影视后期制作 数字影像的原理

      影像是合成处理的基本元素。在现实生活中，它可以指事物在人眼中的表象，也用来指照片等具体化的图家。其基本特点是平面化的，是立体的由三度空间的世界投射到一个二度空间的平面上的结果。我们用于数字合成的图像，一般有三种来源：利用摄影机及照相机实际拍摄得到的画面；人工绘制的画面；由经过计算机图学计算所生成的画面（Computer Generated Images，简称CGI），一般是3D计算机动画软件产生的。CGI和人工绘制的数字画面，本身就存在计算机中，无需数字化的过程，而其它图像的来源都必须经过数字化，才能被计算机所认识，进而用于合成。这种数字化一般有两种方式：扫描，可以利用一般常见的扫描机来扫描照片及绘画等，或利用专门的胶片扫描机将电影胶片扫描到计算机中；另一种是影片撷取，一般是利用影片撷取卡将摄影机或是录像带上的画面与声音的模拟讯号撷取到计算机中。

       在现实中我们无法把事物划分为最小单位，但在计算机中则必须定义组成图片影像的最小单位，否则计算机就无法记录及计算。图像的构成单位称为图素（Pixel），每一个图素是该图像的基本单位，而每一个图素都有其颜色的表示数值（RGB）。

       当图素单位定义得足够细超过肉眼能够辨识的能力，我们就不会再看到单独的图素，而只会看到整体的图像。将图像划分为多少的图素，也就是画面的分辨率，是数字影像质量好坏的重要参考依据，划分越细，当然画面的质量越好，但其档案量越大，处理所需的计算量也越大。所以分辨率并非越大越好，而应该根据实际用途的需要来做取舍。在影片制作的领域中，常看到的分辨率如下：

用途分辨率单张未压缩档案量

网络视讯影片240 X 180120 KB

VCD 352 X 240240 KB

PAL & NTSC768 X 5761.2 MB

35 mm 电影影片2048 X 15369 MB

70 mm 电影影片4048 X 307236 MB

      当我们把图像画分为图素后，接踵而来的问题就是如何表示图素的色彩。从色彩学的原理可以知道，人们能感受到的颜色，基本上可用红（R）、绿（G）、蓝（B）三种色彩按照一定比例混合而得。因此可采用RGB色彩系统来表示颜色，以红、蓝、绿作为基本颜色，即三原色。1表示某种原色在其中达到最大的强度，而0表示该原色在其中完全没有。从0到1之间的中间值表示其在最大强度的百分比。

      用一个小数来表示原色的强度虽然很准确，但给计算机的储存和计算带来很大的困扰，因为计算机进行整数计算远比小数来得快。所以人们希望用整数来表示颜色，通用的办法就是不用1，而是用一个比较大的整数来表示最下的强度，中间的小数也按比例放大。我们通常把这个数值定为255，因为它刚好是八次方的二进制制数所能表示的最大整数，这样每种原色用八次方的二进制法来记录，而每个图素就需要24位，这时图像的色彩值就被称为8Bit，由于每种原色有256级的强度，因此总共可以表示256*256*25*=16777216种。通常情况下这么多的颜色已经够用了，可以非常逼真地表现出自然界丰富的色彩，但在高质量的电影制作中这么多的色彩变化还是不够细腻，同时还有一个更严重的问题，由于各种数字运算的结果经常需要取得整数的近似值，会导致失去一些精度，所以图像的操作次数一多，画面色彩层次损失就很大，色彩的细腻变化就会失真，这时就得采用更大的色彩深度，比如10位，12位甚至16位。