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動態範圍的概念和實際用途

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星光下的夜景亮度約為0 . 0 0 1 C D /M2 , 陽光下的景物亮度約為100000CD/M2,太陽本身的亮度更是高達1000000000CD/M2。這說明自然界的動態範圍是非常大的,通常在陽光晴朗的戶外,動態範圍往往高達100000:1,而人眼能夠分辨的動態範圍約為10000:1。

將一台液晶顯示器放在室內時,會覺得它的顯示效果相當不錯;而將其擺放在戶外強烈光線下時,則會覺得顯示效果相當昏暗,這就充分說明了自然界的亮度變化(動態範圍)是非常大的。

正因亮度變化太大,任何數位相機都難以同時捕捉這麼大的動態範圍。通常,軟片負片可以記錄的動態範圍約為2000:1,較好的數位單眼相機在使用RAW檔拍攝時可以記錄的動態範圍約為1000:1,而一般的家用消費型數位相機可以記錄的動態範圍卻只有400:1。總之,任何數位相機所能夠捕捉的動態範圍,都會超過一張動態範圍只有250:1的
印刷品,也就是說,以任何一款數位相機翻拍精美的印刷品或畫作,都不會遺失亮部或是暗部層次。

現在來看一個典型案例,當攝影師站在建築大廳內對準門外的建築物進行拍攝時,由於攝影師採用隧道構圖法,將建築大廳的穹頂也納入畫面,只要攝影師以建築內部做為曝光標準,則室外的建築物就會曝光過度。而當攝影師以室外的建築物為標準進行曝光時,則建築內部就會曝光嚴重不足。

▲標準曝光
▲-1EV曝光補償
▲-2EV曝光補償
▲-3EV曝光補償

這說明當景物的動態範圍較大(超過2000:1)時,則動態範圍較小(小於1000:1)的數位相機就會無法充分記錄,必然會遺失某些亮度層次。

實際拍攝時,攝影師經常用光圈級數來衡量動態範圍的大小,例如前面提到的動態範圍為250:1的液晶顯示器,也可以說它的動態範圍約相當於8級光圈(2的8次方等於256)。太陽直射下的風景的動態範圍約為17級光圈,太陽直射下的高光相片紙所能表現出來的動態範圍約為8級光圈,人眼所能感受到的動態範圍約為14級光圈,高階數位相機和底片能夠捕捉的動態範圍可以達到約11級光圈(這就是Adams的區域曝光理論中,為什麼分為11個區的原因)。



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