为什么我拍的风景总是很“暗”---动态范围，包围曝光以及HDR

比如我们去天坛玩，拍摄了这样一张照片。

感觉天坛有点暗啊。

于是就对着建筑物的部分进行测光，又拍摄了一张。

天坛是亮了一些了，但是天空变成一片惨白，云彩的细节都没了。

为什么呢？

先来说两个概念

1.动态范围

摄影中的动态范围是指最高亮度与最低亮度之间的亮度差异。

通常这个数值用指数表示

自然界的光强变化范围特别大

从刺目的阳光到星光之间整整相差了10^8数量级，也就是一亿倍.

计算一下Log2 10^8=26.6。

用摄影的语言讲光线的动态范围应该在27Ev这个数量级。

2.宽容度

宽容度是指一个相机能够记录动态范围的能力。

相机元件感光的过程，就是传感器存储光子的过程，当然存储能力是有限的，就像水桶满了，再多的水也只能溢出来浪费掉了。

一般的相机能够记录的动态范围基本上在8挡以上，通常记做8bit，超过8bit的话，jpg这种格式就无法记录了。

专业的相机一般都会支持RAW格式，一般的RAW格式记录在12-16bit之间，不同的厂商，不同级别的相机会有所差别。

回答刚才那个问题，为什么就不能天空和大地兼得呢？

一句话解释

现实场景的动态范围远远超过了相机宽容度的能力。

当超过了相机能承载的能力，就会出现暗部是一片黑，亮部是一片惨白的情况。

怎么解决这个问题呢？

1.换一台宽容度更好的相机

往往更好的宽容度的相机，意味着更高的价格。我们经常说所以大法好，是因为索尼CMOS的宽容度真的不赖。

不过民用的相机一般到16bit已经很不错了，一些极限光照的情况下，要想仅靠宽容度的能力记录下所有信息，几乎是不可能的。

2.滤镜

这里的滤镜特指”渐变中灰滤镜（GND）“，大概这么个样子

原理就很好理解了，就是为了压暗天空的曝光，使图像的暗部和亮部均能够得到正确的曝光。

但是使用渐变中灰滤镜时，有个条件，就是需要天空和地面的分界线比较规则，才能够得到不错的效果。

如果使用GND上文天坛中的图，就会出现，天坛的顶部和天空都被压暗了，建筑物顶部和底部的曝光不一致的情况。

"除非你每次都按照拍摄物体的形状DIY一个专用的GND"

3.包围曝光

既然一张照片不能包含所有的光照信息，那我多拍几张不就行了？如下图。

这个拍摄很多张曝光不同照片的过程就叫做包围曝光。

一般的相机都是具有这个功能的，可以设置曝光的张数，和每次的曝光补偿量。

比如佳能相机的这个设置界面，就表示，一次包围曝光包含五张照片，每次曝光补偿量是2EV。

如果相机的宽容度为12，连拍5张照片的话，我们就可以获得。

0-12，2-14，4-16，6-18，8-20，也就是0-20这个区间范围内的所有光线信息。

比如上文中的例图，就是设置的3张，每次曝光补偿量为2EV。

注意：使用曝光补偿时候，最好使用三脚架和快门线进行拍摄以保持稳定，尽量拍摄静态的物体。

当我们获得了多张曝光不同之后，就要通过曝光合成的方式，把三张照片变为一张。

通常的做法用两种，手动和自动。

手动是指通过蒙版等方式从不同的照片中选取需要的部分然后进行拼合，一般来说，较为耗时耗力。

自动的方式，就是我们今天要说的

HDR

高光动态渲染

为什么需要HDR呢。

上文说过，自然的环境多有可能相差一亿倍，但是我们的显示设备通常只有8bit，也就是[0-255]这个范围区间。

直接将亮度范围等比的缩放映射到[0,255]的区间内就好了。

倒也不是不可以，但是你把几十万倍的范围直接映射到这么小的一个区间，往往会导致color banding(色带)问题。

HDR就是为了解决这一问题。

它根据场景的明暗对比, 把HDR高动态范围光照非线性的ToneMapping映射到显示器能显示的LDR低动态光照范围，尽可能的保存了明暗对比细节，使最终渲染效果更加逼真。

说人话，就是HDR采用一种比较牛逼的算法，把高动态光照映射到一个低动态的范围上去，尽可能保留了明暗对比和细节。

最常用的一种算法是Photographic，有兴趣的同学可以了解一下，这里我就不多做解释了。

那么，实际操作中如何去做呢。

其实很多软件都能进行HDR的操作，比如Photoshop，Lightroom，Photomatix等。

1.使用软件打开你要合成的照片。

Photoshop，依次点击:文件-自动-合并到HDR

Lightroom就简单多了，直接在资料库中多选，右键合并到HDR。

2.打开之后，软件内置了很多预设的参数，也可以根据你的喜好进行参数的调整。

比如，我调整完之后，获得了这样的一张照片

可以看到，在天空和地面画面边缘的地方过渡的很不自然，“黄边”的问题比较严重

为了偷懒，简单的把画面的色调调整为黄色，加上两只飞鸟。

再把路人去掉，差不多就完成了