HDR：高動態範圍影像處理技術

(上圖即一張 HDR 照片)

在9月1日的蘋果發布會上，iOS 4.1 增加一項實用的功能——HDR 照片拍攝。如果你是一位攝影發燒友或者是一位影像工作者，我想你一定對這項技術不陌生，甚至可能你已經做過一些高動態範圍影像的作品。是的，HDR (HighDynamicRange) 就是指高動態範圍影像。例如 Sony 的一些單反，以及某些品牌的相機都擁有拍攝 HDR 的功能。但是，HDR 究竟能夠給我們帶來的有多少？本文就將為大家介紹這一項普遍卻又帶些神秘的技術。

簡單的來說，HDR 影像是一種獲取以及處理一個場景下所有的可見光亮度範圍的數碼處理方法。一張 HDR 照片，可以保留太陽光一直到陰影暗部的所有的細節。所以，一個 HDR 影像就像是一個真實的場景一樣，似乎在 HDR 中，一切的細節都將被保留。

既然，HDR 是高動態範圍的，那麼，什麼是動態範圍( DynamicRange )呢？

動態範圍的定義，就是指一個圖像中能夠找到的最高的全面反差。通常我們用一個比值來表示，比如 200：1 等等。這些數字指的是最亮與最暗的顏色值之間的差異。這個值取決與兩個因素：亮度的全面範圍和最小的亮度級。當然，很多適時候我們不需要知道這些知識，這裡只是給大家一個感性的認識，反差比越大也就是動態範圍越大，同時對圖像的亮度的寬容度就越廣闊。

但是，一般單反能夠輸出的 Raw 圖像的動態範圍大約在 5000：1 左右，而我們的人眼卻可以分辨出 10000：1 的細節。而且人眼還可以達到更加高的標準，因為人眼可以適應幾乎所有光照條件，所以人眼的感知範圍可以擴展到大約 1000000000：1 那麼巨大！這裡我們就可以看出，為什麼再好的相機，拍攝的相片不可能像人眼一樣，亮的地方亮，暗的地方暗，但是照樣都充滿了細節。這也是為什麼從膠片到數碼，過曝和欠曝一直是困擾攝影師的問題。試過拍攝星光下的景物么？一般的相機，甚至高端的單反，拍攝的時候，基本上就會產生出許多許多的噪點，而我們人眼卻可以在同樣黑暗的環境下很清晰的看到那個物體。以下是兩組普通成像照片和 HDR 照片的對比(圖片點擊可放大）：

(Pics via Gizmodo)

不過，我們注意到 HDR 似乎被上圖這幅溫情小鴨圖給忽悠了下：鴨子的眼睛和嘴部位的畫面有錯亂。

那麼，HDR 給我們帶來的是什麼呢？我們知道，HDR 是攝影、計算機、編程以及工程相互融合交匯的一個新領域，為了解決影像的動態範圍的問題，HDR 作為一種新的圖像數據處理方式被開發出來。影像的本質就是光線，無論是攝影還是其他的任何圖形，光總是主導著一切。HDR 就是光的終極表現形式，它儘可能多的保存了場景中的光線，而且它是目前最好的處理光線的方式。也就是說，HDR 保存了你能夠看到的光，這樣保證了圖像能夠返回到最真實的狀態。

這麼看來，是否 HDR 就可以讓我在屏幕上看到如同現實中一樣或者接近與現實的影像了呢？其實不完全對。對於攝影師，如果照片被輸出到相紙上，那麼高質量的紙張也只能保留 100：1 的動態範圍，甚至更加低。如果是屏幕上觀看，老式的 CRT 大約是 600：1，而比較優秀的顯示器可以達到 1000：1，甚至再高一些。當然也有一些還在研究的顯示器，可以做到 100000：1 甚至以後會更加高。但是和人眼還是有一些差距。不過，不管如何，我們可以看到，隨著顯示設備的提高，未來 HDR 將會越來越受到歡迎。

這裡，也許有的朋友就會疑問，如果感光元件和屏幕之類的都沒法達到很高的動態範圍，那麼 HDR 又是怎麼做到保存場景中幾乎所有的光的呢？其實，現在常見的實現方法是這樣的。在同一個場景下進行多次不同亮度的曝光，然後組合起來，保留各層次的細節。如果你是一位攝影發燒友，也許你已經自己通過 Photoshop 或者 Photomatix 之類的通過多張不同曝光的圖片合成過 HDR 了。當然，還有一些更加高深的技術，筆者也不甚了解，這裡也就不深入說了。

最後，話題回到蘋果的 iOS 上。大家知道，iPhone 4 屏幕相當的棒，遠遠超越了現在的大部分手持顯示器，我想這次 iOS 又引入了 HDR 技術，可以大大加強 iPhone/iPod touch 的拍攝能力，所以讓我們一起期待 HDR 在 iOS 上的精彩表現吧。

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