HDR技术全解析：了解高动态范围成像的核心概念与应用场景

（来源：Cambridge in Colour 摄影教程，Wikipedia - High-dynamic-range imaging， 以及主流相机与显示器厂商技术白皮书）

HDR技术全解析：了解高动态范围成像的核心概念与应用场景

第一部分：核心概念 - 它到底是什么？

HDR（高动态范围成像）是一种技术，目的是让照片或视频看起来更接近我们人眼实际看到的世界。

想象一下你站在一个房间里,透过窗户看外面明亮的天空，你的眼睛既能看清房间里相对昏暗的家具细节，也能同时看清窗外蓝天白云的层次，而不会觉得天空一片惨白或者房间内一片漆黑，但普通相机很难做到这一点，它拍出来的照片，要么房间是黑的（对准窗外曝光），要么窗外天空是过曝的白色（对准房间曝光），这就是因为普通照片的“动态范围”不够。

动态范围（来源：摄影基础术语）指的就是一幅图像中最亮部分和最暗部分之间的亮度差异范围，HDR技术就是通过合并多张不同曝光度的照片（一张针对暗部正确曝光、一张针对中间调、一张针对高光部分正确曝光），或者通过传感器与算法直接记录更宽的亮度信息，最终合成出一张从暗部到高光部分都保留丰富细节的图像。

关键点：HDR不仅仅是让画面更鲜艳。 早期一些手机APP的“HDR效果”只是粗暴地提升色彩饱和度和对比度，那不是真正的HDR，真正的HDR核心是扩展亮度信息范围，保留更多细节。

第二部分：HDR的实现流程

1. 拍摄/捕捉： 通常需要拍摄一组（至少两张，通常是三张或更多）同一场景但曝光值不同的照片，这叫做“曝光包围”。
2. 合成： 通过软件（如Photoshop、手机自带HDR模式）将这些照片合成为一张，软件会从每张照片中选取曝光最合适的部分，组合在一起。
3. 色调映射：（来源：图像处理技术）这是最关键的一步，因为合成后的HDR图像包含了远超普通显示器能显示的亮度信息，所以需要通过一个叫做“色调映射”的过程，将超宽的亮度范围压缩到普通显示器能够呈现的范围内，同时尽量保持画面的对比度和细节，这个步骤决定了最终HDR效果的风格（是追求自然真实，还是具有戏剧化效果）。

现在很多手机和相机可以实时处理以上步骤,直接输出一张处理好的HDR照片。

第三部分：HDR的应用场景

摄影

• 风光摄影： 这是最经典的应用，拍摄日出日落时，天空很亮，地面山川很暗，HDR可以完美平衡两者，让天空有色彩，地面有细节。
• 建筑摄影： 拍摄带有窗户的室内场景，或者逆光下的建筑，HDR能让你同时看清室内装饰和窗外的景色。
• 逆光人像： 在背景非常明亮的情况下拍摄人像，HDR可以防止人脸变成漆黑的剪影。

影视与游戏

• 电影与流媒体： 支持HDR的视频标准（如HDR10、杜比视界）能让电影画面拥有更丰富的色彩和更真实的亮度，画面中灯泡、阳光等光源会显得更刺眼真实，而暗部场景里的细节（如黑夜中的物体）也能清晰可辨，Netflix、Disney+等平台的大量内容都支持HDR。
• 电子游戏： 游戏支持HDR后，能大幅提升沉浸感，爆炸的火光、地下洞穴中微弱的光源、雪地反射的阳光等效果会更加逼真，让游戏世界更接近真实视觉体验。

显示设备需要HDR显示设备（如HDR电视、HDR显示器）才能完美展现其效果，这些设备的亮度更高、对比度更好、色彩范围更广，能够还原HDR内容中记录的宽广亮度信息，在非HDR显示器上观看HDR视频或图片，效果会大打折扣。

第四部分：需要注意的地方

• 不自然的“HDR味”： 如果HDR处理过度，会导致照片出现光晕、色彩失真，看起来非常虚假和油腻，好的HDR效果是微妙而真实的。
• 不适用于所有场景： 拍摄运动物体时，因为需要连续拍摄多张照片，合成后容易产生重影，有时，追求剪影效果或高对比度的艺术照片时，也不适合使用HDR。

HDR技术通过扩大图像所能记录的亮度范围,让我们在照片和视频中能看到更接近人眼视觉的丰富世界，无论是在摄影创作还是影音娱乐中，都极大地提升了视觉体验的真实感和感染力。