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HDR技术技术原理及应用HDR技术一.............................................................21、前言......................................................................22、什么是HDR？......................................................33、什么是HDR特效？..............................................54、如何拍摄制作HDR照片？..................................55、怎样开始？...........................................................6HDR技术二.............................................................71、概念篇...................................................................72、操作篇（PhotoShop篇）...................................103、操作篇（Photomatix篇）................................15（注意：网络下载，为方便大家使用本人进行整理，flyhigh1997）HDR技术一HDR理论1、前言在了解HDR之前，我们首先需要知道通过人眼观察的景象和镜头所记录下的影像是有很大差距的。正如人类所有的科学研究都是以模拟或者延伸人或动物的官能为目的的，相机的科技革命也是以模拟甚至超越人眼为目标的。然而，人之所以为人，当真是该感谢造物主赋予人类的近乎“完美”的身体，摄影术发明一百多年来，相机的不断革新并没有从本质上超越人的眼睛。在摄影这个领域，人眼的瞬间感光宽容度高于现在的相机，通过相机观察到的主体反差度明显高于人眼，这是因为人眼连同大脑的视觉神经可以感知到相机所不能同时捕捉的阴影和高光的细节。相机能够记录的最终影像的反差范围本称为“主体明亮区域”，它是由主体的反差和光线的反差共同组成的。现在的高端数码相机的能够记录的主体明亮区域也是有限的，虽然已经高于了传统的彩色或者黑白胶片，但感光元件能够记录的反差度也仅仅在8档左右，因为大部分数码相机的传感器是用8比特的处理器记录反差范围的。当然，能够提供无损的RAW格式可能是以12比特的处理器记录的，所以有着更广泛的记录范围。尽管如此，一些高反差的画面的主体反差可能超过15档，因此，数码相机会有高光溢出和阴影不足的现象，即在画面中失去有效的细节。而HDR技术的出现，就是要在一幅图片中呈现出尽可能多的细节，甚至超过人眼所能感知的细节，所以一些不可思议甚至诡异的画面就可以被呈现出来。通常的原理是通过将曝光不同的照片进行有选择的拼合，以呈现所以细节的方式来实现。这样，无论明亮的细节，都可以超越人眼的范围被合称在一张图片上，得出“看不到”的华丽影像。实现HDR的影像合成的一般前提是拍摄三到五张，甚至更多的明暗不一的同一画面，这一过程一般只适用于静物，而且三脚架甚至遥控快门都是必须的。其次再通过PSCS2或者PhotoMatixPro来实现照片的动态合成。如果只有一张图片，比如针对动态的画面，不可能在不同的时间拍摄出曝光不同景象一致的照片，所以就只能在拍摄的时候尽可能的中规中矩，保证没有或者减少高光溢出或者阴影不足的现象，再通过PS得到明暗不同的照片，然后再用PhotoMatixPro加以合成。互联网上都有相关的教程，可以任意Google\百度之。HDR合成技术可以让摄影师更好地控制那些反差过大的图片，并能创造出充满细节、保持自然风格的图像，甚至会有超现实主义的影像。不过自然规律，过犹不及，如果这项技术用的过渡了，也并不会让人产生更多的美感，审美疲劳嘛，毕竟那些经年流传的典藏照片大多只是黑白照片，形式的意义远远逊于内容本身。2、什么是HDR？HDR，High-DynamicRange，译作“高动态范围”或“高动态系列”，引申出的影像概念有HDRI（High-DynamicRangeImaging-高动态范围影像）、HDRR（High-DynamicRangeRendering高动态范围渲染）等。HDR最初的概念来自于CG动画，最初由著名的显卡公司nVIDIA提出，主要是为了实现游戏画面的多层次的光色渲染，以获得层次华丽CG画面。后来，这一渲染效果被广泛的运用到了数码摄影领域，以获得低反差、色彩绚丽、细节层次明显的照片。HDR的含义，简单说，就是超越普通的光照的颜色和强度的光照。计算机在表示图象的时候是用8bit(256)级或16bit(65536)级来区分图象的亮度的，但这区区几百或几万无法再现真实自然的光照情况。目前普通的图片都是由三原色——红、绿、蓝组成的，这是针对CRT显示器显示的图像而制定的规范，通过这三种颜色的组合，任何颜色都可以在屏幕上显示出来，颜色的强度等级在256个灰度单位以内，经常使用绘图工具（比如Photoshop）的玩家至少会对256这个数字很眼熟。也就是说，普通的图形文件每个象素只有0－255的灰度范围，这实际上是不够的。上述的规格是在从前计算机制造工艺不发达的前提下作出的折中选择，也就是说自然界的光线颜色和强度是上述的规格无法囊括的，一些极亮和极暗的光线不能通过上述的规格来表现。那么HDR文件是一种特殊图形文件格式，它的每一个像素除了普通的RGB信息，还有该点的实际亮度信息。想象一下太阳的发光强度和一个纯黑的物体之间的灰度范围或者说亮度范围的差别，远远超过了256个灰度单位。因此，一张普通的白天风景图片，看上去白云和太阳可能都呈现是同样的灰度/亮度，都是纯白色，但实际上白云和太阳之间实际的亮度不可能一样，他们之间的亮度差别是巨大的。因此，普通的图形文件格式是很不精确的，远远没有纪录到现实世界的实际状况。什么是HDRI？HDRI是High-DynamicRange(HDR)image的缩写，就是为了解决这个问题而发明出来的，简单说，HDRI是一种亮度范围非常广的图象，它比其它格式的图像有着更大亮度的数据贮存，而且它记录亮度的方式与传统的图片不同，不是用非线性的方式将亮度信息压缩到8bit或16bit的颜色空间内，而是用直接对应的方式记录亮度信息，它可以说记录了图片环境中的照明信息，因此我们可以使用这种图象来“照亮”场景。有很多HDRI文件是以全景图的形式提供的，我们也可以用它做环境背景来产生反射与折射。这里强调一下HDRI与全景图有本质的区别，全景图指的是包含了360度范围场景的普通图象，可以是JPG格式，BMP格式，TGA格式等等，属于Low-DynamicRangeRadianceImage，它并不带有光照信息。什么是HDRI文件？HDRI文件是一种文件，扩展名是hdr或tif格式，有足够的能力保存光照信息，但不一定是全景图。DynamicRange（动态范围）是指一个场景的最亮和最暗部分之间的相对比值。一张HDR图片，它记录了远远超出256个级别的实际场景的亮度值，超出的部分在屏幕上是显示不出来的。可以这样想象：在photoshop里打开一张从室内往窗外外拍的图片，窗外的部分处在强烈的阳光下，曝光过度，呈现的是一片白色，没有多少细节。你将毫无办法，调暗只会把变成灰色而已，并不会呈现更多的细节。但如果同一场景是由hdr纪录的话，你减低曝光度，原来纯白的部分将会呈现更多的细节。什么是HDR文件格式？高动态范围的HDR是一种特殊图形文件格式，它的每一个像素除了普通的RGB信息，还有该点的实际亮度信息。普通的图形文件每个像素只有0～255的灰度范围，实际是不够的。想象一下太阳的发光强度和一个纯黑的物体之间的灰度范围或者说亮度范围的差别，远远超过了256个级别。因此，一张普通的白天风景照片，看上去白云和太阳可能都呈现是同样的灰度/亮度，都是纯白色，但实际上白云和太阳之间实际的亮度不可能一样，他们之间的亮度差别是巨大的。因此，普通的图形文件格式是很不精确的，远远没有纪录到现实世界的实际状况。HDR就是为了解决这个问题而发明出来的。3、什么是HDR特效？现在将HDR和游戏联系起来。HDR在游戏中特指HDR特效。HDR特效是与VertexShader/ShaderModel/Softshadows/ParallaxMapping等等并列的图像渲染特效。想要实现HDR特效，首先，游戏开发者要在游戏开发过程中，利用开发工具（就是游戏引擎）将实际场景用HDR记录下来，当然开发技术强的开发组会直接用小开发工具（比如3DMAX的某些特效插件）创造HDRI图像；其次，我们的显卡必须支持显示HDR特效，nVIDIA的显卡必须是GeForce6系列或更高，ATI显卡至少是Radeon9550或以上。HDR特效最早是在nVIDIA的显卡实现的，但是ATI的SMARTSHADER技术也包含HDR技术。4、如何拍摄制作HDR照片？数码摄影中的HDR应用就是通过专门的软件把同一场景不同曝光的图像照片合成一张包含高动态范围信息的HDR照片。需要图像的数量取决于图像间的曝光级数和动态范围。如果图像含有非常高的动态范围（例如室内景又包含阳光灿烂的室外景），为覆盖整个动态范围，至少要有两级曝光，这就决定拍摄的数量。HDR照片细节非常丰富，相当于提高了相机（胶片或CCD）的宽容度，有超现实绘画般的效果。拍摄的时候如果你想做成HDR照片的话，你需要一个没有移动的场景，还需要使用三脚架。如果你的相机支持包围曝光的话，设置成2-3档。当设置包围曝光后，可拍摄3张以上同一场景不同曝光值的照片。如果是手动的话，你只需调整快门速度来控制曝光就可以了。目前有很多软件都可以制作HDR照片，最常用的三个HDR生成软件是PhotoshopCS2、Photomatix和光影魔术手。PhotoshopCS2的HDR操作简单，但功能相对较弱，而且只能调整多张拍摄的原始相片，不能调整同一相片调整不同曝光值后的复制品。Photomatix软件制作的HDR照片效果更好，光影魔术手则简单易用。另外，现在也新出了一个软件ArtizenHDR可以做到同样效果。5、怎样开始？拍摄的时候如果你想做成HDR图片的话，你需要一个没有移动的场景，还有一个三角架。如果你的相机支持包围曝光的话，设置成2-3档，如+/-3档。当设置包围曝光后，第一张相片的曝光会用刚才设置的值，第二张会曝光不足使用-3档，第三张会过度曝光使用+3档。如果是手动的话，你只需调整快门速度来控制曝光就可以了。如果你调整光圈值，不同的相片就会有不同的景深改变。包围曝光的档数和拍摄的张数是没有规定的，需要不同的效果而定。是否只能拍静止的画面？有时候，当包围曝光的时候每张图片有大部分相同的地方，只有移动的物体不一样。生成HDR图片后可能会产生不一样的效果。如果你真的想拍到有移动的物体而又想每张相片一样的话，建议你使用RAW拍摄。因为RAW同一张图片可以有+/-4档的曝光宽容度，当你输出jpg的时候可以选择不同的曝光。但有HDR的狂热爱好者反对，他们说这并不是真正的HDR！HDR全称是高动态范围。这是一个简单的术语，HDR图片是使用多张不同曝光的图片，然后再用软件它们组合成一张图片。它的优势是最终你可以得到一张无论在阴影部分还是高光部分都有细节的图片。在正常的摄影当中，或许你只能选择两者之一。HDR技术二HDR实战1、概念篇这是一张普通的湖景照片这是同一张照片，但是他是由在同一景点以不同曝光补偿拍摄的多张照片，经合成加工后的照片，这种技术就是HDR:HighDynamicRange。在第一张照片中，我们几乎看不到云彩的细节，但事实上在现场我们可以清晰地看到每一朵云彩。这是因为目前的照相机还无法在一次曝光中记录如此