无限扩展动态范围:全面解读HDR
近来,网上热炒一个概念,就是HDR摄影,所谓HDR,是英文High-Dynamic Range的缩写,意为高动态范围
  这是一幅所谓的HDR照片,与常见的照片不同,在呈现了教堂室内的细节的同时,射入强
烈阳光的窗口并没有形成一个惨白的光洞,连玻璃上的彩花纹都清晰可辨,呈现非常大的动态范围
  关于HDR,网上见得最多的解释是说HDR是个来自CGComputer Graphics电脑绘图)的概念,是高科技、新技术云云,事实上,HDR的概念由来已久,只不过是最近因电脑游戏图像的生成应用了HDR渲染技术而被炒热,进而引起一些摄影爱好者的兴趣,将之引入到数码照片拍摄与处理处理而已。
  关于数码照片的动态范围
  千万不要以为动态范围(Dynamic Range)是数码相机特有的一个参数,更不要认为有了CG才有了动态范围的概念,严格来说,动态范围是一个信息工程学概念,存在于任何信号采集、处理与记录过程中。如果抛开摄影的艺术价值不谈,单就其科学性而言,摄影的过程就是一个光信号采集与记录的过程,与录音机记录声音是一个道理,同样存在数据采集、数据处理、数据记录的过程。
  动态范围不能简单理解为最大信号与最小信号之间的范围,而是最大不失真信号与噪声
信号的比值。具体到数码相机而言,决定动态范围大小的环节有三个,首先是图像传感器(CCD/CMOS)采集光信号时的动态范围,表现为可记录的最亮与最暗信号间的差值范围;然后是A/D转换的动态范围,表现为进行数码采样时的数据位,8bit12bit14bit还是16bit等,数据位越高,生成数码信号的动态范围越大;最后是文件记录时的动态范围,是24bit真彩还是48bit真彩。
相片合成
  如果原始信号没有足够的动态范围,A/D转换精度再高也无济于事,而如果A/D转换精度不足,图像传感器的丰富信号还是要丢失很多。最终数码照片的动态范围是取决于三个环节中最小的那一个,由于我们最终得到的照片是经过A/D转换之后的记录,之前图像传感器本身的动态范围是多少已经无从考察,所以,A/D转换的过程对于动态范围的大小至关重要。