Adobe DNG颜色标准
DNG格式介绍
- RAW文件：几乎是未经过处理而直接从CCD或CMOS上得到的光源信号转化为数字信号的原始数据，不同厂商的RAW文件有不同的后缀。
优点：能够方便消费者后期使用图像处理软件手动调整参数来达到期望效果。
缺点：需使用厂商提供的图像处理软件来预览。 - DNG(Digital Negative)格式：是Adobe公司开发的一种用于数码相机生成的原始数据文件的公共存档格式，解决了不同型号相机的原始数据文件之间缺乏开放式标准的问题, 统一不同厂商的RAW格式，从而有助于确保用户访问文件。不光Adobe的软件可以打开，很多电脑、手机上的第三方软件，都可以预览这种格式。
TIFF(Tag Image File Format)格式：一个灵活适应性强的文件格式，通过在文件标头中使用“标签(Tag)”，它能够允许多种相机配置内嵌在一个DNG文件中，处理多幅图像和数据。
DNG格式是在TIFF6.0的基础上扩展出来的，所以DNG必须符合TIFF6.0的所有规则。所使用的tag基本上都定义在TIFF(Tag Image File Format)或者TIFF/EP中。 在DNG Sepcification中只是定义或者建议了数据的组织方式，颜色空间的转换等等。 - DNG数据格式：DNG图像文件由图像文件头Image File Header(IFH), 图像文件目录Image File Directory(IFD), 目录项Directory Entry(DE)组成。
DNG Tags
DNG涉及的四种相机配置文件，使用Lightroom Adobe Camera Raw解析DNG图片时，有对应的文件增强画质：
- Color Profiles：将相机CFA sensor端的颜色转换到不同光源下CIE XYZ值
- Noise Profiles：衡量不同sensor的噪声特性
- Green-to-green imbalance：可以内嵌BayerGreenSpit DNG tag
- Lens corrections：支持几何畸变、横向色差和渐晕
相机配置文件中和颜色空间转换相关的Tags：
- CalibrationIlluminant1、 CalibrationIlluminant2：两组校准光源，分别为D65(高色温)和A(低色温)
- Colormatrix1、ColorMatrix2：两组n×3转换矩阵，在两组校准光源下将 XYZ 值转换为参考相机颜色空间值，其中n为通道数量。
- CameraCalibration1、 CameraCalibration2 ：两组n×n转换矩阵，在两组校准光源下将参考相机颜色空间值转换为特定相机空间值。
- ForwardMatrix1、ForwardMatrix2：两组3×n矩阵，代表将白平衡相机颜色空间映射到 XYZ D50 颜色空间。
- AnalogBalance：n×n的对角矩阵，定义应用于原始数据的白平衡增益，Adobe推荐使用模拟而不是数字增益。
- AsShotNeutral：指定相机RAW的RGB空间上，拍摄时选定的白平衡白点，维度n×1。
- AsShotWhiteXY(2)：指定拍摄时选定的白平衡，为色品图上的x-y 色度坐标。
DNG颜色标准
DNG标准要求将camera RAW数据转换到CIE XYZ(D50)空间，成为通用的标准数据。为了完成颜色空间的转换，需根据相机拍摄时的白平衡白点，转换为CIE XYZ(D50)颜色空间的白点。
相关定义：
- CM ：由两组校准光源下的ColorMatrix1, ColorMatrix2内插得到的n×3矩阵，将校准光源下的XYZ值转换为参考相机颜色空间值。
- CC ：由两组校准光源下的CameraCalibration1, CameraCalibration2内插得到的n×n矩阵，将参考相机颜色空间转换为特定相机空间。
- AB：AnalogBalance定义的n×n对角矩阵，应用于原始数据的模拟白平衡增益。
- FM：由两组校准光源下的ForwardMatrix1, ForwardMatrix2内插得到的3×n矩阵，将白平衡相机颜色空间映射到XYZ D50颜色空间。
- CameraNeutral=AsShotNeutral：相机RAW的RGB空间上，拍摄时使用的白平衡白点，n×1 (n ：颜色通道数量)
颜色空间转换过程：
CIE XYZ到camera颜色空间转换：
XYZtoCamera = AB * CC * CMCamera到CIE XYZ (D50)颜色空间转换：
CameraToXYZ_D50 = FM * D * Inverse(AB * CC)其中ReferenceNeutral=Inverse(AB*CC)*CameraNeutral 代表参考白点
D=invert(AsDiagnalMatrix(ReferenceNeutral))
CameraToXYZ_D50：即sRGB2XYZ，是以D50为参考白点的转换矩阵
XYZtoCamera：即XYZ2sRGB，是以D65为参考白点的转换矩阵
在解析拍摄的DNG图片时，需完成camera RAW数据到CIE XYZ(D50)空间的转换。思路是根据相机拍摄时的白平衡白点，转换为CIE XYZ(D50)颜色空间的白点。具体计算过程为:
- 初始XYZ空间白点未知，先假定一个XYZ空间白点，色品图坐标(x,y)，由两组校准光源的色品图坐标(x1,y1) (x2,y2)确定CC,CM在两组光源之间的插值系数，内插得到CC,CM
- 根据CC,CM，得到XYZtoCamera
XYZtoCamera = AB * CC * CM，CameraToXYZ=inverse(XYZtoCamera) - 已知相机拍摄时白平衡白点CameraNeutral，得到XYZ空间新白点XYZnew
XYZnew = CameraToXYZ* CameraNeutral - 判断(xnew,ynew)到(x,y)的距离，大于门限值用(xnew, ynew)代替(x,y)继续进行①~④迭代；小于门限值，认为(xnew,ynew)是XYZNeutral，停止迭代。根据XYZNeutral，内插得到FM
- 根据CC,CM,FM，得到CameraToXYZ_D50
CameraToXYZ_D50 = FM * D * Inverse(AB * CC)
更多内容参见：Adobe Digital Negative (DNG) Specification 1.6.0.0
(https://helpx.adobe.com/content/dam/help/en/photoshop/pdf/dng_spec_1_6_0_0.pdf)
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