五光十色——光晕（Lens Shading）

1      概念

1.1      什么是Lens Shading

Lens Shading（光晕）有时也称Lens Vignetting（晕影）。晕影的英文“vignetting”源自法语“vignette”，最初是指书本的装饰边，后来则用于描述中间清晰而逐渐消失在边缘的照片。在摄影和光学领域内，晕影或暗角是指图像的外围部分的亮度或饱和度比中心区域低。晕影的出现通常是因为相机的光圈和镜头的限制因素等，被认为是不希望得到的和非故意的效果。

相机Lens Shading一般是由一个或多个透镜的实际尺寸造成的，后方的元件遮蔽了前方的，导致前端透镜离轴的有效入射光减少，结果是光的强度由图像中心向周围逐渐减弱。从相机成像结果来看，成像在CMOS上的图像，周围的亮度变暗（一般约为中心的50%）、色彩也有偏差（Color Shading），直接影响图像的整体效果。

上图中，左边图片四周有明显的暗角，而右边图片亮度均匀，无暗角。

1.2      什么是Color Shading

Color Shading是类似的效果，但是只发生在数字相机上。因为光线照射在Lens边缘角度很小或者不足，从而导致靠近边缘颜色发生偏差，如下图所示。

上图中左边图片，四周有严重的色偏，中心色彩正常，而右边图片为正常的图片，照片整体色彩正常。

1.3      Lens Shading Correction

Lens Shading Correction（简称LSC），从英文直译为镜头阴影校正，即可理解为亮度均匀性校正。我们可以通过LSC校正，使得图像亮度均匀性达到我们想要的标准。通常进行LSC校正时，也会进行色彩均匀性调整，解决图像周边偏色的问题。

2      Lens Shading测试

2.1      客观测试方法

主要通过Imatest对拍摄的图像进行验证。测试步骤如下：

步骤1：使相机镜头正对均匀光源（光源为D65、C光、A光）的发光面，使发光面正好充满预览界面，然后用散光片紧盖住lens，待画面稳定后拍照；

步骤2：使用Imatest软件分析亮度与颜色的均一性值；打开打开Imatest软件，点击 Light Falloff 选取拍摄的图片（尽可能覆盖整张图），在弹出的对话框如下图所示，设置colorshading中按要求选择R/G，B/G，R/B等选项；勾选Display color uniformity profile；Corner and side regions选择5%，其他保持参数默认，直接按 OK 保存测试结果。

客观测试指标见下表：

测试结果分析：

上图中， Max表示中心区亮度值，Corners中worst表示最差的一个角与中心的亮度比，mean表示四角区域与中心的亮度比；Sides中mean表示边缘与中心区的亮度比。比值越大，越不容易出现明显暗角，边角区域的成像质量就越高。通常我们看worst百分比的值。

得出R/G shading值，通常看max和min值，最大值和最小值控制在0.9-1.1之间。Color sharding（B/G，B/R等）分析同上（imatest3.8版本可以分别生成3个值）。

    上图显示沿着以下几条线：UL-LR(左上—右下)，LL-UR(左下—右上)，Top-Bottom(垂直的顶—底)和Left-Right(水平的左 - 右)，R/G/B/Y的曲线变化。理想的结果是四条曲线合并为一条重合的直线，曲线的摆幅越大说明色彩均匀性越差，主观看起来会有色斑与色偏。

2.2      主观测试方法

Lens Shading主观测试通常拍摄一些色彩单一的景物，如天花板、地板、墙面、天空等。因为这些场景色彩比较单一，光线相对比较均匀，当出现Lens Shading或Color Shading时，很容易观察，如下图所示：

不同场景的Lens Shading现象（从左到右分别为地面、天空、墙面）。

3      Artificial Vignetting

Artificial Vignetting（人工暗角）：有时因为创意风格需要而被刻意加入Vignetting，以引起对图像中心区的注意。有些摄影师也会故意选择能产生晕影的镜头或者特别的滤镜或者后处理来添加暗角，以突出中心主题。下图为刻意加入晕影到图像内以衬托中心的主体。