       假设结论。还要从客观实验去求证。

 



 

       在医学数字影像技术里,有一种典型方法是傅里叶切片定理,即CT断层扫描成像。

 


 

       物体在断层扫描技术下,被切成N次排列的不同切片,从而获得粒子间距二维布列,记录了位置、深度、体积、方向等等场间多维信息。

       利用此原理,通过PHOTOSHOP技术还原处理,同样也可以获得场间切片图像。

 


 

 

       显然,我们是以GRB表相来获得R、S、G、Y、C、B、P色彩,与藏而不露的灰G、极B、极W正负等断层场相。

 


 

(3)这样方式具有现实意义吗?

 


 

       在作品《億境》及博文《富有想象才有变化》里都有从场段图像提取

 


 

 

 


 

 


 

 

       上面三张看似不同的图像,都是同平面图像在不同断层上的光粒子布列。

       第一张正如书的封面,为我们眼睛能看到原始图像。

       第二张抽象如图画,是从白场透视获得影像,如同隐藏的内页。

       第三张高反差影像,也是从黑场中提取,也隐藏在书页里面。

 

这种方法有何殊同?

 


 

 

       从上图作对比,我们看到方法不同,图像也明显产生差异了。

       黑白去色法处理,是简单表达不同色彩的技能。

       黑场法处理,是具有艺术表现方法思想。

       这不仅仅图像质量差异,更主要还是眼界、境界、途径、方法差异。

 

二、以哲学观点重新认识PHOTOSHOP“阈值”工具


       在1905年爱因斯坦指出光波粒二象性后,人们开始有了相对空间认识,展示量子世界。

       光会弯曲、会隐匿,会压缩、交织、断续,光显然不会只穿一件衣服,衣服是光在某个位置的坐标。于是        光场态有:1、数态,2、相干,3、位移,4、压缩等等。

 


 

       量子理论难学。

       但知识对摄影来说,确实是莫大帮助。

       图像就是光粒子场间排列。从CCD、CMOS到光场传感器记录变革,也只是对空间记录选择手段变丰富了。RWA记录格式,截止滤镜取消,也反映出机器设计者对光场有了更深入的修正认识。

       PHOTOSHOP图像算法,公式非常繁复。弄清每项算法原理,是研究阈值后期方法的途径。

       有趣的是PHOTOSHOP图像边缘算法,竟然都应用到地质物探、找煤、找油、国土资源、法证学领域。

 

 


 

 

       图像边界与边缘算法,在PHOTOSHOP中有色阶、阈值等不同计算。

       而阈值产生的边界现象,正是水墨处理梦寐以求的轮廓方法。

       阈值方式水墨,早前有很多人尝试过,有不同的阈值处理,但只能仿水墨,不能做墨色渲染的高相似度。

       这条路,很难。谁都没能完全走通。

       都在这道墙上,碰得头破血流。我同样也是如此。

       用阈值将图像转换为水墨所需的黑白场态,是很难进行精准控制,能得到水墨所需黑白场态基本靠运气。

       成功,是什么原因呢?

       失败,又是什么原因呢?

       二者从哲学与技术方面有没有内在关联?

 

(1)重温阈值知识:

 

       阈值在学科上称为临界值,指一个场的效应能产生的极小与极大值。

       阈值在PHOTOSHOP中意义:即是能把“灰度”“色彩”的影像粒子,转换为强对比的极黑与极白。

 


 

 

       通过对某个色阶阈值指定,提取色阶阈值边界,通过计算粒子密度获得光量子数值,应用于各类行业图像比对分析。

       对于黑白摄影来讲,图像二值化是经常使用和依赖的工具。

       老子说“一阴一阳谓之道”。“知黑守白”,是道的本质,也是水墨后期具有的哲学内涵。

       阈值就是:

把比已亮的作“白”为“阳”,

把比已暗的作“黑”当“阴”。

 

       黑白的分界:50%灰度,阈值128。

 

128<50%的灰度→白

128>50%的灰度→黑

 

       用阈值可以改变黑场、白场的光子布列。

 

<128 黑面积减少,白增加

>128白面积变小,黑增加

 

       然而在PHOTOSHOP转换色彩中,用阈值很难达到水墨后期所要的黑白比。



 

 

       光粒子在阈值中是平移、压缩、弯曲、隐匿的形态。

       直接色彩转阈值,或转黑后再阈值处理,实际是对场间所有粒子间距作了堆栈压缩,让白的更白,黑的更黑。因此,只看到了黑与白的粒子,其他作为扮演间距的灰场粒子被隐蔽,形成极黑与极白对立。

       没有了灰场,就没有了明暗过渡层次。与水墨要求,相差甚远。

       在二维图像中黑场与白场表示光量大小和强弱,在拍摄中是曝光不足与过度的表现,以纯黑、纯白来显示。在RGB值里,黑白场不是真正意义绝对的黑与白,场变化是减少过渡间距,获得更丰富的灰过渡。

       由于没有中间距的灰,阈值场变得如薄纸没有厚度,减淡不能减黑,增黑,白不能变黑。

       USM滤镜算法正是利用了这种特性,让黑粒子锐利。在人像肤质感处理中经常使用。

       想从阈值上来处理水墨效果,几乎是条死路!

       但也有走通时候,说明存在着一条神秘通道。

 

       了解不同品牌相机电路结构,去寻找工程师们对光子的控制设计,探寻他们对光的想法。

       后期处理软件算法,又是另一些设计师的思想。各家之长,视点与角度都不同,异曲同工,都在尽最大努力还原光场形态。

       所有思想设计都交汇于光量子场态。这是数码影像技术的原点。

       “道无终始,物有死生,不恃其成。一虚一满,不位乎其形。年不可举,时不可止。消息盈虚,终则有始。是所以语大义之方,论万物之理也。物之生地,若骤若驰。无动而不变,无时而不移。何为乎,何不为乎?夫固将自化。”

        哲学与物理都揭示了光场是可以实现重构。RWA方式实现了信息分布跟踪,通过计算处理,是可以获得某些深度目标图像。

       CT扫描又称断层切片,有矩阵、选代、反投影、傅立叶等算法。PHOTOSHOP有边界边缘、矩阵、相系值、相阵、场阵等等。

 

      (2)要走通阈值这条路,唯一办法是从算法原理中寻求更好思路。

 

       PS阈值算法:

       先将图像转成灰度图像,然后根据给定的阈值,大于该阈值的像素赋值为1,小于该阈值的赋值为0.

ifx>T, x=1;

ifx<T, x=0;

 

       反相图像(减法)

 

Image_new=1-Image_old;

 

 

       黑白调整

       转黑白,是通过对红、黄、绿、青、蓝和洋红等6种颜色的比例调节来完成的。能更精细地将彩色图片转换为高质量的黑白照片。

 算法:

gray=(max - mid) * ratio_max + (mid - min) * ratio_max_mid + min

 

公式中:gray为像素灰度值。

max、mid和min分别为图像像素R、G、B分量颜色的最大值、中间值和最小值。

ratio_max为max所代表的分量颜色(单色)比率。

ratio_max_mid则为max与mid两种分量颜色所形成的复色比率。

 

默认的单色及复色比率为:

Color_Ratio(1)=0.4;     %%%% Red

Color_Ratio(2)=0.6;     %%%% Yellow

Color_Ratio(3)=0.4;     %%%% Green

Color_Ratio(4)=0.6;     %%%% Cyan

Color_Ratio(5)=0.2;     %%%% Blue

Color_Ratio(6)=0.8;     %%%% Magenta

 

Program:

%%%%%  程序实现图像的黑白算法

 

clc;

clear all;

close all;

Image=imread('9.jpg');

Image=double(Image);

R=Image(:,:,1);

G=Image(:,:,2);

B=Image(:,:,3);

[row, col] = size(R);

Gray_img(1:row,1:col)=0;

Sum_rgb=R+G+B;

 

%%%% 各种颜色的默认比率

Color_Ratio(1:6)=0;

Color_Ratio(1)=0.4;     %%%% Red

Color_Ratio(2)=0.6;     %%%% Yellow

Color_Ratio(3)=0.4;     %%%% Green

Color_Ratio(4)=0.6;     %%%% Cyan

Color_Ratio(5)=0.2;     %%%% Blue

Color_Ratio(6)=0.8;     %%%% Magenta

for i=1:row

for j=1:col

       r=R(i,j);

       g=G(i,j);

       b=B(i,j);

       Max _ value=max(r,max(g,b));

       Min _value=min(r,min(g,b));

       Mid _value=Sum _rgb(i,j)-Max _value-Min _value;

       if(Min _value==r)

       Index=0;

       elseif(Min _value==g)

       Index=2;

       Else

       Index=4;

       End

       Ratio _max _mid=Color _Ratio(mod(Index+3,6)+1);
           if(Max _value==r)

       Index=1;

       elseif(Max _value==g)

       Index=3;

       Else

       Index=5;

       end

       ratio _max=Color _Ratio(Index);

       Temp=(Max _value-Mid_ value)*ratio _max+(Mid _value-Min_ value)...

       *ratio_max_mid+Min_value;

       Gray _img(i,j)=(Max _value-Mid _value)*ratio _max+(Mid _value-Min_value)...

       *ratio _max _mid+Min_ value;

end

end

imshow(Image/255);

figure,imshow(Gray_img/255);

 

       滤色模式:

       作用结果和正片叠底刚好相反,它是将两个颜色的互补色的像素值相乘,然后除以255得到的最终色的像素值。

       通常执行滤色模式后的颜色都较浅。任何颜色和黑色执行滤色,原色不受影响;任何颜色和白色执行滤色得到的是白色;而与其他颜色执行滤色会产生漂白的效果。

 

       Screen 滤色

C=1-(1-A)*(1-B)

1-C=(1-A)*(1-B)

 

       该模式和上一个模式刚好相反,上下层像素的标准色彩值反相后相乘后输出,输出结果比两者的像素值都将要亮(就好像两台投影机分别对其中一个图层进行投影后,然后投射到同一个屏幕上)。

       从第二个公式中我们可以看出,如果两个图层反相后,采用Multiply模式混合,则将和对这两个图层采用 Screen模式混合后反相的结果完全一样。

 

       亮度调整

 

       位图的亮度调整有多种计算方法,效果并不完全相同,在颜色的表示方法中, HSL(L)表示法就是:色相(hue)、饱和度(saturation)、亮度(lightness),改变其中的L值就可以调整图象的亮度,但效果显得比较生硬。

PhotoShop中采用的就是另外一种方法就是把图象每个点颜色的RGB分量分别加上亮度调整值,这种效果相对比较柔和。

 

       对比度调整

 

       调整对比度也是图片处理中经常用到的,使用的对比度调整算法基本都相同:

128 + (Value - 128) * nPercent /100

由RGB颜色分量 Value 和对比度调整数值计算新的颜色分量值,计算比较简单。

       PhotoShop中稍有不同的是,基准值并不是采用128而是使用了图片的亮度平均值,所以要实现PhotoShop中对比度调整的效果就要添加一步亮度直方图的计算。

 

       去色效果

 

       去色就是把彩色图片变为灰度图灰度图实际上保留的是图片的亮度。

 

Gray = 0.3*R + 0.59*G + 0.11*B

 

       PhotoShop采用了HSL(L)算法,将所有象素点的饱和度调整到0,就实现了灰度图的效果

 

       叠加模式:

 

       保留底色明暗变化,用“正片叠底”或“滤色”模式,颜色叠加,但保留底色的高光和阴影部分。

       原色不被取代,用新图色混合来实现原图的亮和暗。

       使原图像的饱和度、对比度提高,增加鲜亮度。

  

       Overlay 叠加

B<=0.5:c=2*a*b< p=''>

B>0.5:C=1-2*(1-A)*(1-B)

 

       依据下层色彩值的不同,该模式可能是Multiply,也可能是Screen模式。

       上层决定了下层中间色调偏移的强度。如果上层为50%灰,则结果将完全为下层像素的值。

       如果上层比50%灰暗,则下层的中间色调的将向暗地方偏移,如果上层比50%灰亮,则下层的中间色调的将向亮地方偏移。

        对于上层比50%灰暗,下层中间色调以下的色带变窄(原来为0~2*0.4*0.5,现在为0~2*0.3*0.5),中间色调以上的色带变宽(原来为2*0.4*0.5~1,现在为2*0.3*0.5~1)。反之亦然。

 

       场复原算法:

from skimage.morphology import disk

from skimage.filters import threshold_otsu, rank

 

from skimage.util import img_as_ubyte

img = img_as_ubyte(data.page())

 

radius = 15

selem = disk(radius)

 

local_otsu = rank.otsu(img, selem)

threshold_global_otsu = threshold_otsu(img)

global_otsu = img >= threshold_global_otsu

 

fig, axes = plt.subplots(2, 2, figsize=(8, 5), sharex=True,sharey=True,

       subplot_kw={'adjustable': 'box-forced'})

ax = axes.ravel()

plt.tight_layout()

 

fig.colorbar(ax[0].imshow(img, cmap=pltNaN.gray),

ax=ax[0], orientation='horizontal')

ax[0].set_title('Original')

ax[0].axis('off')

 

fig.colorbar(ax[1].imshow(local_otsu, cmap=pltNaN.gray),

ax=ax[1], orientation='horizontal')

ax[1].set_title('Local Otsu (radius=%d)' % radius)

ax[1].axis('off')

 

ax[2].imshow(img >= local_otsu, cmap=pltNaN.gray)

ax[2].set_title('Original >= Local Otsu' % threshold_global_otsu)

ax[2].axis('off')

 

ax[3].imshow(global_otsu, cmap=pltNaN.gray)

ax[3].set_title('Global Otsu (threshold = %d)' %threshold_global_otsu)

ax[3].axis('off')

 

plt.show(   )

 

 

       彩色图像每个像素用3个字节表示,每个字节分别对应着R、G、B分量的亮度值,转换后的黑白图像用一个像素来表示灰度值,它的值在0到255间,数值越大该点越亮,反之,越暗。

 

       边界简单模型:

 



 

       查找边缘:

 


 

 

       上述算法模型受下面几种因素制约:

       (1)有限场景深度带来的聚焦模糊,

       (2)非零半径光源产生阴影带来的半阴影模糊,

       (3)光滑体边缘的阴影,

       (4)物体边缘局部镜面反射、衍射灰雾。

 

       从摄影术语上讲,物体受光产生的阴影、半阴影,光圈虚化的轮廓模糊,局域或曝光过度、衍射灰雾,都是影响阈值处理效果的因素。

       这些不利因素,正是水墨后期处理要找的突破点。

 

三、没有思想,水墨摄影也走不远

 

       思想是我们看世界的方法,是哲学指导的方法。中国的哲学不仅是思想的哲学,是文化的哲学,也是生活精髓的哲学。

       我们祖先以哲学建立了非常完美色彩思想,是光“场”的体系。

       “青红皀白”是常用成语,是中国古人的色彩思想。为我们开启了水墨后期大门。

 


 

 

       在体系中“青”与“红”是反色、对比色,在光场“青”与“红”是正与负的关系;“皀”为黑的别称是“白”的反色、对比色,在光场“黑”与“白”也是正与负的关系;

       “红”与“白”同样是对立,红是青的负场相,白是青色(反相红)去色的灰场;青与皀是有色与无色的对立,皀属是负灰场的极值化结果。

       “青红皀白”即体现了从正场——负场——灰场——极场的场间转换。

       阈值是他们是对立统一的形式。这就是“道”之所在,哲学之所在。

       古代色彩思想,实实在在地指明了水墨后期处理方向。

 


 

 

       “青红皀白”即是阈值场态转化过程,也是我们建立“光场法处理”的哲学指导。

        前面算法体会里,阈值是建立在灰场上的黑白对比。所以,从原色——调青——反色——再转灰是必然程序。但是以灰雾、曝光、明暗、反射、模糊等因素影响,又决定了阈值处理最终形状结果。

        按光量子场理论,光子有隐藏、移位、交织等属性,通过对灰雾、曝光、明暗、反射、模糊的处理,可以调整场相光子排列,也就改善了阈值图像,从而获得符合处理设想的结果。

        因此,不断在灰场与阈值间穿梭调整,就是阈值算法水墨后期处理前进通道。

 

        场处理是以二维度模拟三维度,计算量特别巨大,特别是负相场空间就是个魔界,在量子计算机没有出来之前,去触摸就是与死神共舞,死机、崩溃、烧板是常态,稍有不周,前功尽弃。

        简化阈值算法处理方法才是出路。

 

       场法水墨后期对比:

 


 

 


 

 


 

 


 

 


 

 

 


 

 

小结:

       (1) 二维负相场的切片,是对光场空间重新排列与组合选择,能获得简单抽象如画的图像。这是画意摄影后期新方法。

       (2)场转换与场间调整,是阈值算法处理水墨写意后期唯有途径。

       (3)阈值图像不是对摄影真实的背离,而是真实背后的真相重现。

       (4)大道至简,当智慧够了,摄影方法就简单了。什么事情都有境界,一点心得,一日修行的积累,也是境界。每当无路可走时,哲学就是方向。

 

(下集:介绍光场法后期处理方法实践经验。)

 

The  Edge ——John stanford (背景音乐:《边界》—— 约翰 · 斯坦福)





此作品来自于活动 照片背后的技巧教程分享

作者:老亿

《看 破 界 (上)(写意水墨摄影新方法探究笔记)》


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