神马文学网什么是动态范围？对画面效果有何影响？
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/19 15:20:17
动态范围（DynamicRange），最早是信号系统的概念，一个信号系统的动态范围被定义成最大不失真电平和噪声电平的差。而在实际用途中，多用对数和比值来表示一个信号系统的动态范围，对于底片扫描仪来说，动态范围是指扫描仪能记录原稿的色调范围，即原稿最暗点的密度（Dmax）和最量处密度值(Dmin)的差值。而对于胶片和感光元件来说，动态范围表示图像中所包含的从“最暗”至“最亮”的范围。动态范围越大，所能表现的层次越丰富，所包含的色彩空间也越广。
数码相机的动态范围越大，它能同时记录的暗部细节和亮部细节越丰富。请注意，动态范围与色调范围（tonal range）是不同的。
常见的PHOSHOP曝光柱状图
当我们采用JPEG格式拍摄照片时，数码相机的图像处理器会以明暗差别强烈的色调曲线记录图像信息。在这个过程中，处理器常常会省去一部分RAW数据上的暗部细节和亮部细节。而使用RAW格式拍摄，则能图像保持感光元件的动态范围，并且允许用户以一条合适的色调曲线压缩动态范围和色调范围，使照片输出到显示器或被打印出来后，获得适当的动态范围。
数码相机的感光元件是由数以百万个像素组成的，这些像素在像素曝光的过程中吸收光子，转化成数字信号，然后成像。这个过程就像我们拿数百万个水桶到户外收集雨水。感光区域越光亮，收集的光子量自然越多。感光元件曝光后，按照每个像素收集的光子量不同，赋予它们不连续的值，并转化为数字信号。没有吸收光子和吸收光子至满载的像素值分别显示为"0"和"255"，即代表纯黑色和纯白色。
一旦这些像素满载，光子便会溢出，溢出会导致信息（细节）损失。以红色为例，高光溢出使满载红色的像素附近的其它象素的值都变成255，但其实它们的真实值并没有达到255。换句话说，画面的细节发生了损失，这样会造成高光部分的信息缺失。如果我们以减少曝光时间来防止高光溢出，很多用来描述昏暗环境的像素则没有足够的时间接收光子量，得出的像素值为0，这样就会导致昏暗部分的信息缺失。
通过上面的说明，我们现在就可以理解为什么采用大尺寸感光元件的数码单反会拥有更大的动态范围。原因很简单：数码单反的感光元件尺寸一般是消费级数码相机的4～10倍，允许承载更多的像素而不至于缩小像点之间的距离，而产生噪点。更多的像素不会很快被“填满”，因此表现昏暗环境的像素在表现光亮环境的像素“满载”之前，有更多时间吸收光子，从而画面细节便会更加丰富。
下面结合在不同的场景下拍摄的图例和相应柱状图加以说明。
相机的动态范围与场景的动态范围基本相符，柱状图表明照片有丰富的亮部和暗部细节。
相机的动态范围比场景的动态范围小，柱状图表明照片缺失亮部细节和暗部细节。
相机的动态范围有限，以牺牲暗部细节为代价获得亮部细节。为了防止高光溢出，数码相机要求用较短的时间让像素曝光，表现暗部的像素没有足够的时间吸收光子量，损失了暗部细节。
相机的动态范围有限，以牺牲亮部细节为代价获得暗部细节。为了使暗部像素有充分的曝光时间，数码相机要求用较长的时间让像素曝光，使描述亮部的像素发生高光溢出，损失了亮部细节。
场景的动态范围比照相机动态范围小，典型的例子是从飞机上拍摄照片。柱状图可以“拉长”到覆盖整个色调范围，得出一幅对比度较强的照片，但是可能在这个过程中发生色调分离。