如何使用Photomatix制作高动态范围照片？

数码摄影领域使用动态范围代替传统感光材料的宽容度，因为动态范围是一个源自信号系统的概念，广义上通常把一个信号系统的动态范围定义为最大不失真电平和噪声电平比值。

（一）动态范围的内涵

数字影像设备可被看作是一个信号系统，动态范围包含两部分内容，即光学（输入）动态范围和输出动态范围。

光学（输入）动态范围（DR_Optical）＝饱和曝光量/噪声曝光量（暗电流）

输出动态范围（DR_Electrical）＝饱和输出振幅/随机噪声

光学（输入）动态范围是由电荷耦合器件（CCD）/互补金属氧化物半导体（CMOS）影像传感器决定的，而输出动态范围则由A/D模数转换器决定。

计算光学（输入）动态范围的两个数值中，饱和曝光量相当于传统胶片曝光特性曲线上直线部分与肩部的临界，噪声曝光量则相当于传统胶片曝光特性曲线上直线部分与趾部的临界。

通常意义上的数码相机动态范围是指光学（输入）动态范围。

根据目前掌握的一些测试数据，数码相机的动态范围在1∶32～1∶64之间，已经超过了彩色反转片，与彩色负片基本相近。

即便如此，仍旧有一些专业摄影师还在坚持使用胶片拍摄，那么他们的理由是什么呢？

（二）胶片与数字成像的优劣

让我们通过下面一组曲线来进一步比较胶片与数字成像的优劣（见图4-20、图4-21）。

实验测试的数码相机动态范围图中，特性曲线直线部分涵盖了8级曝光量，而彩色胶片曝光特性曲线中直线部分跨度同样为8级曝光量，理论上讲，它们在相同拍摄条件下应当呈现出相同的影调层次。

图4-20　彩色胶片曝光特性曲线

图4-21　数码相机输出动态范围

但是，两组特性曲线由直线部分向肩部和趾部的过度情况出现较大差异：彩色胶片特性曲线显示曝光不足四挡或曝光过度四挡时，胶片仍能记录并呈现一定的影调层次；数码相机在曝光不足和过度四挡的状态下，则完全没有影调层次的变化了。

人眼对自然界明暗反差的辨识能力高达1∶50000，在真实世界中所能看到的亮度范围显然不能通过胶片或数字完整呈现。

（三）高动态范围成像

高动态范围成像（high dynamic range imaging，简称HDR I或HDR）具有更大的光学（输入）动态范围，所生成的HDR影像具有比一般数字影像或胶片更加宽泛的有效亮度范围，能够最大限度保留最亮到最暗影调区间内的层次和细节。

拍摄城市夜景时常会碰到这样一种情况：造型灯照射下的浅色建筑与夜晚环境的明暗反差极大，这给曝光控制带来很大困难，如果以浅色建筑的亮度为基准曝光，夜晚环境就会严重曝光不足（见图4-22），如果以环境亮度为基准进行曝光，作为主体的建筑物就会曝光严重过度（见图4-23）。

图4-22　曝光不足的夜晚建筑物（作者摄）

图4-23　曝光严重过度的夜晚建筑物（作者摄）

1．高动态范围成像技术的优势

高动态范围成像技术提供了有效解决方案。(www.xing528.com)

使用具有高比特（16比特）位深的RAW影像格式（JPEG格式为8比特，无法满足高质量后期合成的需要，RAW格式和JPEG格式第五章第二节有详细介绍），在相同机位以不同曝光量拍摄多幅素材图像（见图4-24）。

图4-24　不同曝光量的多幅素材图像对比（作者摄）

借助专业软件，如Photoshop CS2及以上版本或Photomatix，在计算机上将素材合并生成一幅高动态范围影像。

Photomatix是专业数字影像处理软件，能把多个不同曝光量的素材照片混合成一张高动态范围照片，并充分保留高光和阴影区的层次细节。

2．高动态范围图像的渲染步骤

高动态范围图像的渲染主要包含色调映射（tone mapping）和晕化（bloom）两个步骤。

未经渲染的高动态范围图像反差较小（见图4-25），无法与电脑屏幕或打印机等常规展示输出设备兼容，经过色调映射渲染后的图像，达到了屏幕观看和打印输出的质量标准（见图4-26）。

图4-25　未经渲染的高动态图像（作者摄）

图4-26　经过渲染的高动态图像（作者摄）

晕化步骤主要起到视觉上的辅助作用，高动态范围图像完成色调映射渲染后，高反差画面上的高光区域被晕化产生模拟光晕效果。

目前一些主流相机品牌已经在部分型号上配备了高动态范围图像自动生成功能，如尼康的D-Lighting功能和索尼的自动HDR功能（见图4-27）。

图4-27　尼康D-Lighting使用前后对比（作者摄）

3．数码相机动态范围测试步骤

数码相机实用动态范围测试步骤如下（见图4-28～图4-36，彩插部分）：

（1）使用标准彩色和灰阶卡；

（2）在常用光源（自然光或影室人工光）照明下进行，以顺光或前测光照明；

（3）可以使用18%反光率标准灰板做量光基准；

（4）使用相机内置测光表或手持式独立测光表对标准灰板量光，直接订光拍摄，在画面上标示为0EV；

（5）以1EV间隔做曝光量递减拍摄，拍摄四幅画面并分别标示为-1EV、-2EV、-3EV、-4EV；

（6）返回0EV的曝光量参照，再以1EV间隔做曝光量递增拍摄，拍摄四幅画面并分别标示为+1EV、+2EV、+3EV、+4EV；

（7）将九幅照片在Photoshop软件中打开，无论图片格式为JPEG还是RAW，都不要做任何形式和程度的调整校正；

（8）所有图片放大至100%显示比例，通过仔细观察，在曝光过度和曝光不足序列里找出仍能分辨色阶和灰阶的画面各一幅。

测试结果发现，曝光过度+2EV和曝光不足-3EV时，画面仍旧保留可分辨的色阶和灰阶，据此得出本次测试结论：实用动态范围为+2EV到-3EV，即5挡曝光量。

上述测试方法也可以用于胶片的曝光宽容度测试，测试中应将胶片感光度设定为实用感光度，并在拍摄完成以后，黑白负片采用标准D-76工艺、彩色负片采用标准C-41工艺、彩色反转片采用标准E-6工艺，进行显影冲洗。