数码摄影的曝光宽容度问题与对策

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1、数码摄影的曝光宽容度问题与对策成都大学芶雁近年来，随着数码成像技术的快速发展，数码相机等数码成像器材的成本急速下降，促使以前高高在上的摄影艺术变成了一种大众娱乐形式，从而也使爱好风光摄影的人群愈渐庞大。但是，在使用数码相机的拍摄工作中，摄影人却经常遇上那些阳光灿烂、蓝天白云、光　　近年来，随着数码成像技术的快速发展，数码相机等数码成像器材的成本急速下降，促使以前高高在上的摄影艺术变成了一种大众娱乐形式，从而也使爱好风光摄影的人群愈渐庞大。但是，在使用数码相机的拍摄工作中，摄影人却经常遇上那些阳光灿烂、蓝天

2、白云、光比很大的美丽风光而无法对其整体画面准确曝光，从而无奈地错过记录美好时光的情况，而造成这种现象的主要原因就是本文需要讨论和解决的数码摄影的高宽容度问题。 一  宽容度概念及应用意义 在传统胶片摄影和现代数码摄影领域中，“宽容度”通常也称为“曝光宽容度”或者“动态范围”。它主要是指感光材料，也就是摄影胶片、照片和数码影像能够真实、准确记录下景物亮度反差的最大范围。所谓“真实、准确”是指在同一幅胶片、照片和数码影像中能够同时记录、表现出同一场景最亮的高光区域和最黑的暗部区域的影像纹理的状况。进入数码摄影

3、时代后，“感光材料”除了胶片和相纸外，增加了CCD、CMOS电子图像传感器，拓展了，“感光材料”的范围，增加了“感光器件”的概念。所以，现在我们通俗简单地讲“宽容度”，也就是指感光材料或者感光器件对存在明、暗反差的光线的曝光宽容程度。当相机既能让明亮的光照区域曝光正确，同时又能让很暗的光照区域也曝光正确时，我们就称此相机或者此感光材料、感光器件的宽容度较大。由于“宽容度”概念衡量的是一种感光材料或者感光器件正确记录景物场景亮度反差范围的能力。所以，在实际的判别衡量工作中，一般采用景物场景中最亮与最暗的区域

4、的明暗差别倍数来表示“宽容度”的大小。比如，在《美国纽约摄影学院摄影教材》一书中所称，人眼能够接收的最强与最暗光线的光比差值是50000倍；柯达公司的Tri-X 黑白胶片能够记录的最强与最暗光线的光比差值是500倍；而柯达公司的Plus-X 黑白胶片能够记录的最强光线大约只是最暗光线的125倍[1](P.186)。这些数据，就是对“宽容度”的具体量化表述。在摄影工作中，使用“宽容度”大的感光材料或者感光器件的意义，是在明、暗反差很大的大光比拍摄条件下，摄影者也能够比较容易地获得较为正确的景物曝光，从而能够

5、拍摄和表现影像纹理层次丰富、反差较大的场景对象，而且，在拍摄曝光不是十分精确的情况下也有可能得到相对满意的照片。而使用“宽容度”较小的感光材料或者感光器件时，如果再加上有时用光或测光不当，就有可能出现暗部曝光正确，而明亮的高光区域却“过曝”而形成一片“死白”的现象，从而丢失很多明亮区域的细节纹理；反之，如果只照顾到照片亮部的正确曝光，又可能会使照片暗部曝光不足而出现一片“死黑”的情况，从而使暗部主体的许多细节都淹没在黑暗之中，最终可能得到影像纹理层次都较差的场景照片。因此，在数码摄影工作中，所用的照相设备

6、、感光材料、感光器件以及制作材料和制作工艺的“宽容度”越大，对于最终照片质量的提升和控制好处就越大，获得优秀照片的可能性也就越大，也就能够准确记录下那些大光比的美丽风景。 二 当前数码摄影的宽容度问题与解决办法 目前，数码摄影与传统胶片摄影相比较，具有很多的优点，但是，也存在高感光度及长时间曝光产生“噪点”和前述的不能很好记录大光比场景的“宽容度”不足问题。因此，“宽容度”成了摄影人长期诟病和争论的问题。为了探索产生此问题的原因，我们通过观察同样是采用CCD或CMOS电子成像器件的广播级数码摄像机拍摄的电

7、视视频连续图像，感觉CCD和CMOS的“宽容度”应该是与胶片效果相当的。可是，为什么在实际的大光比数码摄影工作中会出现宽容度不及胶片的问题呢？我们认为，使用广播级数码摄像机能拍摄出高宽容度的电视画面效果，应该与其采用三片独立的、大尺寸CCD或CMOS电子成像器件、精密的“数字采样”和“数模转换”技术有直接关系。反观数码相机，由于体积和制造成本的原因，却不可能同时安装三片独立式的、大尺寸的CCD或CMOS电子成像器件，也不可能采用太高的工作电压。这样一来，数码相机内光电转换器件的高电平“门限电压”就不可能很

8、高，因而，过亮光线所产生的光照电压则将被“门限电压”所“截止”不用，从而限制了高亮信号的取样采集能力，也就限制了高光区域的感光能力；同理，由于电子开关电路工作时存在一个“开启电压”，这种“开启电压”不可能为零值，所以，过弱光线产生的很小的场景信号电压值根本达不到“开启电压”所需值，从而也就限制了暗部区域的感光能力。因此，这种非线性变化的，通过“开启”和“截止”方式处理的感光信号的有无状况就应该是产生“死白”和“死黑”现象的根本