数字图像入门 图像的动态范围
夏昆冈 于 2011.12.17 23:21:06 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:10.00/50

颜色最暗到最亮的范围,被称为动态范围,光线的明暗变化在这个范围内实现,范围越大,变化层次越多,即层次感越强,对细节的描述能力也就越强。单纯的说数字图像的动态范围概念,比较好理解,但动态范围如果作为相机成像质量判断时,则容易产生误解,本篇尝试来讲解图像的动态范围。

我们接触到最多的数字图像是24位[bit]的,它分别将红绿蓝三原色做了8位的量化,然后三原色组合可以产生最多8位X3种值,即16777216种颜色,但颜色不等于亮度,不同的颜色值可能对应一个亮度值,因此图像的明暗变化层次要小于颜色的变化,动态范围是一个与亮度相关的概念。为了举例方便,我们在文中使用的是8位的灰度图像。

这是一组对比,左侧图像拉出了一个0-255的渐变,右侧的则为21-220,可以这么简单理解,左侧图像动态范围为256,而右侧则为200。左侧图像对明暗变化的描绘更加丰富,记录了更多的亮部和暗部细节。是不是可以记录更大的范围呢?答案是否,8位的灰度图像,最大的动态范围为256,图像的实际记录范围不会超过其极限值,理想状况是无限接近或极限值,左侧的图像的动态范围与理论最大动态范围相等。这里出现了两个“动态范围”,一个是数字图像的理论最大动态范围,一个是数字图像记录后实际产生的动态范围。

24位和48位图像,哪种动态范围更大?这个问题中的“动态范围”指的是理论最大动态范围,而“这张图动态真大”,这种说法中包含的“动态”或者“动态范围”指的是照片记录后实际产生的动态范围。

有这么一个场景,使用相机拍摄得到了一张照片,效果比较理想,有着明晰柔和的光影变化。我们假设这是标准化的照片,用于参考对比。

但也可能因为相机硬件的不足或者拍摄参数设置不当,得到另外的结果。这两张照片明显的亮的地方不够亮,暗的地方不够暗,中间层层次变化少,导致了灰蒙蒙的效果,这种结果在实际拍摄中经常遇到。

还有一种情况就是亮的地方太亮,有溢出,暗部则出现死黑,它虽然看上去会明暗反差更大,这也是以牺牲中间层为代价的结果,浅灰到深灰的变化层次变少了。

这几张图片表现了相机对光线明暗变化的记录能力,不同的相机对光阴明暗的记录能力不一样,这就是相机记录能力的动态范围的差异。又叫光学动态范围,动态越大的纪录能力,其宽容度就越好,画面就越难以出现死黑或者溢出的问题。

制造商=SONY;型号=NEX-5N;焦距=16毫米;日期=2011.09.29 16:38:56;光圈=F8.0;测光模式=模式;感光度=ISO100;曝光补偿=-0.3EV;曝光时间=1/160秒;曝光程序=光圈优先

相比人眼,最先进的感光器也无法象人眼那样描述光影的变化,换句话说就是人眼“动态范围”更大,在光差较大的场景中,拍出来的照片往往会不是高光溢出就是暗部死黑,难得完美,于是产生了一种叫做HDR的合成技术。

HDR即高动态范围[High-Dynamic Range],它采用多次曝光技术,分别记录高光、中间层、暗部的细节,然后合成一张照片,这样合成的照片能表现出更加丰富的明暗变化来。而此时的高动态,是指的记录后实际产生的动态范围。

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发表于2019.02.12 19:46:34
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你可以理解为机器一次照了多张照片 几张照片中有的是高光部分优先 暗部细节差 有的相反 把几张照片中表现好的部分进行合成最后输出一张高光暗部表现都好的照片 这就是hdr 没有压缩
发表于2017.08.20 21:31:53
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动态压缩就是因为硬件或者环境不适合较大幅度的响度变化而进行压缩

HDR好像也是把较大的亮度变化缩小到屏幕可以展示的范围内,避免兼顾不过曝而导致暗部显示不出细节,或者照顾暗部导致亮部过曝……

之前我是这么理解的嘿嘿
发表于2017.08.20 21:17:08
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hdr是合成技术 音频用这种技术干嘛? 要硬说的话 录音师和EQ的作用类似于这个hdr吧。。。也只是类似。。。
发表于2017.08.20 09:41:36
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有的手机带有HDR功能,貌似可以把比较暗的地方亮度调高,亮的地方防止过曝……应该类似于音频中的压缩动态吧……但又不完全是
发表于2015.05.10 21:15:32
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发表于2011.12.18 17:00:25
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