(一)定义

是指光学上透镜无法将各种波长的色光都聚集在同一点上的现象。他的产生是因为透镜对不同波长的色光有不同的折射率。一般出现在图像的高对比区域,以紫边为主,南边,绿边,青边,红边,黄边也很常见。

(二)分类

1. 轴向色差

轴向色差

由于传感器对绿色敏感,通常以绿色平面作为基准。聚焦后,绿色光束经过透镜,形成了一个绿色的点,而红色和蓝色在sensor上形成了一个弥散圆。右侧是轴向色差的效果图,理想中应该是黑色的图上一个个白点,实际效果是白点周围包裹着一层紫边

特点

  1. 色差颜色随着焦点的移动而变化的时候(手动调整聚焦位置),我们认为出现了纵向色差,举个例子,焦点在前面会偏紫,焦点在后面会偏绿,就是纵向色差
  2. 缩小光圈可以抑制纵向色差(因为缩小光圈可以缩小弥散圆)
  3. 如果在画面中央出现,也可以认为是纵向色差,因为横向一般边缘更加严重,纵向色差的分布均匀的分布在整张图像内

2. 横向色差

横向色差

大部分场景都是横向色差。不同波长的光经过透镜折射后,落在sensor横向上的不同位置上。从右侧的图可以看出,中心的色差很小,边缘的色差很大,由内而外,色差的颜色依次以红黄蓝的顺序变化。

特点

  1. 拍摄一个物体的时候,在物体的一侧出现紫边,在另外一侧出现另外一种颜色,如绿边
  2. 从图像中心到边缘,横向色差会变得越来越严重
  3. 调节光圈无法减弱紫边

小疑问

出现横向色差,一般一侧是紫边或红边,另外一侧是绿边,而且绿色占比也比紫色多,为什么称作紫边?

  1. 一般一副图像中绿色出现的概率远远大于紫色,紫色就显得很突兀,尤其是出现在高对比区域,就更加明显了
  2. 绿边一般出现在远离图像中心的那一侧,紫边一般会出现在靠近图像中心的那一侧,也更容易被发现

(三)矫正方法

全局矫正

主要对横向色差进行矫正,横向色差实际上是一种径向上的变形,距离图像中心越远,变形程度越大,通常我们需要将蓝色通道向外扩展,将红色通道向内收缩。

Global CAC 是以 G 平面为基 准,对 RB 平面进行缩放,使得 3 通道像高基本一致,而 RB 平面的缩放方向由标定得到。

全局CAC矫正

对于任何镜头,其 R/B 分量相对于 G 分量的像高偏差(offset)与其对应到画面中 心距离(dist)的函数是确定的,offset 和 dist 的示意图如下图所示。

从经验上来看,offset 和 dist 之间的关系可以表示为一个 2 次多项式:

offset = f(dist) = A + B *dist + C * dist^2

因此对于 CAC 标定算法来说,目标便是找到可以描述这个多项式的 A、B、C 的 值。

注意

横向色差矫正强度较强的时候,可能会在纹理细节比较丰富的地方引入错误的颜色表现,是要适当的减少横向色差矫正强度。

局部矫正

首先通过像素点的梯度信息和色差信息,来判断其是否属于边缘区域,然后根据其是否是不正常的颜色(紫色为主),来判断是否要对它在颜色上进行校正

注意

  1. 容易对边缘进行误判,比如说原本就是红白的边缘,校正成了灰色(降低了饱和度),最后成了红灰白的效果。
  1. 在紫边很宽的时候,CAC 容易引入锯齿问题和紫色块和蓝色块噪声跳动问题。 其中,锯齿问题是因为紫边太宽导致部分紫边去除,部分紫边残留而形成锯齿。紫色块和蓝色块噪声跳动问题是因为 CAC 调试太强,导致紫色块和蓝色块的部分颜色去 除,部分没有去除而形成噪声跳动

(四)HDR下的紫边矫正

HDR模式下紫边很严重,可能是由于线性模式的灯管过曝,掩盖了部分紫边现象,而HDR模式下过曝的区域更少,更容易出现紫边。

下面是应用不同的CAC参数对比的效果图,左上是关闭CAC,右上是默认参数CAC, 左下是用长帧RAW图标定的, 右下是短帧RAW图标定得到的CAC参数。

默认参数改善很小,短帧RAW图标定出来的参数改善很大,紫边几乎都去除了。因此这个紫边标定还是很有必要的。

另外对比了开关紫边矫正的清晰度,没有出现明显下降,可以忽略不计。