編者按：所謂HDR，即“高動態(tài)范圍”照片，并不是一個新鮮的概念，攝影師們在很早以前就已經(jīng)用濾鏡來獲得這種照片了。
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動態(tài)范圍 High-Dynamic Range Dynamic Range HDR 動態(tài)范圍 High-Dynamic Range Dynamic Range HDR近來，網(wǎng)上熱炒一個概念，就是HDR攝影，所謂HDR，是英文High-Dynamic Range的縮寫，意為“高動態(tài)范圍”。
這是一幅所謂的HDR照片，與常見的照片不同，在呈現(xiàn)了教堂室內的細節(jié)的同時，射入強烈陽光的窗口并沒有形成一個慘白的光洞，連玻璃上的彩色花紋都清晰可辨，呈現(xiàn)非常大的“動態(tài)范圍”。
關于HDR，網(wǎng)上見得最多的解釋是說HDR是個來自CG（Computer Graphics電腦繪圖）的概念，是高科技、新技術云云，事實上，HDR的概念由來已久，只不過是最近因電腦游戲圖像的生成應用了HDR渲染技術而被炒熱，進而引起一些攝影愛好者的興趣，將之引入到數(shù)碼照片拍攝與處理處理而已。
關于數(shù)碼照片的動態(tài)范圍
千萬不要以為動態(tài)范圍（Dynamic Range）是數(shù)碼相機特有的一個參數(shù)，更不要認為有了CG才有了動態(tài)范圍的概念，嚴格來說，動態(tài)范圍是一個信息工程學概念，存在于任何信號采集、處理與記錄的過程中。如果拋開攝影的藝術價值不談，單就其科學性而言，攝影的過程就是一個光信號采集與記錄的過程，與錄音機記錄聲音是一個道理，同樣存在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)記錄的過程。
動態(tài)范圍不能簡單理解為最大信號與最小信號之間的范圍，而是最大“不失真”信號與噪聲信號的比值。具體到數(shù)碼相機而言，決定動態(tài)范圍大小的環(huán)節(jié)有三個，首先是圖像傳感器（CCD/CMOS）采集光信號時的動態(tài)范圍，表現(xiàn)為可記錄的最亮與最暗信號間的差值范圍；然后是A/D轉換的動態(tài)范圍，表現(xiàn)為進行數(shù)碼采樣時的數(shù)據(jù)位，8bit、12bit、14bit還是16bit等，數(shù)據(jù)位越高，生成數(shù)碼信號的動態(tài)范圍越大；最后是文件記錄時的動態(tài)范圍，是24bit真彩色還是48bit真彩色。
如果原始信號沒有足夠的動態(tài)范圍，A/D轉換精度再高也無濟于事，而如果A/D轉換精度不足，圖像傳感器的豐富信號還是要丟失很多。最終數(shù)碼照片的動態(tài)范圍是取決于三個環(huán)節(jié)中最小的那一個，由于我們最終得到的照片是經(jīng)過A/D轉換之后的記錄，之前圖像傳感器本身的動態(tài)范圍是多少已經(jīng)無從考察，所以，A/D轉換的過程對于動態(tài)范圍的大小至關重要。
關于數(shù)碼圖像處理的A/D轉換
【注：本節(jié)文圖摘自攝影無忌geforcemx的帖子】
要深入理解數(shù)碼照片動態(tài)范圍的概念，不能不先說一下數(shù)碼成像過程中的A/D轉換問題。
數(shù)碼感光元件的基本單位—像素（感光二極管）可以把光子轉換為電子，電子信號由電荷電壓轉換器轉換成電壓，然后由A/D轉換器——ADC（Analog to Digital Converter，模數(shù)轉換器）采樣，把模擬的電壓信號轉換成數(shù)字信號。由于在電腦中采用一系列由0和1組成的二進制代碼來記錄色彩和灰度，這組代碼的位數(shù)就決定了能表示的色彩和灰度的數(shù)量。
一個1位的ADC僅僅能夠記錄兩種色彩，白和黑。（2^1=2，二進制上為黑色“0” 和白色“1”）
這樣的圖像是沒有色彩過渡的，除了全白和全黑，沒有一點中間的過渡，在影調上是不連續(xù)的。
一個2位的ADC將能夠產生4種影調，除了全白和全黑，還多了兩種中間的灰度。(2^2=4，黑色“00”，白色“11”，兩種灰色“01，10”)
一個4位的ADC將會產生16種色調（2^4=16），圖像看起來已經(jīng)過渡的比較連續(xù)了，一些高光和暗部的細節(jié)已經(jīng)顯露出來。
當ADC采用8位記錄色彩灰度信息時，我們將得到256（2^8=256）種不同的明暗梯度，而這僅僅是一條色彩通道，當我們考慮這個像素最終產生的是3條色彩通道的圖像，我們就得到了256x256x256=16777216種色彩組合，也就是我們常說的24位色（每通道8位，3條通道一共24位），也就是所謂的真彩色。
ADC的作用就是把連續(xù)變化的大小不同的電壓信號，根據(jù)一定的精度劃分成一系列不連續(xù)的梯度，并以二進制的數(shù)字方式記錄下來。當采樣的精度不高時，也就是能夠分辨的電壓差比較大時，得到的灰度梯度數(shù)量會比較少，畫面也會不夠連續(xù)。
對于上面一組圖像，當灰度過渡達到256級時，我們已經(jīng)不能分辨出相鄰兩個不同灰度之間的差異（實際上對于最下面一個灰度條，每個灰度還是大約兩個像素的豎條），而成為連續(xù)過渡變化的，這是我們的眼睛能夠分辨的極限。
而對于彩色的圖像，每一個色彩都是由紅綠藍三種色調按照不同的比例混合而成，因此需要記錄紅綠藍三個通道的灰度值。在24位色的情況下，（255，0，0）代表的就是飽和的純紅色，因為紅色通道數(shù)值為255，而藍綠色通道都為0，同理（0，255，0）為飽和的純綠色，（0，0，255）為飽和的純藍色，而中間的色調都介于（0，0，0）黑色和（255，255，255）白色之間。這樣得到的就是前面提到的1千6百多萬的色彩組合，也是我們眼睛能夠分辨的極限，這樣的畫面我們將不會發(fā)覺有不連續(xù)的banding出現(xiàn)，也就是所謂的真彩色。
一般消費級別的數(shù)碼相機都配備了8位的ADC，也就是可以產生每通道256種灰度梯度。而高級一些的數(shù)碼單反相機，由于配備了更精確以及動態(tài)范圍更大的感光元件，能夠記錄更多的高光、暗部和中間色調的細微色調變化，因此為了配合能夠記錄的微小電壓差異，常常選用10位（1024級/通道）甚至12位（4096級/通道）的ADC以精確的區(qū)分色調過渡。這些信息可以由RAW等格式記錄下來，方便后期的進一步處理，而JPEG格式由于僅支持8位/通道的數(shù)據(jù)格式，顯然無法記錄全部的影調過渡信息，將丟失層次。
“真HDR”和“偽HDR”
明白了A/D轉換的位數(shù)問題，回過頭來再談HDR就比較明白了。
大家注意到，在本文開頭，在談到HDR照片時我用了“所謂”兩個字，因為A/D轉換和圖像文件的數(shù)據(jù)位已經(jīng)限定了數(shù)碼照片動態(tài)范圍的大小，對于只能記錄24位圖像信息的JPEG格式圖像文件而言，是不可能有更“高動態(tài)范圍”的，真正的HDR只存在于RAW文件和高數(shù)據(jù)位的TIFF文件，以及專有格式文件之中。
依目前的技術指標，計算機顯卡在表示圖象的時候是用8bit(256)級或16bit(65536)處理圖像的，即使有所謂的HDR圖像，也無法通過顯示器呈現(xiàn)出與普通照片的區(qū)別。CG技術的HDR是以直接對應的方式記錄亮度信息，記錄了圖片環(huán)境中的照明信息，因此我們可以使用這種圖象來“照亮”場景，在“生成”圖像的時候加入亮度信息，而HDR照片，事實上是凡是以JPG文件形式出現(xiàn)的，應該都說是一種“偽HDR”，只不過是將原來超出照片動態(tài)范圍，被丟棄的那部分信息，映射疊加到8bit的范圍之內而已。
仍以文章開頭的照片為例，真實場景中，窗花的亮度與墻壁的亮度差別何止百倍，而照片中兩者的亮度竟然相當接近，這顯然不是現(xiàn)場明暗的真實記錄，只不過是將窗花部分本來應該慘白的圖像壓暗到可以顯示其細節(jié)而已，所以，這是一種“偽HDR”照片。
事實上在數(shù)碼相機出現(xiàn)之前，風光攝影們早就在利用技術手段創(chuàng)造“偽HDR”照片了，“作偽”的手段就是漸變灰濾鏡。直到今天，許多風光攝影仍隨身攜帶漸變灰濾鏡，如果現(xiàn)場光線的光比過大，超出了膠片或數(shù)碼相機可記錄的動態(tài)范圍，攝影師就用漸變灰濾鏡來壓暗亮度過高的部位，使其細節(jié)能夠被相機所記錄?，F(xiàn)在所謂的HDR只不過用數(shù)碼技術代替了漸變灰濾鏡而已。
HDR照片的獲得
由前面的介紹我們已經(jīng)知道，真正的HDR照片只能通過硬件性能的提升來獲得，而且必須記錄成高數(shù)據(jù)位的文件格式，如果硬件的動態(tài)范圍達不到或者軟件環(huán)境不支持，都只能是空談，我們這里所討論的只能是“偽HDR”照片。
獲得偽HDR照片途徑有三種，一種是前面提到的使用濾鏡，在拍攝的時候就將過于明亮的部分壓暗；另一種是拍攝的時候采用包圍曝光法，獲得同一場景的一組曝光量不同的照片，然后利用Photoshop或者專門的軟件如Photomatix Pro（可到本站下載頻道下載：
《Photomatix Pro 2.2》）等進行疊合；再一種就是利用數(shù)碼相機的RAW文件，以不同的曝光補償輸出，然后進行疊合。
這幅照片就是用第三種方式獲得的，具體步驟在《
一幅風光作品的誕生》一文中已經(jīng)有詳細介紹。
這幅照片，使用的也是同樣的方法。
“偽HDR”的真實性
盡管這是一種徹頭徹尾的“偽”HDR照片，但在某種意義上卻接近人眼的實際觀察效果，因為人眼在觀察這樣的場景時并非“一次曝光”，而是隨著注視點的移動逐漸調整對光線的敏感度的，在觀察壁畫時適應室內的亮度，在觀察窗口時，又會很快適應窗口的亮度，所以在最終印象中，各個部位細節(jié)都能觀察到，正是由于這個原因，這種“偽HDR”照片有其真實的一面，尤其在風光攝影領域，彌補了器材的不足。
以這幅“HDR照片”為例，這明顯是一幅逆光的照片，如果要拍出古堡墻壁的細節(jié)，就要按古堡的亮度曝光，那么照片中天空肯定一片明亮，看不到任何細節(jié)，但事實上如果在現(xiàn)場，人是既能看到古堡的細節(jié)又能看到天空中的云絲的，所以這種“偽HDR”照片在某種意義上更接近“真實”。
這是一個主體明亮，而背景比較暗的例子。
需要指出的是，HDR并非適合所有攝影題材，一般用于風光攝影。因為HDR破壞了畫面原有的光影效果，如果用于其他題材反而顯得很假，照片中有些細節(jié)事實上是要刻意隱藏的，否則會破壞主題。
HDR攝影作品欣賞
（作品選自www.digiart.cn以及www.pingmag.jp）
