薄纱眩光

介绍

眩光是指会使图像模糊（降低阴影区域的对比度）的杂散光。它是由镜头组件表面与镜头内筒之间的反射引起的。眩光是镜头光晕（图像模糊，导致阴影细节和色彩丢失）以及“鬼影”的强有力预测因素，当视野内或附近存在强光源时，眩光会降低图像质量。眩光存在于所有光学系统中，包括人眼。它是限制相机动态范围的主要因素，尤其是在使用动态范围为 120 dB 或更高的高动态范围 (HDR) 传感器时。

低眩光镜头历来以其出色的色彩表现而闻名。色彩饱和度更高，尤其是在阴影部分。低眩光或许与锐度一样，是经典徕卡和蔡司镜头享有盛誉的重要原因。

这座位于布鲁塞尔五十周年纪念公园入口附近的雕像（秋季AutoSens会议的举办地）懂得如何应对耀斑光，她会遮挡住自己的眼睛，避免阳光直射。

处理镜头光晕的方法有很多种。

• 在镜头设计中，可以通过使用高质量的镜头镀膜（多层镀膜最佳）、在镜头筒内设置挡光片以及精心设计来控制眩光。
• 在户外拍摄时，可以使用遮光罩或其他任何可以遮挡镜头表面免受阳光照射的物品来缓解这个问题。安塞尔·亚当斯使用了一种风箱式遮光罩，这种遮光罩因达特桑（日产）汽车的广告而闻名。（这里有一些背景信息。我记得亚当斯的福特车挂着“第五区”的牌照。 ）紧急情况下，他甚至用帽子遮挡阳光。
• 在摄影棚里，它是通过光源上的“挡光板”来控制的。

可以使用以下 Imatest 模块测量遮光罩眩光。

• 阶梯图使用与黑洞相邻的 Q13 或 Q14（线性）灰度图。该灰度图用于估计相机响应（针对已处理的图像）。使用原始图像始终更为可靠。
• Uniformity （以及Uniformity Interactive ）使用Imatest 5.0+中的 ISO 18844 方法 C 测量眩光。图像不能包含灰度图表（线性化信息必须来自单独的测量）。需要两张图表图像的方法 A 和 B 将在稍后添加。
• 图像统计模块对于检查空间相关的镜头光晕非常有价值，如下图所示。

一张糟糕的照片，显示了阳光造成的严重镜头光晕（最左边），以及遮挡阳光后出现的轻微光晕（靠近左边）。
佳能 EOS-20D，24-70mm f/2.8L，24mm，f/8，无遮光罩。

拍摄于科罗拉多州臭名昭著的“2007 年冬季”
（12月和1月三周内降雪量达5英尺）

Imatest眩光测试旨在预测镜头在复杂环境下产生眩光的可能性：数值越大，眩光越严重。但它并非完美无缺。它无法预测鬼影（左图中“停止”标志后方可见的鬼影）。而且，它对已处理的图像并不可靠；只有线性 RAW 格式图像才能提供可靠的测量结果。而廉价相机和手机通常无法拍摄RAW 格式图像。

测量操作相当简单，但如果不小心操作，一些陷阱可能会导致结果不准确或产生误导。为了获得最佳精度，建议进行一定程度的曝光控制——无论是手动设置还是曝光补偿。拍照手机和其他一些简易设备可能无法进行曝光控制。

遮蔽眩光是通过拍摄一个或多个位于均匀白色区域内的纯黑色区域来测量的，该白色区域远远超出图像帧（在ISO 18844中为图像宽度的 1.41 倍）。它被定义为从黑色区域（不发光）到达传感器的光量与从周围白色区域到达传感器的光量之比。

遮蔽眩光 = V = L （黑色区域）/ L （白色表面） ，其中L是传感器处的照度。

对于线性图像传感器（包括大多数非HDR传感器），这种测量方法很简单。

• 如果您可以访问传感器的线性（RAW）输出，
• 如果白色区域饱和度不足（ISO 18844 建议位深度为 8 的文件饱和度为 255 中的 225），
• 如果黑色区域中的信号足够强，远高于噪声，并且
• 如果黑色区域完全是黑色。

我们先来解决最后一个问题：如何制造一个完全漆黑的物体——黑洞（也叫光陷阱）。别担心，它比那种会把行星吞噬到核心的黑洞要环保得多。

镜头反射是眩光的主要原因。未镀膜的玻璃表面（折射率约为 1.5）会反射入射光的R = 4% = 0.04。（请记住，一块玻璃或一个镜头元件有两个表面。） 对于任意表面与光源之间的每一块玻璃表面，都会有一部分主反射光（即原始入射光的R² ）反射回图像传感器。这被称为二次反射。由于大多数镜头表面都是曲面，这部分光线会失焦，也就是说，它会使图像的一部分变得模糊。 根据Edmund Optics的说法，最佳的抗反射涂层在可见光谱范围（~400-700nm）内的反射率R ≅ 0.4% = 0.004。对于合理的入射角范围， R = 0.005 可能更实际。每次二次反射返回传感器的光强为R² = 0.000025 = 2.5* 10⁻⁵ = -92 dB (20* log₁₀ ( R² ))。二次反射次数N sec随着透镜中元件数量M （由多个元件粘合而成，每个元件有两个空气-玻璃接触面）的增加而迅速增加：1 个元件时为 1 次；2 个元件时为 6 次； 3个元件时为 15 次；4 个元件时为 28 次；5 个元件时为 45 次，以此类推。对于M个元件， M =5个分量是高品质手机摄像头的典型值； M≥12个分量是单反变焦镜头的常见值。由于杂散光并未覆盖整个图像，因此整体镜头光晕的严重程度低于二次反射次数所显示的程度。光晕会随着与明亮区域距离的增加而减弱。即使传感器动态范围远高于此，也很容易理解为什么实际相机动态范围的测量值通常限制在70-90dB左右。 由于 ISO 18844 模型无法测量由镜头反射引起的空间相关眩光，因此其在表征实际系统性能方面的价值有限。

I. 使用 Imatest Stepchart 遮蔽天花板眩光

不再推荐使用此方法。它已被ISO 18844取代，或者，
为了获得更高质量的测量结果，采用对比度分辨率双曝光法。

黑洞安装在标准阶梯图（例如柯达 Q-13 或 Q-14）旁边，用于测量相机的色调响应（像素级别与场景亮度的关系）。这有助于图像线性化，但并非万无一失，因为相机很少具有简单的伽马（指数）响应曲线（其中像素级别 = 亮度^{（伽马编码）} ）。相机处理后的文件在明亮区域通常具有非线性响应，即响应曲线有一个（类似胶片的）“肩部”——这在图像处理上是件好事，因为如果没有这个肩部，数码相机很容易出现高光过曝的情况。它们在暗部区域（比高光区域更难测量）的伽马响应通常偏离直线。

Imatest Stepchart遮蔽眩光法与 ISO 18844 [1]第 4.3.2 节中描述的 C 型测量方法非常相似，如下所述。

在Stepchart中，用于测量眩光的 gamma（图像对比度）是通过几种方法之一计算的，并且可能与图中显示的平均 gamma 值有很大不同。

无遮光层眩光计算（默认）
薄雾状眩光；暗区伽马值（旧版）	在 Imatest 3.9 之前使用。由于轻微眩光（Q=13/Q-14 图表的半光泽表面存在的问题），导致阴影对比度降低，因此精度不高。
薄纱般的眩光；来自较亮区域的伽马值	如果阴影部分存在眩光问题，效果会更好；但如果色调响应曲线存在“肩部”现象，效果则不太理想。适用于 RAW 文件。
遮光罩眩光；RAW 文件伽玛值设为 1！！！（最佳）	最好使用经过精确转换且伽玛值为 1 的拜耳RAW文件。注意偏移量，偏移量会影响测量结果。

三个额外的设置可以让黑洞与白色区域相邻。

白点是通过阶梯图像素值介于最小像素值到最大像素值范围的 0.1 到 0.6 之间的区域推断出来的，也就是说，最亮的区域（通常是非线性的，属于色调响应曲线的“肩部”）会被排除在外。白色参考值是从该区域中间的色块推断出来的。例如，假设它是色块 11。由于 Q-13/Q-14 的密度阶跃为 0.1，色块 11 比色块 1（参考白）暗 1.0 个密度单位（亮度是色块 1 的十分之一），也就是说，我们通过测量色块 11 来推断白电平：推断出的白色像素值将是色块 11 像素值的 10 倍^伽马值。由于非线性甚至高光裁剪都很常见，因此与直接测量白色区域相比，这种方法可以更准确地测量眩光。以下是修正后的眩光方程。

遮蔽眩光 = V = (黑色物体像素值/ 推断的白色表面像素值) ) ^1/gamma

组装目标

测量的典型框架

使用 Stepchart 进行分析时，将柯达 Q-13 或 Q-14 阶梯图和黑洞盒安装在一块卡纸上，卡纸的宽度大约是 Q-13 阶梯图的两倍——卡纸的尺寸并不关键。在卡纸上，Q-13 阶梯图安装位置的右侧，开一个 3/4 英寸x 1 英寸的孔。黑洞盒安装在孔的后面。Q-13 阶梯图的安装位置略微超出孔的开口。卡纸用魔术贴固定在一大块白色泡沫板上，以便于取下并安全存放。

黑洞位置详情

如果需要，可以将黑洞放置在白色区域旁边——已添加多个设置以允许这种放置方式。

测量薄雾眩光

• 按照Imatest 测试实验室的描述，均匀照亮目标，目标上各处的照度变化不应超过 ±20%。尽可能降低相机附近的周围环境光，以最大程度地减少进入“黑洞”的光线。
• 注意你使用的是遮光罩还是滤镜（例如大多数摄影师为了保护镜头而普遍使用的UV滤镜）。两者都会影响眩光。
• 将相机设置为最低可用 ISO 感光度，以最大程度地减少暗部噪点。
• 调整曝光（或曝光补偿），使白电平接近饱和（8 位文件约为 225 级），即，使其偏向过曝方向。
• RAW输出是首选，但如果响应曲线接近简单的指数曲线（伽马曲线），JPEG 格式也完全可以接受；也就是说，它的色调响应曲线并不复杂，尤其是在“色调边缘”区域。遗憾的是，我们见过一些手机摄像头完全不符合这个假设。以下是推荐的 dcraw 设置：

由于 dcraw 并不总是能正确消除图像文件中的像素（黑电平）偏移，我们经常建议将原始文件转换为DNG 格式，然后将其读入Imatest 。

• 拍摄目标的中心部分，在 Q-13 图表和“黑洞”周围留出一些白色区域。典型的构图方式如上图所示，位于“组装目标”的右侧。画面左右两侧白色目标的长度应与画面本身的长度大致相等。同样，画面上下两侧白色目标的长度也应与画面本身的长度大致相等。（从画面外部进入镜头的光线是造成镜头光晕的重要因素。）
• 运行Imatest并选择“阶梯图” 。打开图像文件。如果“自动区域检测”未选中，且图像大小与上次运行相同，系统会询问您是否要重复相同的 ROI（感兴趣区域）。如果选择“否” ，系统会提示您选择 ROI。您可以先粗略选择，之后会弹出另一个窗口供您进行精细调整。
• 完成粗略选择后，将出现如下所示的“阶梯图”输入对话框。要测量眩光，必须取消选中“自动区域检测”，并将色块数量设置为比阶梯图中色块数量多 1（本例中为 21），并且必须正确设置眩光值。对于根据上述建议解码的 RAW 图像，我们建议眩光值设置为：伽马 = 1 。

VG，左侧空洞表示空洞位于图表图像左侧白色区域附近。 这并不意味着图像已经水平翻转（镜像）。

• 点击“确定” 。此时会弹出微调框。如果暗部太暗，请点击“缩小”按钮右侧的“变亮”按钮，以便清晰查看。 “变亮”按钮在图像变亮后会变为“正常” 。有时，最大化窗口并点击“粗略”单选按钮（位于窗口左侧中间）会有帮助。

• 点击“是，继续运行 Stepchart 并计算遮蔽眩光”。

结果

第一张图显示了佳能 EOS-20D 搭配 24-70mm f/2.8L 镜头，焦距设置为 70mm，光圈设置为 f/8 时的结果。第一张图的中间偏右位置显示了云雾状眩光。

无滤镜：减少 23% 的眩光

曝光过度约 2 档光圈，使用了 UV 滤镜： 结果对过度曝光不敏感。

这些图表显示了JPEG和RAW（转TIFF）密度响应线性度的差异。EOS-20D的线性度（一条直线伽马曲线）偏差很小。

JPEG密度响应， 高光部分显示出非线性

RAW/TIFF 密度响应， 高光部分表现出良好的线性度

结果表：佳能 EOS-20D JPEG 数据
镜片	元素	团体	焦距	光圈	薄纱般的眩光	评论
佳能 24-70mm f/2.8L USM（无遮光罩；单层镀膜 UV 滤镜）	16	13	70	8	0.453%	这是一款高端变焦镜头，以其卓越的锐度而闻名。单层镀膜UV滤镜对成像效果影响显著，但对过度曝光并不敏感。使用RAW（CR2）格式图像时，加装滤镜后的眩光率为0.564%，未加装滤镜时为0.391%。结果不同，但趋势相似。
（无滤镜）					0.348%
（过曝 2 档，加滤镜）					0.464%
佳能 90mm f/2.8 TS-E（无滤镜）	6	5	90	8	0.291%	这是一款高品质的移轴镜头，镜片和镜片组数量相对较少。它拥有优美的色调和色彩表现，并且眩光现象极少。
Sigma 18-125mm f/2.5-5.6 DC（带遮光罩和多层镀膜UV滤镜）	15	14	77	8	0.293%	就这个价位来说，这支镜头非常出色。眩光控制也出奇地好。（如果你正考虑购买：它的自动对焦性能较差；手动对焦要好得多。）
佳能 28-80mm f/3.5-5/6（无滤镜）	10	9	80	8	0.634%	（1991年版）一款廉价的“套机”镜头，设计目标是降低成本。因此人们对它的期望值也不高。奇怪的是，它的白平衡偏红。
佳能 70-200mm f/4L USM（含 UV 滤镜和遮光罩）	16	13	70	8	0.396%	这是一款非常优秀的轻量级镜头。IS版本采用15组20片镜片设计，会增加眩光。
底部的表格显示了组（连接元素的集合）数量与导致眩光的反射数量之间的关系。

大部分测试结果都在意料之中。佳能90mm镜头眩光控制最好，而价格低廉的佳能28-80mm镜头眩光最严重。唯一令人惊喜的是适马18-125mm镜头的出色表现：这款镜头以其优异的性能和性价比而闻名，尽管其自动对焦性能平庸。我通常使用手动对焦模式。

局限性

对于长焦镜头而言，眩光可能被低估——尤其是在不使用遮光罩的情况下——因为长焦镜头成像的光线仅占到达前镜片的一小部分（普通镜头和广角镜头的成像比例要大得多）。如上图所示，测试目标可能不够大，无法模拟到达镜头的所有光线。如果使用遮光罩，这种误差会显著降低。

如果相机在低光照条件下的响应存在非线性，则结果可能不准确（尽管相对结果，即比较结果，仍然有效）。最稳妥的做法始终是使用RAW图像，并使用“线性”（即简单的伽马曲线）设置进行转换。您可以使用dcraw转换器将多种 RAW 格式导入Imatest 。

III. 使用 Imatest Uniformity 或 Uniformity Interactive 进行 ISO 18844 眩光（遮蔽眩光）测量

Imatest 5.0+ 的均匀性和均匀性交互式模块中已添加了ISO 18844 耀斑测量。目前，仅实现了方法 C ，该方法使用单张图像，其中暗区被视为“黑洞”（光陷阱）。

ISO 18844 图表排列方式：可以是尺寸为图像高度和宽度（H 和 W）的 1/10 的单个矩形。
或者一组沿对角线排列的圆。

Imatest 提供此测试目标的背光版本。透射式测试图应在黑暗环境中使用，并注意尽量减少反射回测试图的光线。

当前的 ISO 18844 标准存在一个相当严重的问题。在 4.3.1 节中，它给出了一个使用 sRGB 色彩空间公式对图像进行线性化（计算输出亮度值Y'sYCC ）的公式，而 sRGB 色彩空间是大多数消费级相机所使用的色彩空间。问题在于，大多数相机并非按照 sRGB（或其他任何色彩空间）标准对图像进行编码。事实上，它们很少接近标准。大多数相机应用色调响应曲线（带有“肩部”以柔化高光饱和度），而这些曲线也可能影响暗部区域的响应（暗部区域对于测量眩光/光晕至关重要），而这些暗部区域往往难以测量。
ISO 18844 光晕示例图像（模拟）。点击下载

• 第一步——通过曝光和RAW设置照亮目标，与Stepchart相同。
• 拍摄目标的中心部分，按照上图中的H和V 方向进行构图，如有必要，可对长宽比进行一些调整。
• 运行Imatest并选择“均匀性”或“交互式均匀性” 。打开图像文件。如果图像大小与上次运行相同，系统会询问您是否要重复相同的 ROI（感兴趣区域）。大多数情况下，您需要选择整个图像。
• 选择完成后，如果您单击“是” （非 快速模式），则会显示“均匀性设置”窗口，其部分内容如下所示。您可以选择不进行 ISO 18844 计算，或者使用两种线性化方法进行计算：输入伽玛值（如下左图所示）或使用色彩空间线性化（标准中要求使用，但很少正确）。伽玛值必须在单独的图像中测量。

均匀性设置窗口（部分）

• 选择“黑洞”检测方法：“自动”或“从手动阈值”。
  • 自动（推荐）：对图像应用自适应阈值处理，以确定哪些像素构成黑洞区域。与手动设置的全局阈值相比，这种方法更不容易受到渐晕的影响。
  • 手动阈值：选择此选项后，右侧字段将启用，用户可以输入 0 到 1 之间的数值。低于此阈值的线性化像素值（归一化到数据类型范围，使其介于 0 和 1 之间）将被标记为黑洞区域。
  • 选择“耀斑图”以生成图形。

结果

结果以 ISO 18844 耀斑图以及 CSV 和 JSON 输出文件的形式呈现。

ISO 18844 模拟图表均匀性结果（未包含所有对角区域）

黑洞探测难题

除了上述阈值选项（自动或手动）之外，Imatest 还使用一些其他标准来确定生成 ISO18844 光晕结果的有效区域。如果您正在测试图像，但软件似乎没有处理图像中的黑洞区域（即，该区域在输出图中显示为灰色且不显示任何测量值），则可能有以下几个原因：

黑洞区域太小：为了防止出现错误结果，我们要求通过阈值测试的区域必须具有足够大的连续面积才能有效。这涉及到从检测到的区域边缘向内侵蚀，因此，如果图像中的黑洞太小（这种情况可能发生在低分辨率相机距离目标较远时），则可能不会出现在结果中。

黑洞周围没有足够的亮区数据：ISO 18844 的方法 C 要求将黑洞区域的像素值与局部周围亮区的像素值进行比较。此外，它还会对黑洞四面（上方、左侧等）的亮区值进行平均。如果在黑洞四面的适当范围内没有有效的亮区数据，则不会进行测量。这种情况可能发生在黑洞过于靠近图像/裁剪区域的边缘或过于靠近另一个黑洞时。

IV IEEE 2020 耀斑法 A

从Imatest 25.2 版本开始，Imatest 新增了对IEEE 2020 Flare Method A的支持。该方法扩展了 ISO 18844 的眩光测量，通过增加额外的校准点，可在更大的视场范围内进行眩光测量。用户可以直接在 Imatest 中应用此方法，只需在 Flatfield 分析模块中使用 ISO 18844 Flare Method C 的计算即可。该图表 可在 Imatest 商店购买。

V 对比度分辨率双曝光法

在 2021.2 版本中，我们新增了对动态范围和图像光晕（遮蔽眩光）联合测量的支持。该测量基于对比度分辨率图表的两张图像：一张未使用遮罩，另一张使用遮罩。除了遮蔽眩光外，该方法还测量两个动态范围：一个是正常光晕（未使用遮罩）下的动态范围，另一个是低遮蔽眩光（使用遮罩）下的动态范围，并提供有关限制动态范围的具体因素的更多信息。遮罩覆盖了 86% 的较亮区域（1-12），从而显著降低了遮蔽眩光。  仅保留内部较亮和较暗的小区域。它也覆盖了图表的大部分其余部分。较暗的色块 13-20 未被遮罩。遮罩的图像（紧贴图表框架）显示在右下方。圆形开口（用于定位标记）覆盖有光学密度为 1.2 的中性密度滤光片，以最大限度地减少眩光，并且（在大多数情况下）可以实现自动区域检测。

对比度分辨率概念图

对比度分辨率光晕蒙版

方法

获取对比度分辨率图的两张图像，  两张照片曝光和构图完全相同，一张没有戴面具，一张戴了面具。

曝光— 对于线性传感器，应设置曝光（如果可能），使色块 1 中最亮的内部方块饱和，但较暗的内部方块不饱和。  待我们积累更多经验后，我们将添加对HDR（非线性）传感器的推荐。强烈建议使用手动曝光控制。 应避免使用自动曝光，因为大多数自动曝光算法往往会过度曝光蒙版图像中最亮的区域，而且过度曝光的情况通常很严重。

构图——我们通常不建议用灰阶/动态范围测试图填满整个画面。（填满画面仅适用于 SFRplus 或 eSFR ISO 等多用途测试图。）对于中高分辨率相机（≥5MP），一个好的指导原则是测试图的垂直尺寸应覆盖图像的大约一半。 由于眩光取决于最亮区域和测量区域之间的间距，因此在任何测试序列中，构图都应保持一致，以确保测量的一致性。

Imatest 会自动检测掩膜并相应地调整计算。

信号强度（由未遮罩图像中较亮色块（1-12）左侧区域计算得出）被遮罩图像中两个较小（较亮和较暗）的内部正方形的平均值所取代。噪声由这两个正方形中的一个（较亮的正方形，但顶行除外，因为顶行可能出现饱和）计算得出。除最暗区域外，大多数结果在有无遮罩的情况下都相似。由于遮罩显著降低了遮罩眩光，因此底部暗色区域（18-20）的像素对数平均值有所降低。遮罩眩光是指底部暗色区域在有无遮罩两种情况下的像素对数值之差。

结果

我们使用松下 Lumix LX-100 拍摄的图像来说明双曝光法。LX-100 是一款相对紧凑的高品质消费级相机，配备 1 英寸（线性；非 HDR）传感器和高品质徕卡变焦镜头，可以保存 RAW 文件（这对本次测量至关重要）。曝光控制设置为手动，快门速度 1/60 秒，光圈 f/8。 分析了三种类型的文件。

• 使用 LibRaw（dcraw 的替代品）将原始文件转换为 48 位彩色 TIFF 文件（位深度 = 16）。  未进行锐化或降噪处理。分析了两种伽马设置。
  1. 文件已转换为 Adobe RGB 颜色空间，编码 gamma = 1/2.2，并且
  2. 使用 gamma = 1 转换的文件（与原始图像相同）。
• JPEG（24 位 sRGB 颜色），由相机内部生成。应用了降噪和锐化（双边滤波），色调响应曲线与直线伽马曲线（像素级别与亮度成正比（编码伽马） ）截然不同。

原始图像转换为 48 位 Adobe RGB 色彩（位深度 = 16；编码伽玛值 = 1/2.2）

这种转换方法效果最佳。使用 gamma = 1（如下所述）会导致测量结果受限于位深度 = 16，其最大像素级别为^2¹⁶ - 1 = 65535，其中_log₁₀ (65535) = 4.816 = 96.3 dB。正如我们在“Gamma、音调响应曲线及相关概念 ——Gamma 编码的优势”一文中指出的，Gamma 编码（通常γ = 1/2.2 = 0.454）显著提高了有效动态范围，从而极大地改善了这些测量结果。

这种转换使用接近纯伽马曲线（γ = 1/2.2）对输入图像进行编码。如果没有眩光或噪声，响应曲线（下图中的粗灰 线）将是一条斜率为 1/2.2 的直线，从最亮到最暗的区域都保持一致。这条曲线在暗区变平表明存在眩光（以及可能的噪声基底）。

关键结果位于每幅图像上方图表的右侧（下方图像中的字体较小）：Y(patch 1, mean(18-20)) 是图块 1 的_log10 （亮度）值，也是底行暗斑块的平均值。该值受耀斑光的影响很大，这可以从上方图表中_log10信号强度曲线的平坦化看出。

不使用蒙版的Adobe RGB (48 位) 结果。
第 1 个斑块 = 0；平均 Y(第 18-20 个斑块)（底行）= -2.04（以₁₀为底的对数单位） 使用掩码的Adobe RGB (48 位) 结果。
第 1 个斑块 = -0.027；平均 Y(第 18-20 个斑块)（底行）= -3.53（以₁₀为底的对数单位）

量化薄雾眩光

由于灰度区域的密度每增加一个色块，密度增加 5 dB = 0.25 OD，因此底行（相当于色块 19）的平均密度为 18 × 5 = 90 dB = 4.5 OD，相当于色块 19 的照度相对于色块 1（左上角最亮的色块）为 0.0000316（线性单位）。对于γ−enc = 2.2 的颜色空间，这将导致P _log ( 19 ) = log ₁₀ (像素级别 ( 19 ) ⁄ p _max ) = 4.5 / γ−enc = −2.04 ，这比我们通常观察到的值要高。如果任一图像的P _log ( 19 )值较低（上述图像分别为 -2.04 和 -3.56），则我们假设相机的线性度不足以仅通过单幅图像计算眩光，因此我们需要使用下文所述的双图像方法。

测量得到的归一化照明I _n在色块n上的对数像素级别受编码伽马γ-enc 的影响。

像素级别(n) ⁄ p _max = I _n ^γ-enc for patch n , 其中p _max = 位精度的最大像素级别（8 位文件为 255；16 位文件为 65535，等等）

对于 Adobe RGB 色彩空间（此处使用）， γ-enc = 1/2.2 = 0.4545。sRGB 的值接近但不完全精确（它有一个较小的线性区域）。请注意，相机内生成的 JPEG 文件应用了各种色调响应曲线，这使得γ-enc难以确定。为了获得可靠的已知γ-enc值，您必须从 RAW 图像开始，并使用 RAW 转换程序（例如 Imatest 中使用的LibRaw ），该程序使用简单的伽马曲线，不进行任何额外的处理，例如“肩部”或色调映射。图表中显示的像素对数级别为

P _log (n) = log ₁₀ (像素级别(n) ⁄ p _max ) = γ-enc × log ₁₀ ( I _n ) ; I _n = (像素级别(n) ⁄ p _max ) ^{1/ γ-enc} = 10^( P _log (n) ⁄ γ-enc )

对于色块 1（左上角最亮的色块），我们可以假设I完全来自图表（ I _1-total = I _1-chart ），但对于色块 18-20 的平均值（即色块 19），图表的平均密度为 4.5，相对于色块 1 的水平度为 0.0000316（线性单位）（ I _19-chart = 0.0000316 I _1-chart ），我们假设I _19-total是来自图表和遮蔽眩光的照明之和。

I _19-total = I _19-VG + I _19-chart = I _19-VG + 0.0000316 I _1-chart ; I _19-VG = I _19-total - 0.0000316 I _1-total

我们不需要绝对值。我们想要测量的是相对于色块 1 的照明度（归一化）的色块 18-20 的平均值上的遮蔽眩光。为简便起见，我们称之为VG ₁₉ 。

VG ₁₉ = I _19-VG / I _1-total = I _19-total / I _1-total - 0.0000316  

VG _{19 的}计算分几个步骤进行，首先使用P _log (1)和P _log (19) ，然后以I _1-total和I _19-total作为中间计算结果。对于已知且γ-enc稳定的线性传感器，VG 19 应该是一个相当不错的数值，但我们发现它在实践中并不可靠。对于上述掩模图像，假设线性度良好且γ-enc = 1/2.2，则I _19-total远低于预期值。因此，使用两幅图像进行测量更为可靠。

双图像计算—因为相机线性度可能不是我们所期望的（正如我们在上面的示例中发现的那样），所以对遮蔽眩光的更好估计是两幅图像的VG ₁₉的差异，其中我们忽略了来自色块 19 的预期值 0.0000316。VG 19 ₌ I _19-total / I _1-total 。

VG ₁₉ （2 张图像）= VG ₁₉ （无掩膜）- VG ₁₉ （有掩膜）

= I _19-VG （无掩蔽） / I _1-总数（无掩蔽）− I _19-VG （掩蔽） / I _1-总数（掩蔽） 

如果使用手动曝光控制（为了获得良好的效果，这是必需的）， 则 I _1-total （无遮罩）≅ I _1-total （有遮罩） ，但最简单的方法是在单个图像中测量它们。

对于没有蒙版的图像，

结果差异——-2.04-(-3.53) = 1.49 _log10像素单位——是眩光遮蔽的指标，尽管它是主要测量值。由于图像编码时使用了 gamma = 1/2.2 (0.4545)（接近测量值 0.458），实际的眩光差异为 1.49×2.2 = 3.28 密度单位。请注意，底行图像块的相对平均亮度为 log10 ^-3.53 = 1/3388。

原始图像转换为 48 位颜色（位深度 = 16；线性编码：伽马 = 1）

γ = 1 的结果与 γ = 1/2.2 的结果相似（除了斜率更大：测得的 γ = 0.847），但数值不同。未使用掩膜时，平均 Y 值（第 18-20 个斑块）为 -3.86；使用掩膜后，平均 Y 值为 -5.32。两者之间的差异为 1.46 个密度单位，与 γ = 1/2.2 时的差异相似，但小于预期。根据 γ = 1/2.2 的结果，我们预期差异约为 1.46 × 2.2 = 3.2。

目前的情况似乎是， _log10 （像素级别）降至 -5 以下，即 10 ^{- 5} = 1/100,000（线性单位）。这超出了 16 位深度图像的预期范围，因为其最大像素值为 65535，也就是说，已达到 16 位深度文件的线性极限。右侧的直方图显示了蒙版图像暗部区域的像素级别。许多像素，尤其是在绿色通道中，数值为零。请注意，这是针对 16 位文件而言的，其最大级别（x 轴值）为 65535。

JPEG（24 位颜色；位深度 = 8；编码伽马值约为 1/2.2）

JPEG 文件在相机内部进行处理。处理过程包括降噪（这弥补了 48 位 Adobe RGB 转换带来的更大动态范围的不足）、锐化，以及应用色调响应曲线和伽马编码。该色调响应曲线并非直线：它在高光区域有一个明显的“肩部”，这使得图像更具“胶片感”，并有助于最大限度地减少过曝（过曝）的高光部分。

对于未加掩膜和加掩膜的JPEG图像，响应曲线在输入密度约为3时趋于平缓， _log10 （亮度）约为-2.3（10 ^{- 2.3} = 1/200）。平均Y值（图像块18-20）在未加掩膜时为-2.19，加掩膜后为-2.24。遗憾的是，双图像遮蔽眩光测量方法对8位JPEG图像无效。 :-(  16位Adobe图像（编码伽马值为2.2）效果最佳。

JPEG（24 位）无掩膜结果。
第 1 个斑块 = 0；平均 Y(第 18-20 个斑块)（底行）= -2.19（以₁₀为底的对数单位），未使用掩膜
使用掩模后为-2.24。由于8位图像的限制，测量失败。

深入探究眩光：为什么底排会反转方向

在上述图像的底部一行（第 18-20 块）中可以看到一个奇怪的异常现象：对数密度本应递减，却开始增加。为了观察深阴影，我们在图像统计中打开了一张严重过曝的蒙版图表截图（曝光时间 1 秒 vs. 2 秒）。  曝光时间1/60 秒（标称曝光时间：60倍曝光） ，然后使用“变亮”（HSL）功能显示，以显示深层阴影细节。最亮的 7 个区域已完全饱和。

如动态范围帖子中所述，并按照ISO 18844 标准测量，短距离光晕清晰可见。

最下面一行出现了一些令人惊讶但又并非完全出乎意料的现象：从第 18 块到第 20 块（由暗到暗），污渍的颜色逐渐变浅。这些污渍看起来像是第一行浅色斑块的径向对称高度模糊的复制品，红色箭头从污渍源头指向污渍本身，标示了这些复制品的位置。这种现象并不常见，不过我们在另一台相机上也观察到过。

将其与一张过曝30倍且未加遮罩、同样经过HSL提亮处理的图像进行比较很有意思。可以看到很多朦胧的眩光。

眩光简介|镜头反射| “黑洞”光陷阱| I. 阶梯图测量
二、ISO 9358 |三、ISO 18844 |伽玛建议|四、对比度分辨率双曝光法
量化天花板眩光|双图像计算