高画质的另一指标!数码相机动态范围详解.doc

高画质的另一指标！DC动态范围详解
天健数码·RUNSKY 发布时间： 2008-07-31 14:32:37 星期四
　　强光照射到被摄物体的部分会生产高光溢4mH%@出，没有感光的部分会暗部缺失而看不见，这0klcaZco65C(z$EKlj&pc-Rvfr6QVgIHlSvD2bYg-种从高光溢出部分到暗部缺失之间的幅度，也 M0VtP0mD9V@就是指最亮和最暗区域之间的表现范围，被称a8hsiu%AO!8DR^f(0j!xCuT!hp-)^kcF0oGUxzVy2R为动态范围，换言之，感光器的动态范围越高tu0Ris*daudE5FwwSYf*@@Jd ynvD!WCM4 fADLOm3iv7%tjY)A，光源信号就越能够被真实、准确、充分地投46ZrSE@$Oxm射到感光器上，因此成像素质也就越高，画面hlwCQqC3(jD#AZ-6Abb就会越真实，层次就会更丰富。

zVT0p!Sl9anUz&uy$Zli2rffEYY O8Qvm^qQZ%QE!xBl3!$qK#mb8@MoOq

　　然而，现51BZlCL1kRiESTHIUePp6gNqi4tOj6$VDIHjPO!!Vr8dVk2#+*w9在很多消费者购买数码相机的时候，往往会忽lEE*StQ77MnKDgWdz)Df qde1O gQvL1U#!hz%T KwGNpO视这个重要的方面，而一味地关注像素；殊不TdQZU(83ZL54jNLrBR++0m)GCLLRhV3NYyCMT9a+知，动态范围也是决定画质好坏的决定性因素QxGI09)9YF%jR@kAw8dU*rrPp$$SNSeeD之一。

　　和人类眼睛@的成像原理一样，数码相机也是通过对红绿蓝*+q*dkIJmiwLJ&1uOmW9ET@ HOtMt(!M&d9这三种基色光进行感应来形成图像的。数码相BFKcp3sQ机所拍摄的图片，其实是由一个个完成感光的g1yTI+Q736像素点堆积而成的。一块感光器的有效拍摄像x素达到多少万，就代表该感光器上分布着多少-tOlX x@4qM-o6)cg5!!x5zDxR1S万个像素点。同时，感光器面积也非常重要。HMyFFF$wlePv^vBtrHGjt5NaGPXmZ在有效拍摄像素相同的情况下，感光器的面积@&91ERdaNbmLr)xTEAZJ5m!w0Hemj^fqHnP2%3l@buV59a-kS越大，单个像素点的面积就越大，在单位时间 Ws+qOD1&$OyNG3F!(^lEwW2KwkFNZlJp1&S内吸收的光量也就越大，成像品质也就越高。42564&Fojbq^gBLtA5Qg+^n$35b%tRz4@bv 8pwy&

　　然而，即便是2款)U47n@o8Ic%nFlSW^SSGaV82mMFV7DiLVAZsllK8CFvnvMC&y有效像素和感光器面积相同的数码相机，在同X(oeVK^%v%1GZ0ve!ka++QVue5BfFtmxn6+D2i1-@uaK#I5Vt9C#!Yq7)样的拍摄条件下（同一个环境、同一个摄影师WK、所有拍摄参数都相同）进行拍摄，也会取得cBJMHGbsw4C^XiFzaxJVQ(VpPqUY&Fg&lPalbs不同的成像效果。有些图片细节相对比较真实&$@loQ@@u4y2iF@j*)AXHQvbnAjt(0k$^HcrO7$cZ3，而有些图片则出现色彩过亮和失真的区域，mAB-8uW(t9%x6gV^424S!有时候又有亮度不足的区域。答案就在于感光y7@ODW 8gvV2dzK3E器的品质有差别，主要在于其动态范围。

　　正如前面所说，一块感nPgJpYCDye光器能够顺利完成感光，代表它可以辨认各种FJ628Qnz色彩；一块感光器的面积越大，代表它在单位f^ )+VL^ q1d&Ixg0lVqhsv 4时间内吸收的光量也越大。但是有一个问题，xsiXIk^5Q%cM*IuvXMW-^2(%TAd4nLXxZNK9(Gp^HahlLu那就是这块感光器容纳光量的能力究竟怎么样Mxy4VS8B+NVEw$rqg6WEfSNyL!WuV7TvMlVyrecVCGgai呢？再通俗点说，就是这块感光器记录可见光fz+uxanQ^NRGQWH)n17yJRR(Uc48kczJBTv0sMMhj@D#dlxc线明暗变化的范围有多大、能力有多强、最低ja&ohSlvT)Hi%5ydpyo#$Mcs8YVI1%x#Bd4*$fXas6rZsMx0@Mf7XO2g能感受到多么暗的光线，最高能承受住多么亮q的光线。而能够体现上述素质的性能指标，就!i是感光器的动态范围。
　高动态范围的意义：

　　目前部分数码相机拍摄的照片具有超fM高感光度并且延伸了照片的动态范围，照片的h6aoYB$77HPR%PUvo(@vR@dMkXkeXXC9%N8KJyI4zCpQ阴影部分和高亮部分可呈现出更加详尽的细节43Dh4SE$x$T!2NkZH@&Z%!a(bla5lkUOHIhb 。比如富士的部分产品就带有超宽动态范围可E$让你尽情拍摄特殊场景，捕捉亮度和色调上的N*x-vSBDc-S1CgW细微差别。即使在阴影中无法看到的细节均可nbDmT-o#ypu2u9Wzcv6STPo1xB详尽真实的在现出来。

pG　　我们用富士F100fd拍的照片来说明tfYlzll*m3^Yt)这个问题吧。F100fd具有动态范围选项sRi+，有100％、200％和400％三档。为O+ZVGzcj3了说明动态范围的作用，我们分别来看两张样88ex2HlT7ey+aWvWu+cvJtOPh)HHzF(K^f!4Ks1IA7!MbL!(k%vFRdTy*Q张，分别是动态范围设置成100％和400zF％。

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　　BMx*C3-N)u(JPRna动态范围100％，对比比较强烈，白色墙体MA42ubZSCy*m高光部分溢出比较明显。

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　　动态范围400％，画面+O*72Zno$yAsD)5jvU-cp6)MH%$rd%9rEfU06G4I3比较细腻，墙体部分层次相对更丰富些。

　　下面两张是局部放大的Cds)is-5AT VSQ!@局部，左边是动态范围100％，右边是动态 -rjqTo8tjzvm%@*KjROv范围400％。差别比较明显，动态范围40WGBV213W2HHox&!LK*GnzT6)y3Gz5L8kh2E3F0％的照片色彩更丰富，更自然，暗处的细节$8CK也表现得更加好。

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　　为了对动态范围有一个更加深刻!^BiWlLQesMw的了解，我们通过下面2幅图来简单说明一下#AKC!R9^w2I(*Tp。

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　　在上述两幅图片中，整幅x$r))#)V6图片的共同高度代表相机的动态范围，而每一Ie#r 0R%)o0JzxcVof^格代表一个像素点，每一格中高低不平的绿色T#pu63cViAQKBlE 3MNg6ye&jVQ2(1H@yQgWb+1cdA3lCt0j光柱则代表该像素点精确成像所需要的感光量PF。由于每个像素点所反映的图片细节不同，因4VCERr4kLAFf21nIA@qOM(Z*ZyCgs!此感光量自然也不同，所以上图中的绿色光柱HI就显得有高有低。

　　m)ysvjGO从图片1可以看出，当右侧的几个像素点都顺StiezaZ!u#%csG Ubwqc9-o^j2uciKd6e02o*wIyn6DC@o3f8DG+wAtPwJ利获得所需要的感光量时，左边最后一个像素f1sQQNP点的感光量很非常低，几乎察觉不到，如果此jf(-Zj$nAT2w6-Jk时完成拍摄的话，那么从成像效果去看，左边GWFaav3mY!tJueQ$-最后一个像素点所代表的细节肯定有所缺失。+(MPPU8A%ueY4-507Tb$b92uavNk2xgHTDiIgk$GfE)O9Kl^+r-q9Y&vbf

　　那么，为了让图1tGPPa8k()0w3-7dFQ%jvomCPppU uV4gM9!中最左边那个像素点顺利完成感光，我们把曝e-0R!MGXFX %$$ Lpt*sbU*qSKWQBFnC(#Crwyt@D光时间稍微延长一点怎么样呢？这就是图2所nQ**De&-Mo8B80px8LX+aJ&I!bg!#^zc+LM40bsq带来的效果。当曝光时间延长之后，最左边的bYZMmHsmGQG&O8ehRBfbU4i像素点确实得到了所需要的感光量，但是最右BNod&B!0BYWu%GP+pvAqtHvNHee边2个像素点的受光量却超出了承受范围，因w oc&4JPo1r#5EhAIR4CHvzt*Y&LgLXY!74Ep800Dc^VXDQ6此发生了光子溢出，其中红色部分就代表溢出R!@TYvTWna!Ae3#M1p-nTO%的光子量。请注意，这些溢出的光子量并非凭qkH$iu%^v@v!-V%-lEs$o$d7F&KM4pV 4Q+lRvIgk2uNND4!H#ay空消失，而是直接影响到这2个高光溢出像素CmY点附近其他像素点的感光量，所以会造成色彩qng3)pb6s ebcBFWiwBMQ0w2XUUj@fRHc*dE7c#-Bn+^4nKC%*失真。

　　因此，我们ixVBQ#7AyqaqA可能遇到的两难是――如果减少曝光时间来防IY3VPr(H&Bl)y1AGm^2 -+V$k止高光溢出，那么很多用来描述昏暗环境的像 E#3kqwW8素点就没有足够的时间来感光，导致图片昏暗!d*pToGJLt部分的信息缺失。然而一旦延长曝光时间，高Z) YMuu%%-u5O8l5X+upbW9faDJ$FZ31xjaTY^2H%9VK@ IlVbIkh!光区域又容易发生光子溢出，进而导致某些画3gjON(3gL0Mr$g5oYNs面细节的色彩失真，出现画质下降的情形。

　　但是，只要动态范围*$)x足够大，一切都好办。既能感受到非常暗的光Gp9CkQyqrvW9LjwhhQ^f^uZdh^-9U8oFZUjk线，又能承受足够亮的光线。在明暗差别非常tX7Qale1F+H-AH)H mYgOCS&ZIRszVZbK dM ^rb-XDnc$55Gcz3大的场景中进行拍摄时，足够强悍的动态范围VXpU44n0QKlWC&iJIUJu能够保证高光和低光区域都得到合理的感光。bk-9Y9Pxv3jIWHtD-A*VxYYq*7NW2PDNTzh!ZCjpLGjYlhw2K11(因为足够大的动态范围有能力因为照顾低光区0R@^Z0(iv1QFv dy*jI#QMfH1RocNi6nkJ7jwZxXlk域而延长曝光时间，同时又不会让高光区域因kg*mU6MxxSTXl^QBn&9ICd*Rb7W) Gn为容量问题而发生光子溢出。

　　从2005年开始，数码相机产业y-h5j sL16kmE2uOjPGuoVNn8LNTcK!HrDmsDB5$76@A$sHQy^M进入了一个全新的迅猛发展时期，市场上的主LyjppdV流拍摄像素从300万一路飚升到1400万t。现在，相机的像素之争已经露出疲态。因为54S#Wd gK*ju-9$kf0DXjs+egq+nhNrqA%越来越多的用户已经深刻地认识到，惟有优秀@ze iKo8mUO)*g8!eN@P6v7 的成像效果，才是衡量相机品质的最重要标准EIXd@RJ14DFVs7%-。正因为如此，对相机画质有着重要意义的动)c--VPl态范围正引起数码影像领域越来越多的关注。!