淺析:高動態範圍的概念和應用,讓攝影師找回照片更多細節的祕密

有些人說膠片相機和數碼相機相比,最大的區別就是動態範圍,早期我們稱為寬容度。

這是說膠片相機的寬容度非常高,而數碼相機的寬容度就很低,就拿彩色負片來舉例,彩色負片的寬容度可達到16EV左右的動態範圍,黑白負片的寬容度則可達18EV。

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負片掃描

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負片掃描

現在的數碼相機傳感器的動態範圍大概只有10-14EV左右,近似於負片的性能,但極限測試後,發現膠片還是遠勝於數碼相機。

我們先來了解一下動態範圍

光線是由不同的單色光,組成的一種連續光譜,這種光譜的光度由全黑至全白,理論上來說這是一個連續的灰色光譜。

而動態範圍就是指從灰色到黑色到白色之間的光度等級有幾個等級。

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大圖為人眼所看到的真實場景,其他三張小圖均為相機所攝,採用了不同的曝光時間,看到無論是高光區域還是陰影區域,均不及人眼所看到的影像真實。

通常情況下,我們人眼的動態範圍最高可達30EV左右,甚至更高,但相機不如我們的人眼,例如拍攝星星,人眼可以看到,但相機直接拍攝是無法拍攝,必須要提高感光度。

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一般數碼相機的動態範圍只有15EV左右,是在大反環境中所拍攝的照片,很多都是會出現死黑或者死白這兩種問題。

區域系統

多用於在黑白膠片攝影中,但其曝光的原理和技巧,在數碼相機的使用中其實也是通用的,所以我們可以借鑑這個方法來改善死黑或者死白的這個問題。

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因為膠片的動態範圍有限,所以,想要在色階中記錄和保留更多的信息,就要在拍攝的過程中做好取捨,也就是需要針對某一個區域做出取捨,特別是在大光比的環境中。區域系統將灰色色階劃分為11個區域,由暗到亮,由黑到白的一個漸變過程。

在上面我們看到了色階分佈圖,膠片所能記錄的區域為最黑的第二區與最亮的第八區,測光時就要以第五區為基準。

在這裡順便說一下,現在的數碼相機都有矩陣測光功能,這個功能就是以這個原理髮展而來,通過高光和陰影的數據結合,讓照片儘可能的還原出當時的色彩與細節。

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響應曲線

現在的數碼單反相機的響應曲線都是線性曲線,而膠片相機卻是非線性曲線。

我們可以看到膠片在曝光區域中間的響應是直線,這個區域以外都為曲線。

由此可知:

假設膠片負片設定為正常的曝光,那麼在第二區到第八區之間的細節,就與數碼相機所拍攝照片,結果幾乎相差不大。但如果末端、第一、第九和第十區,就比數碼相機的細節多。

這樣我們就明白了膠片的動態範圍的確是要比數碼相機高,不過這種高動態範圍的照片與數碼相機所拍攝的HDR照片,二者之間的某些細節都有很大的差距。

我們什麼時候才需要動用到HDR的數碼合成功能?

在膠片時代,雖然不具備查看照片的色階分佈圖,但我會用點測光對天空以及地面分別進行測光,然後再取這兩種測光數據後的平均值,緊接著對這個平均值再減少1/3檔的曝光,這樣就能夠保留更多高光區域的細節,避免死白造成高光細節丟失。

但這不是絕對正確的曝光參數,在膠片攝影中,負片的動態範圍通常都比較高,不過使用這個方法,一般情況下是沒有大問題的。

其實數碼相機與膠片相機的原理都是一樣的,在實際拍攝中,可以用±2進行包圍曝光,然後在用軟件進行後期合成,如PS,學會運用當下的先進技術,也是一個攝影師的基本素養。

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但早期在膠片時代,如果攝影師用包圍曝光的技巧,再去合成,那麼拍攝照片的成本就變得特別高。

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用數碼相機拍照還有一個好處,就是可以隨時在相機上就查看直方圖。

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直方圖能最直觀看出照片的曝光與色階分佈情況,一張照片的所有細節都可以通過直方圖來判斷。就以上面這個直方圖來看,讓有經驗的攝影師可以一目瞭然的看到過曝與欠曝的信息,如果你是新手,那麼你應該瞭解直方圖的分佈和類型:

  • 平均分佈型
  • 雙峰型
  • 集中分佈型
  • 低調型
  • 高調型

假設你是一個喜歡旅行的風景攝影師,在戶外拍攝風光照時,如果出現這種樣式的直方圖,其實也不是非要使用HDR合成,拍攝時,稍微欠曝1-2檔,保證暗部與亮部的細節即可。

只要拍攝的有RAW格式,利用後期軟件調整高光和陰影的細節,就能讓照片的曝光變得更正常。HDR的使用範圍多數是第一類和第二類分佈情況,這是因為相機的動態範圍不足而需要用到HDR,這類直方圖的左右兩邊,幾乎近似零的數值。

通過包圍曝光以±2或±3EV的曝光區間進行合成,就能找回多數細節。我們就能合成出豐富細節的原始照片。但還有一個問題,需要明白,在合成後的照片中,該照片的對色度會大大降低,所以就需要進行色調映射讓照片符合顯示器的灰階。

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通常在合成後的照片中,HDR直方圖多數以集中型的直方圖分佈色階,所以在導入PS後期處理時,操作的方法基本上是一樣的。

HDR處理展示

這是四張標準動態範圍圖像的示例。

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處理後的結果

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對比度降低

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色調映射

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最終效果

另外一組測試:

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原始圖像

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最終效果

我們在上面所述的動態範圍這個概念,不單單存在於相機中,無論是顯示器還是相機、相紙,他都有相應的動態範圍。

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如果我們不對其進行色調映射,那麼在換一個顯示設備後,照片的對比度就會有明顯的下降。所以要讓照片的對比度轉換到當前屏幕的動態範圍之中,這就要儘量保留顏色及照片細節,以此來還原真實的照片。

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我們常見到網上的一些HDR照片,通常有非常高的飽和度和對比度,有些人看到這類照片後,就說這是HDR合成的,這樣的想法不是完全的正確,其實這類照片不一定就進行了HDR合成,有可能該攝影師只是在色調映射時,用較為特別的映射方式。

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攝影作為光影藝術的一部分,這類照片進行色調映射的調修,我認為是在允許的範圍內,可以接受的。

但如果以傳統的角度來看,在進行色調映射時,要遵循以下3個的原則:

1. 照片的高光或者陰影區域,不要出現完全死黑或者死白的地方。

2. 直方圖的分佈,儘可能的讓峰值落在中間。

3. 直方圖的色階分佈,讓左邊和右邊的值,儘可能為0。

以上的3個原則,稱為直方圖均化,這是一個常用的影像處理技巧。

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大家可以自行調整這4個滑塊,採用輕拉慢的方式來讓直方圖均化。無論是在LR還是在PS的操作面板中。都可以有高光、陰影、白色、黑色,通過這4個曝光控制滑塊,找回更多的細節。

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通過本文,相信你也能夠明白,在今後遇到大光比的拍攝環境時,如果讓照片保留更多的細節,當然,別忘了帶上三腳架。


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