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动态范围是信号处理上的概念,表示可变化信号中最大值和最小值的比值,通常用对数表示。
摄影中这个概念有几个层次,首先是场景光的动态范围,晴朗的白天光照强度可以超过10000lux,而满月月光的照度是lux,如果一个场景中同时出现两者,那么亮区和暗区的光比就是动态范围。其次是传感器本身的物理动态范围,通常是传感器的最大和最小测量值的比值,最大测量值受制于传感器的物理设计,而最小测量值受制于噪声水平。最后一个动态范围是记录到照片文件中的动态范围,取决于图像文件的信噪比,同读出电路噪声,数据压缩损失都有关系。
这三个动态范围是相互联系的,通常来说场景光的动态范围非常大,复杂场景的光比经常超过传感器的动态范围,所以实际照片记录下来的动态范围主要取决于传感器性能。而在传感器记录信号的基础上,后续的信号读出电路,机内图像修正,文件压缩损失等等都会进一步造成动态范围的损失(典型的比如将照片存为RAW和JPG的不同),所以一般情况下照片动态范围都会小于传感器的性能上限。
在拍照中,如果场景光的动态范围超过了最终照片的动态范围,那么超过的部分就不会记录下来造成信息的损失。例如过亮的部分在照片中一片白,过暗的部分一片黑,而由于信息没有记录,后期处理也完全无法恢复这些这些部分的细节。所以为了得到一张高光和阴影部分都有丰富细节的照片,相机的动态范围越高越好。胶片的动态范围5~10个Ev,而现在最好的数字传感器可以做到接近14个Ev,所以很多原先需要多张包围曝光,拼接,摇黑卡,渐变滤镜等等的拍照场景,都可以用顶级数码相机一次拍照记录完整信息,再后期处理出同样的照片了。
最后是宽容度,它和动态范围有区别也有联系。假设一台相机的动态范围是13Ev,要求高画质且RAW拍照时可用中间的6Ev。那么如果被摄物的正确曝光在0Ev,实际曝光参数在-3Ev到+3Ev之间都可以通过后期处理得到满意的画质,这时候就将宽容度称作-3Ev到+3Ev(注意上下限之差是6Ev,也可以说相机宽容度范围是6ev,或是高光宽容度+3Ev/暗光宽容度-3Ev)。厂家也可以将宽容度设为-1Ev到+5Ev,同前面的例子相比,这台相机在默认曝光下对高光细节会有很好的保留能力但是不擅长暗光细节。
在这里我们可以对照一下几种摄影方式的动态范围和宽容度对比,可见使用RAW格式拍摄记录的照片明显动态范围大于使用JPEG格式拍照的照片,同时具有更大的高光和暗光宽容度。而尼康D3(这是差不多10年前的老机器)的RAW照片在高光宽容度上不如富士RealaACE胶卷,但是暗光宽容度强于后者,这就属于厂家故意的调校了。 |
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