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在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與電影攝影術(shù)中，高動(dòng)態(tài)范圍成像(high dynamic range imaging)是用來實(shí)現(xiàn)比普通數(shù)字圖像技術(shù)更大曝光動(dòng)態(tài)范圍（即更大的明暗差別）的一組技術(shù)。高動(dòng)態(tài)范圍成像的目的就是要正確地表示真實(shí)世界中從太陽(yáng)光直射到最暗的陰影這樣大的范圍亮度。

高動(dòng)態(tài)范圍成像最初只用于純粹由計(jì)算機(jī)生成的圖像。后來，人們開發(fā)出了一些從不同曝光范圍照片中生成高動(dòng)態(tài)范圍圖像的方法。隨著數(shù)碼相機(jī)的日漸流行以及桌面軟件變得易于使用，許多業(yè)余攝影師使用高動(dòng)態(tài)范圍成像的方法生成高動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)景的照片，但是，不要將這作為它唯一的用途，實(shí)際上高動(dòng)態(tài)范圍還有許多其它的應(yīng)用。

當(dāng)用于顯示的時(shí)候，高動(dòng)態(tài)范圍圖像經(jīng)常要進(jìn)行色調(diào)映射，并且要與其它幾種全屏顯示效果（full screen effect）一起使用。

主條目：色調(diào)映射

在查看高動(dòng)態(tài)范圍圖像的時(shí)候經(jīng)總是會(huì)遇到一個(gè)問題，crt、lcd、打印機(jī)以及其它圖像顯示方法只能顯示有限動(dòng)態(tài)范圍的圖像。因此，人們開發(fā)了各種將高動(dòng)態(tài)范圍圖像“轉(zhuǎn)換”成可以查看的圖像的方法，這些方法統(tǒng)稱為“色調(diào)映射”。

早期的色調(diào)映射非常簡(jiǎn)單，這些方法設(shè)置一個(gè)動(dòng)態(tài)范圍窗口，按照最大值、最小值對(duì)圖像進(jìn)行裁剪。最近出現(xiàn)的方法試圖顯示更大的動(dòng)態(tài)范圍，一些更加復(fù)雜的方法已經(jīng)在研究人眼及視神經(jīng)感知場(chǎng)景的機(jī)制，并且爭(zhēng)取在保持真實(shí)的顏色與對(duì)比度前提下顯示全部的動(dòng)態(tài)范圍。

[編輯] 例子

一些圖像實(shí)例可以用來幫助說明高動(dòng)態(tài)范圍成像的用途。下面的實(shí)例所用的圖片是用 uffizi 圖庫(kù)中著名的 paul debevec 光探頭在 radiance 中渲染生成。

[編輯] 曝光 同一幅圖像的三種不同曝光效果

在將高動(dòng)態(tài)范圍圖像通過色調(diào)映射生成用于顯示的低動(dòng)態(tài)范圍圖像的過程中，通過調(diào)整曝光展示了高動(dòng)態(tài)范圍圖像。中間的曝光是所期望的曝光，也最有可能是場(chǎng)景正常顯示的效果。左側(cè)較暗圖像使用光圈 4 曝光，只能顯示天空較亮云彩的一些細(xì)節(jié)。右側(cè)較亮圖像使用光圈 3 曝光，可以顯示場(chǎng)景中較暗的部分。

同一圖像的低動(dòng)態(tài)范圍與高動(dòng)態(tài)范圍高斯模糊

這里的高斯模糊展示了高動(dòng)態(tài)范圍圖像中超出取值范圍的數(shù)值也是有用的，即使它們?cè)谵D(zhuǎn)換成低動(dòng)態(tài)范圍圖像的時(shí)候通常都要被裁掉。左側(cè)圖像是原始圖像首先經(jīng)過色調(diào)映射成的低動(dòng)態(tài)范圍版本，然后在gimp中進(jìn)行模糊得到，右側(cè)的圖像是原始高動(dòng)態(tài)范圍圖像在 pgblur 中進(jìn)行模糊，然后經(jīng)過色調(diào)映射得到。

盡管兩幅圖像非常相似，但是明顯的區(qū)別就是光滑鉻球上的高亮光部分。在原始的高動(dòng)態(tài)范圍圖像中，這些像素都有非常大的亮度值。當(dāng)圖像模糊的時(shí)候，周圍的像素亮度被“拉高”并且在色度映射時(shí)裁剪成最大值，當(dāng)然高亮像素的亮度也會(huì)被周圍像素“拉低”，但是它們的亮度非常高所以在色度映射的時(shí)候仍然要超出最大值。這樣的結(jié)果就是更大的區(qū)域變成了白色。

但是對(duì)于低動(dòng)態(tài)范圍模糊來說，高亮區(qū)域的像素在模糊處理之前已經(jīng)裁剪成了最大值，這就從總體上大幅度地降低了亮度值。因此，在模糊處理之后，光亮區(qū)域周圍的像素將不再有非常高的亮度，即使是高亮區(qū)域內(nèi)的像素也由于周圍像素的影響而被拉低。這樣高亮區(qū)域就變得比較模糊，開起來不再非常明亮。

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總結(jié)

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