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在計算機圖形學與電影攝影術中，高動態范圍成像(high dynamic range imaging)是用來實現比普通數字圖像技術更大曝光動態范圍（即更大的明暗差別）的一組技術。高動態范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范圍亮度。

高動態范圍成像最初只用于純粹由計算機生成的圖像。后來，人們開發出了一些從不同曝光范圍照片中生成高動態范圍圖像的方法。隨著數碼相機的日漸流行以及桌面軟件變得易于使用，許多業余攝影師使用高動態范圍成像的方法生成高動態范圍場景的照片，但是，不要將這作為它唯一的用途，實際上高動態范圍還有許多其它的應用。

當用于顯示的時候，高動態范圍圖像經常要進行色調映射，并且要與其它幾種全屏顯示效果（full screen effect）一起使用。

主條目：色調映射

在查看高動態范圍圖像的時候經總是會遇到一個問題，crt、lcd、打印機以及其它圖像顯示方法只能顯示有限動態范圍的圖像。因此，人們開發了各種將高動態范圍圖像“轉換”成可以查看的圖像的方法，這些方法統稱為“色調映射”。

早期的色調映射非常簡單，這些方法設置一個動態范圍窗口，按照最大值、最小值對圖像進行裁剪。最近出現的方法試圖顯示更大的動態范圍，一些更加復雜的方法已經在研究人眼及視神經感知場景的機制，并且爭取在保持真實的顏色與對比度前提下顯示全部的動態范圍。

[編輯] 例子

一些圖像實例可以用來幫助說明高動態范圍成像的用途。下面的實例所用的圖片是用 uffizi 圖庫中著名的 paul debevec 光探頭在 radiance 中渲染生成。

[編輯] 曝光 同一幅圖像的三種不同曝光效果

在將高動態范圍圖像通過色調映射生成用于顯示的低動態范圍圖像的過程中，通過調整曝光展示了高動態范圍圖像。中間的曝光是所期望的曝光，也最有可能是場景正常顯示的效果。左側較暗圖像使用光圈 4 曝光，只能顯示天空較亮云彩的一些細節。右側較亮圖像使用光圈 3 曝光，可以顯示場景中較暗的部分。

同一圖像的低動態范圍與高動態范圍高斯模糊

這里的高斯模糊展示了高動態范圍圖像中超出取值范圍的數值也是有用的，即使它們在轉換成低動態范圍圖像的時候通常都要被裁掉。左側圖像是原始圖像首先經過色調映射成的低動態范圍版本，然后在gimp中進行模糊得到，右側的圖像是原始高動態范圍圖像在 pgblur 中進行模糊，然后經過色調映射得到。

盡管兩幅圖像非常相似，但是明顯的區別就是光滑鉻球上的高亮光部分。在原始的高動態范圍圖像中，這些像素都有非常大的亮度值。當圖像模糊的時候，周圍的像素亮度被“拉高”并且在色度映射時裁剪成最大值，當然高亮像素的亮度也會被周圍像素“拉低”，但是它們的亮度非常高所以在色度映射的時候仍然要超出最大值。這樣的結果就是更大的區域變成了白色。

但是對于低動態范圍模糊來說，高亮區域的像素在模糊處理之前已經裁剪成了最大值，這就從總體上大幅度地降低了亮度值。因此，在模糊處理之后，光亮區域周圍的像素將不再有非常高的亮度，即使是高亮區域內的像素也由于周圍像素的影響而被拉低。這樣高亮區域就變得比較模糊，開起來不再非常明亮。

轉載于:https://www.cnblogs.com/kangderui/archive/2010/01/01/1637347.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的高动态范围成像的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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