什麼是數位相機的動態範圍

2022-07-04 21:06:12 字數 1944 閱讀 6617

數字相機的動態範圍  

動態範圍(dynamic range),最早是訊號系統的概念,乙個訊號系統的動態範圍被定義成最大不失真電平和雜訊電平的差。而在實際用途中,多用對數和比值來表示乙個訊號系統的動態範圍,對於底片掃瞄器來說,動態範圍是指掃瞄器能記錄原稿的色調範圍,即原稿最暗點的密度(dmax)和最l亮處密度值(dmin)的差值。而對於膠片和感光元件來說,動態範圍表示影象中所包含的從「最暗」至「最亮」的範圍。動態範圍越大,所能表現的層次越豐富,所包含的色彩空間也越廣。

數位相機的動態範圍越大,它能同時記錄的暗部細節和亮部細節越豐富。請注意,動態範圍與色調範圍(tonal range)是不同的。

當我們採用jpeg格式拍攝**時,數位相機的影象處理器會以明暗差別強烈的色調曲線記錄像象資訊。在這個過程中,處理器常常會省去一部分raw資料上的暗部細節和亮部細節。而使用raw格式拍攝,則能影象保持感光元件的動態範圍,並且允許使用者以一條合適的色調曲線壓縮動態範圍和色調範圍,使**輸出到顯示器或被列印出來後,獲得適當的動態範圍。

數位相機的感光元件是由數以百萬個畫素組成的,這些畫素在畫素**的過程中吸收光子,轉化成數碼訊號,然後成像。這個過程就像我們拿數百萬個水桶到戶外收集雨水。感光區域越光亮,收集的光子量自然越多。感光元件**後,按照每個畫素收集的光子量不同,賦予它們不連續的值,並轉化為數碼訊號。沒有吸收光子和吸收光子至滿載的畫素值分別顯示為"0"和"255",即代表純黑色和純白色。

一旦這些畫素滿載,光子便會溢位,溢位會導致資訊(細節)損失。以紅色為例,高光溢位使滿載紅色的畫素附近的其它象素的值都變成255,但其實它們的真實值並沒有達到255。換句話說,畫面的細節發生了損失,這樣會造成高光部分的資訊缺失。如果我們以減少**時間來防止高光溢位,很多用來描述昏暗環境的畫素則沒有足夠的時間接收光子量,得出的畫素值為0,這樣就會導致昏暗部分的資訊缺失。

通過上面的說明,我們現在就可以理解為什麼採用大尺寸感光元件的數碼單反會擁有更大的動態範圍。原因很簡單:數碼單反的感光元件尺寸一般是消費級數位相機的4~10倍,允許承載更多的畫素而不至於縮小像點之間的距離,而產生噪點。更多的畫素不會很快被「填滿」,因此表現昏暗環境的畫素在表現光亮環境的畫素「滿載」之前,有更多時間吸收光子,從而畫面細節便會更加豐富。

數字相機dslr、dc等等的動態範圍表示方法目前似乎並沒有統一的約束,各個廠家也只是在他們的宣傳內容上提到了「大的動態範圍」之類的話,並未給出具體的指標。所以有時我們用比值來描述dslr的動態範圍,或者換算成光圈數,而較少用到密度值概念。

因為數字圖象裝置也可以看作乙個訊號系統,所以動態範圍可以分為兩個部分,即光學動態範圍和輸出動態範圍。

光學動態範圍(dr_optical) = 飽和**量 / 雜訊**量(暗電流)

輸出動態範圍(dr_electrical) = 飽和輸出振幅 / 隨機雜訊

前者主要是由ccd/cmos等感應器決定的,後者主要由a/d、dsp來決定。其中飽和**量相當於傳統膠片的肩部範圍,雜訊**量相當於傳統膠片的趾部範圍。

對於數字相機,因為其最終還是以數字量輸出,所以輸出動態範圍公式並不適用。我們提到的動態範圍主要指的是輸入部分的動態範圍,也就相當於膠片的寬容度。

根據目前看到的一些測試,dslr的光學動態範圍基本上和負片相近,超過反轉片。 

其通俗來說就是最大值與最小值的差.

在計算器圖形學、電影、攝影和攝像技術中,高動態範圍成像(high dynamic range imaging)是用來實現比普通數字影象技術更大**動態範圍(即更大的明暗差別)的一組技術。高動態範圍成像的目的就是要正確地表示真實世界中從太陽光直射到最暗的陰影這樣大的範圍亮度。

高動態範圍成像最初只用於純粹由計算器生成的影象。後來,人們開發出了一些從不同**範圍**中生成高動態範圍影象的方法。隨著數字相機的日漸流行以及桌面軟體變得易於使用,許多業餘攝影師使用高動態範圍成像的方法生成高動態範圍場景的**,但是,不要將這作為它唯一的用途,實際上高動態範圍還有許多其它的應用。

當用於顯示的時候,高動態範圍影象經常要進行色調映像,並且要與其它幾種全屏顯示效果(full screen effect)一起使用。

數位相機的選購

感光器材分為兩種 cmos 互補金屬氧化物半導體 ccd 電荷耦合 相同解析度cmos便宜但是影象質量沒有ccd好,所以一般好點的數位相機都是ccd。解析度分為插值解析度 軟體計算插值來增加解析度 和真實解析度。消費級數位相機,一般不能更換鏡頭,鏡頭分為光學變焦和定焦,定焦的成像質量 取景和構圖方面...

相機成像原理 數位相機的工作原理

數位相機也被稱為數字相機。數位相機可以說是更廣義的電子影像處理技術中的一類,其光學成像系統和常規的照相機並無差別,然而影像記錄的方式卻完全不同。常規相機使用的是化學光感材料,而數位相機使用的是一組光電耦合器件 ccd 由於ccd輸出的是模擬訊號,因此需要使用乙個adc 模數轉換器 器件來進行數位化處...

購買數位相機應該了解的

購買數位相機應該了解的 買數位相機前要做足功課,盡可能少的給js機會。1.請教懂行的朋友,最好是請有經驗朋友一起去協助購買 2.現在網路無所不在,充分搜尋需要的資訊,做到心中有數 3.自己要有主見,千萬不要跟著js的思路走,當時想不明白的話,寧可不買,回家想明白再說。購機過程 1.測試 lcd 壞點...