中国文化大学资讯传播学系毕业制作高动态域影像处理之研究第A06组.PDF

中國文化大學資訊傳播學系畢業製作 高動態域影像處理之研究 第 A06 組 指導老師：徐明景 學生：王毅群、何元元、曾志瑋、陳俊銘、盧文凱 中國文化大學資訊傳播學系畢業製作 高動態域影像處理之研究 指導老師：徐明景 學生：王毅群、何元元、曾志瑋、陳俊銘、盧文凱 摘 要 高動態域影像 （High Dymanic Range ，簡稱HDR ）之分析與調整，不論在電影攝影術或者 是照片攝影中，高動態域成像（英語：High Dynamic Range Imaging ，簡稱HDRI 或HDR ）是用 來調整原始圖像及影像的曝光動態域（即更大的亮部區與暗部區差別）的一組技術。高動態域 成像的目的，是要正確地表示一般現實中的的太陽光直射至最暗的陰影的區域範圍亮度（同時 呈現亮部的細節以及暗部細節），使其影像能夠近乎接近人眼所看見、並回傳給大腦所感知的 影像 。 高動態域影像從一開始只能由計算機生成影像，後來發現從不同曝光值的照片中產生高動 態域影像的方法。需要有多張不同曝光值的影像來進行色彩的擷取（曝光過度的影像過亮會使 影像部分細節喪失，相同影像中減少曝光則可以提高該部分的細節），主要是使畫面中所有細 節畫面都能有最好的色彩表現 。 本研究內容就是為了將目前後製軟體僅能處理的具瞬間性靜態相片延伸至具連續性的動 態影片，為影片的彩度及明度所進行調整，克服在錄影時只能選定一種曝光值，並同時使用不 同曝光值的設定錄製同一影像，將其原始的影片經由後製處理的方式，輸出具HDR 效果之影 像 ，產生與靜態圖片HDR 化後相近的輸出品質之影片 。 壹、背景動機 一般而言，連續的影像擷取（錄像）必須滿足24fps （frames per second ）之條件，亦即一秒鐘內需要 有至少24 張影像，由於人類眼睛的視覺暫留，畫面轉換速度快於 16fps 時，人類的眼睛就會讓大腦認知 其影像為連續的影像（錄像）；故此，只靠一次快門連拍3 張的包圍式曝光攝影法仍屬於瞬間的影像擷取 （拍照），並未能滿足一秒24 張的需求，輸出的影像速度將會與實際影像時間有所誤差，為了取得更接 近真實時間的影像，拍攝時必須滿足同時間、同角度多張不同曝光值的影像條件進行影像處理。 現今市面上已經有相機能針對單張影像進行HDR 化的處理，內建的HDR 防止逆光修正功能再升級， 會在使用者按下快門後自動連續擷取三張不同曝光值（-1EV 、０、+1EV ）的瞬間影像 ，再經由內建程式 自動合成一張最接近真實影像作為輸出，透過高速影像合成技術即可在單次輕按快門後拍下高度飽和、 銳利的影像擁有細膩光影與最佳曝光的照片 ，但目前相機內建的高速影像合成技術 、HDR 處理能力亦未 能針對連續的影像擷取（錄像）進行HDR 化的處理。 目前針對瞬間的影像擷取（拍照）進行HDR 處理的硬體設備或藉由高階攝影技術（包圍式曝光法）， 再經由後製軟體（如：Photoshop 、Photomatix ）技術進行HDR 化的後製處理 ，但是絕大多數方法都只能針 對單張瞬間的影像擷取 （拍照）進行HDR 化的後製處理，又或者使用連續瞬間的影像擷取 （拍照）再經 由後製處理技術進行HDR 化，並將其調整 、合併 ，但在時間軸上產生的誤差問題亦未能克服。 貳、目 的 現階段後製軟體程式能針對不同使用者的個別需求，對影像進行偏好調整（如：Photoshop 、Photomatix ）， 茲因人類視覺系統對影像真實度會依照各別使用者對影像的偏好，針對相機各別曝光值所輸出之影像進 行HDR 化的後製處理，而會造成使用者定義各別不同的後製結果 ，造成影像的輸出皆未能達到標準化色 彩校正之程序，進而產生色彩偏離現象，