2024年6月6日发(作者：拜以冬)
无限扩展动态范围:全面解读HDR
近来，网上热炒一个概念，就是HDR摄影，所谓HDR，是英文High-Dyna
mic Range的缩写，意为“高动态范围”。
这是一幅所谓的HDR照片，与常见的照片不同，在呈现了教堂室内的
细节的同时，射入强烈阳光的窗口并没有形成一个惨白的光洞，连玻璃上的彩色
花纹都清晰可辨，呈现非常大的“动态范围”。
关于HDR，网上见得最多的解释是说HDR是个来自CG（Computer
Graphics电脑绘图）的概念，是高科技、新技术云云，事实上，HDR的概念由
来已久，只不过是最近因电脑游戏图像的生成应用了HDR渲染技术而被炒热，
进而引起一些摄影爱好者的兴趣，将之引入到数码照片拍摄与处理处理而已。
关于数码照片的动态范围
千万不要以为动态范围（Dynamic Range）是数码相机特有的一个参数，
更不要认为有了CG才有了动态范围的概念，严格来说，动态范围是一个信息工
程学概念，存在于任何信号采集、处理与记录的过程中。如果抛开摄影的艺术价
值不谈，单就其科学性而言，摄影的过程就是一个光信号采集与记录的过程，与
录音机记录声音是一个道理，同样存在数据采集、数据处理、数据记录的过程。
动态范围不能简单理解为最大信号与最小信号之间的范围，而是最大“不
失真”信号与噪声信号的比值。具体到数码相机而言，决定动态范围大小的环节
有三个，首先是图像传感器（CCD/CMOS）采集光信号时的动态范围，表现为
可记录的最亮与最暗信号间的差值范围；然后是A/D转换的动态范围，表现为
进行数码采样时的数据位，8bit、12bit、14bit还是16bit等，数据位越高，生成
数码信号的动态范围越大；最后是文件记录时的动态范围，是24bit真彩色还是
48bit真彩色。
如果原始信号没有足够的动态范围，A/D转换精度再高也无济于事，而
如果A/D转换精度不足，图像传感器的丰富信号还是要丢失很多。最终数码照
片的动态范围是取决于三个环节中最小的那一个，由于我们最终得到的照片是经
过A/D转换之后的记录，之前图像传感器本身的动态范围是多少已经无从考察，
所以，A/D转换的过程对于动态范围的大小至关重要。
关于数码图像处理的A/D转换
【注：本节文图摘自摄影无忌geforcemx的帖子】
要深入理解数码照片动态范围的概念，不能不先说一下数码成像过程中
的A/D转换问题。
数码感光元件的基本单位—像素（感光二极管）可以把光子转换为电子，
电子信号由电荷电压转换器转换成电压，然后由A/D转换器——ADC（Analog
to Digital Converter，模数转换器）采样，把模拟的电压信号转换成数字信号。
由于在电脑中采用一系列由0和1组成的二进制代码来记录色彩和灰度，这组
代码的位数就决定了能表示的色彩和灰度的数量。
一个1位的ADC仅仅能够记录两种色彩，白和黑。（2^1=2，二进制
上为黑色“0” 和白色“1”）
2024年6月6日发(作者：拜以冬)
无限扩展动态范围:全面解读HDR
近来，网上热炒一个概念，就是HDR摄影，所谓HDR，是英文High-Dyna
mic Range的缩写，意为“高动态范围”。
这是一幅所谓的HDR照片，与常见的照片不同，在呈现了教堂室内的
细节的同时，射入强烈阳光的窗口并没有形成一个惨白的光洞，连玻璃上的彩色
花纹都清晰可辨，呈现非常大的“动态范围”。
关于HDR，网上见得最多的解释是说HDR是个来自CG（Computer
Graphics电脑绘图）的概念，是高科技、新技术云云，事实上，HDR的概念由
来已久，只不过是最近因电脑游戏图像的生成应用了HDR渲染技术而被炒热，
进而引起一些摄影爱好者的兴趣，将之引入到数码照片拍摄与处理处理而已。
关于数码照片的动态范围
千万不要以为动态范围（Dynamic Range）是数码相机特有的一个参数，
更不要认为有了CG才有了动态范围的概念，严格来说，动态范围是一个信息工
程学概念，存在于任何信号采集、处理与记录的过程中。如果抛开摄影的艺术价
值不谈，单就其科学性而言，摄影的过程就是一个光信号采集与记录的过程，与
录音机记录声音是一个道理，同样存在数据采集、数据处理、数据记录的过程。
动态范围不能简单理解为最大信号与最小信号之间的范围，而是最大“不
失真”信号与噪声信号的比值。具体到数码相机而言，决定动态范围大小的环节
有三个，首先是图像传感器（CCD/CMOS）采集光信号时的动态范围，表现为
可记录的最亮与最暗信号间的差值范围；然后是A/D转换的动态范围，表现为
进行数码采样时的数据位，8bit、12bit、14bit还是16bit等，数据位越高，生成
数码信号的动态范围越大；最后是文件记录时的动态范围，是24bit真彩色还是
48bit真彩色。
如果原始信号没有足够的动态范围，A/D转换精度再高也无济于事，而
如果A/D转换精度不足，图像传感器的丰富信号还是要丢失很多。最终数码照
片的动态范围是取决于三个环节中最小的那一个，由于我们最终得到的照片是经
过A/D转换之后的记录，之前图像传感器本身的动态范围是多少已经无从考察，
所以，A/D转换的过程对于动态范围的大小至关重要。
关于数码图像处理的A/D转换
【注：本节文图摘自摄影无忌geforcemx的帖子】
要深入理解数码照片动态范围的概念，不能不先说一下数码成像过程中
的A/D转换问题。
数码感光元件的基本单位—像素（感光二极管）可以把光子转换为电子，
电子信号由电荷电压转换器转换成电压，然后由A/D转换器——ADC（Analog
to Digital Converter，模数转换器）采样，把模拟的电压信号转换成数字信号。
由于在电脑中采用一系列由0和1组成的二进制代码来记录色彩和灰度，这组
代码的位数就决定了能表示的色彩和灰度的数量。
一个1位的ADC仅仅能够记录两种色彩，白和黑。（2^1=2，二进制
上为黑色“0” 和白色“1”）