资深网友Blog 论HDR的必要性和局限性

互联网 | 编辑: 魏申杰 2010-03-01 00:00:00原创 返回原文

HDR 就是High-Dynamic Range(高动态范围)的缩写 意思是大动态范围的光影变化……

HDR功能简介

HDR 就是High-Dynamic Range(高动态范围)的缩写 意思是大动态范围的光影变化。

一天风和日丽,xxx带着自己的心爱的小狗出去拍照。大家看到照片中有许多东西^_^

每一样东西的亮度都不一样,但是xxx手中的数码相机只能记录正负4ev的动态范围。

大家看到了,照片中有太阳,有云,有房子,有小狗,有阴影,这些都是有自己的亮度的,但是我们的数码相机往往只能记录房子,小狗的这部分,其余的云和太阳,在照片中的表现就是死白,简单的说就是一片白,照片中的阴影就是死黑,也就是一片黑,这两种现象分别叫做过曝与欠曝光。

^_^大家看到在这样的照片中,我们无论如何修正都是无法把所有的内容都拍进去的。显然这个真实世界是一个光影变化动态范围极大的。这个时候,HDR技术的使用基本就是必须的了 ^_^

显示器与HDR的关系

但是要实现真真的HDR几乎是不现实的,要知道由于jpg照片往往只有8bit的色彩范围。(之前我们相机拍摄的正负4ev的光影范围还是基于raw文件的呢)我们的jpg照片根本无法适合HDR这种应用,因为它的动态范围实在实在太窄了,可能有人会说,我们还可以使用16bit的tiff文件吗,这不是动态范围就足够了吗?其实更大的问题还在后面。

要知道最大的瓶颈还不在jpg这种照片文件格式,而是我们的液晶显示器,由于大多数人所使用的都是tn液晶屏,而这种液晶屏往往只有6bit的动态范围,也就是说实际情况下我们往往只能在液晶屏幕上面看到6bit的动态范围色彩。比jpg的8bit还要窄,虽然有许多6bit的液晶屏都试用了一种叫做颜色抖动的技术,能够模拟实现16.2万种颜色,但是暗部和亮部的细节还是损失殆尽,要知道这部分的颜色是永远也无法使用抖动来获得的。

这个图片网上比较有名的,测测在你的液晶显示器上面,你能看到多少行

现在你能明白为啥dell的广视角液晶显示器卖的超火是什么原因了,因为一般广视角液晶都是至少8bit,甚至许多还是10bit的,dell又是卖的最便宜的那个牌子。

可能有人说,我有钱,我花钱买12bit的艺卓的液晶显示器,不就得了吗,其实这个又是一个悲剧的问题,如果你的照片只是你一个人看的话,那你完全可以用艺卓显示器加16bit的tiff确确实实可以获得比别人强很多的视觉体验,但是很不幸,详细大多数人的照片还是要贴到网上去吧。那这个时候,别人的落后的显示器就会看到和你显示器上完全不一样的画面,要知道你可以看到的许多东东。别人是看不到的,所以照片也就完全不一样了,而且这个你很难控制^_^。

所以为了服从大众,你还的老老实实的用8bit的液晶显示器用jpg做图。这是一种无奈。(其实ie还有一个色域问题,你只能用srgb色域,这也是个悲剧)。

HDR的作用

既然我们没有办法摆脱jpg的这个8bit的动态范围,那我们就只能换中别的方法来实现在这仅有的8bit的动态范围里面塞入尽可能多的细节和内容咯。这也就是现在众多HDR软件所作的事情,简单的说,比如我们的动态范围只有8bit,也就是0~255这256档的变化,但是云彩的亮度是600~620,显然超出了我8bit的范围,但是可以看得出,云彩也只是占用了20的动态范围,这个时候,如果我们移花接木的把着20的动态范围,嫁接到8bit的 200~220上去,是不是就能在不超出原有光影动态范围的情况下,让你清晰的看到云彩的细节了是不是啊。

(其实最早的时候,就有人通过ps软件对多张不同曝光值的照片进行抠图和合成,这可能就是最早的手工HDR合成了)如果你能理解我所说的,也就基本搞明白了现在的HDR软件所作的一切了,不过实际软件还会有一些区别,因为这样的大动态光影合成的方法还是非常多的,不同的方法往往能够得到不同的视觉效果。

绿色的斜线是真实的ccd传感器光影对照值,x轴是光的亮度,y轴是ad转换后的数字信号值,红色曲线人眼的视觉心理对照曲线。

HDR的应用

我贴的这个图是正常的bit的光影修正对照图,当图中的光影范围换作10bit或者12bit的时候,可以看到通过色彩曲线的修正也是可以获得大动态光影变化效果的,这也是一种常用的大动态光影HDR的获得手段,当然这所有的一切HDR本质上还是压缩数据,属于一种伪的HDR。这也是一种无奈,因为我们没有显示器能支持如此高的动态范围。

先来看看之前我提到过的一张宫崎葵的写真《光》

网友拍摄的一张jpg的HDR照片,这个专辑叫做《逆光》

我这就给大家说说我为啥要拿这两张照片出来给大家看,第一,这两张照片都是拍摄的逆光,由于主题中背景是太阳,所以存在着极大的光影反差。这个时候,往往我们无法再一张照片中同时放入所有的光影细节。这个时候,上面的两张照片使用了完全不一样的解决方法,第一张是使用的胶卷,加高质量明信片,再高质量的相纸上面实现了胶卷的全部光影变化范围,显然,更加自然,即使当照片扫描后转换为jpg,照片存在一定的过曝,但是也更加的柔和美丽。第二张使用了数字光影压缩技术,也就是HDR。虽然实现了在8bit的动态范围内塞入了经可能多的细节。但是也破坏了光影变换的那种自然感,这可能就是伪HDR致命伤吧,也是数字照片的一种无奈,要么破坏光影变化关系,要么就是过曝。幸福二选一。

不过好在光影压缩技术的进步,进行光影压缩合成的效果正在逐渐改善,毕竟对于一些极大动态范围的照片,不使用HDR还是不行的,所以我的建议是,必要的时候,你还的用^_^,看看上图,显然就是一张合成的比较自然的HDR照片。

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