关于机内动态范围调整与EXR等技术

主题：关于机内动态范围调整与EXR等技术

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不玩高档

泡菜

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帖子: 2190

2009-02-20 15:12

最近富士与理光都推出了新的机内动态范围调整技术的新机，富士是基于EXR的F200，理光是CX1。虽然对于动态范围这种东西，俺对它的看法是：实际中用得上的情况不多，效果并不是很好，使用的时候要谨慎，但有好过无；但由于某些坛友的片面地捧或者贬，或许会对更多的摄友造成思维混乱的影响。

因此开这个帖子，尽量陆续把俺的看法和探讨贴在此处，并欢迎大家一起友好地探讨。大家想必也知道，虽然和平友好探讨在某些坛友的存在情况下基本属于空想，但追求一下还是必要的。

相关标签： CX1 富士理光

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第 1 帖

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资深泡菜

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主题: 21

帖子: 2623

2009-02-20 15:24

就DC来说，目前为止还没有真正让人眼前一亮的技术出现。

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第 2 帖

不玩高档

泡菜

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主题: 3

帖子: 2190

2009-02-20 15:33

由于在某些坛友的主题帖子中，他申请了管理权之后，帖子中不玩同志的回复就会一个个地减少（要不然不玩的发帖怎么会从-3到-15到-18呢，很快就要-19了）。虽不敢说某某坛友恐不玩，但不玩的言论可能会戳痛他倒是真的。不玩毕竟不是“什么都干过”、“什么都敢干”的主儿，所以在本贴中把俺的观点保存下来，实在是有点必要。至于人气什么的，总会有人来关心的——不信过两天看，有人又会说“你开了一个帖子，开创屋脊人气新低※※”。人气嘛，只要有人来吵，总会有的……

闲话少说，正题开场。

既然要谈动态范围，那什么是动态范围呢？一般地讲，有些先吵吵EXR动态范围超单反，然后过半年自己又说EXR动态范围纯属欺骗的人，可能十有※※自己都不清楚啥是动态范围……

不玩同志除了感性认识也不太知道其学术定义——不过，感谢神通广大的屋脊论坛，早就有人为俺们奉献了动态范围的知识。

这是来自屋脊知识库的文章《动态范围、宽容度及其他
》：http://www.xitek.com/info/showarticle.php?id=1982

其中谈到：

====================

数字相机DSLR、DC等等的动态范围表示方法目前似乎并没有统一的约束，各个厂家也只是在他们的宣传内容上提到了“大的动态范围”之类的话，并未给出具体的指标。所以有时我们用比值来描述DSLR的动态范围，或者换算成光圈数，而较少用到密度值概念。

因为数字图象设备也可以看作一个信号系统，所以动态范围可以分为2个部分，即光学动态范围和输出动态范围。

光学动态范围（DR_Optical）= 饱和暴光量 / 噪声暴光量（暗电流）

输出动态范围（DR_Electrical）= 饱和输出振幅 / 随机噪声

前者主要是由CCD/CMOS等感应器决定的，后者主要由A/D、DSP来决定。其中饱和暴光量相当于传统胶片的肩部范围，噪声暴光量相当于传统胶片的趾部范围。

对于数字相机，因为其最终还是以数字量输出，所以输出动态范围公式并不适用。我们提到的动态范围主要指的是输入部分的动态范围，也就相当于胶片的宽容度。

根据目前看到的一些测试，DSLR的光学动态范围基本上和负片相近，超过反转片。

====================

相关资料还可看另外在归档主题中的一个帖子“什么叫“动态范围”？”（https://forum.xitek.com/showarchives.php?threadid=114623）

以及在胶片相机坛中“挡、宽容度、反差、胶片密度、动态范围的研究”（https://forum.xitek.com/showthread.php?threadid=181397）。

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第 3 帖

不玩高档

泡菜

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主题: 3

帖子: 2190

2009-02-20 15:38

另外一个有益的来自“相机之家”的有关数码动态的帖子《什么是动态范围？对画面效果有何影响？》：http://www_xiangji_cn/school/20073221334497341.html

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第 4 帖

不玩高档

泡菜

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帖子: 2190

2009-02-20 16:31

就对动态范围的探讨简便性而言，俺个人觉得相机之家这篇文章不错，现在把他的几个例子拿过来。在本贴中俺的讨论也尽量基于这几个例子。

例子1：相机的动态范围与场景的动态范围基本相符，柱状图表明照片有丰富的亮部和暗部细节。

例子2：相机的动态范围比场景的动态范围小，柱状图表明照片缺失亮部细节和暗部细节。

例子3：相机的动态范围有限，以牺牲暗部细节为代价获得亮部细节。

例子4：相机的动态范围有限，以牺牲亮部细节为代价获得暗部细节。

例子5：场景的动态范围比照相机动态范围小。

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第 5 帖

vladimir117

资深泡菜

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主题: 49

帖子: 1140

2009-02-20 16:56

谢谢不玩高档兄科普:-)

光学动态范围（DR_Optical）= 饱和暴光量 / 噪声暴光量（暗电流）

简单明了

理光那个机器要真正发挥HDR的作用，一般还是得用三脚架吧。除非它的CPU够强，CMOS清零速度够快，一张拍完马上拍下一张，否则按照一般相机10fps以下的连拍速度，无法手持拍摄来保证相同的画面，这样的话就不如EXR一张就解决问题的巧思了。不过，聊胜于无吧，至少在卡片机中给了bracketing。。。

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第 6 帖

不玩高档

泡菜

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帖子: 2190

2009-02-20 17:03

那么，就这几个例子来讨论。首先，这几个例子中的曝光、拍摄方法与动态范围谁是正确的？

俺的看法是：应该结合拍摄目的、艺术表现效果、现场环境综合考虑，没有绝对唯一正确的。比如，俺们需要一张低调照片，那么就可能要尽量地牺牲暗部细节而将场景中的亮部反映成中灰程度，因此例3就是可接受的；而反过来要获取一张高调照片，则可能需要将场景中的中灰调整成照片中的亮部，因此例4就是可接受的。假如需要反映大雾的阴暗与朦胧效果，也许例5也可接受。而反观俺们初学用光影处理照片，是否也经常压低暗调同时增强高光以获取反差更大的照片，一不小心就成了例2，但是效果那是相当的好？难道效果好却错了么？因此，对于一张片子而言也许有基于拍摄目的的曝光过或欠（与动态范围有关）的评价，但处理手法上没有绝对的正确，也没有绝对的错误。

时常听到别人讲动态范围好或者不好，好的标准似乎就是要基本符合例子1中的曲线分布。为什么说例子1的动态范围就好呢？俺常常想，这是因为在例子1中的动态范围更适合后期调整。假如您想亮一点，它有一定的空间允许您去调亮；假如您想俺一点，它也有足够的空间允许您去压暗。但它是否有不足的地方呢？俺想这种所谓动态范围好的照片，在整体照片体现中灰调子的时候的确是很适合。但如果一开始就想要获取一幅比现场更高调子或更低调子的照片，它就未必那么好了。

由于俺们拿到的所有相机，它的物理动态范围都是有限的，也就是感光元器件的动态范围是有限的；而实际生活中场景的动态范围变化是相当大的，因此在此讲的曝光和影像的动态范围是具有相当大的关系。

以上观点，仅是个人看法，不足与错误之处欢迎指出、欢迎探讨。

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第 7 帖

不玩高档

泡菜

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帖子: 2190

2009-02-20 17:24

既然例子1、2、3、4、5都无法一定谈它是正确或者错误，尤其是不能妄谈错误，那么为什么俺们还往往谈这台相机的动态范围好，那台不好呢？

例子1、2、3、4、5，俺们比较的都是拍摄的图片的动态曲线，而非去比较5台机器。假如俺们面前摆放着5台机器，他们同时使用同样的机内参数拍摄同样的中等明暗对比的场景，而分别出现了例子1、2、3、4、5的图片，那么此时俺们就有比较这些机器动态范围的依据了。

例子1机器，不说了，动态范围正常。

例子2机器，动态范围偏窄，这种机器最好不要选择。

例子3机器，曝光呈暗调特性，注意：无法评价动态范围。

例子4机器，曝光呈亮调特性，注意：无法评价动态范围。

例子5机器，动态范围超大，但拍摄图片效果灰暗，这种机器也最好不要选择。

如果要评价例子3和4的机器，那么应该调节机器曝光补偿，将曲线均匀地分布在整体范围内再评价其动态范围。比如最近很多摄友谈到的某机拍摄效果偏暗的情况，就不一定是其动态有问题，而是其曝光的倾向性是倾向于暗调。机器的物理动态范围其实就例子1、2、5这三种情况就可以典型说明了。

为什么要谈到拍摄中等明暗对比的场景的原因，是因为如果具有场景本身具有极高的明暗对比或者极低的对比，大部分机器都会呈现2或者5的情况，因而就无法评估其物理动态范围。

以上观点，仅是个人看法，不足与错误之处欢迎指出、欢迎探讨。

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第 8 帖

一言

陈年泡菜

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帖子: 11554

2009-02-20 17:47

原文由不玩高档发表
例子1机器，不说了，动态范围正常。

例子2机器，动态范围偏窄，这种机器最好不要选择。

例子3机器，曝光呈暗调特性，注意：无法评价动态范围。

例子4机器，曝光呈亮调特性，注意：无法评价动态范围。

例子5机器，动态范围超大，但拍摄图片效果灰暗，这种机器也最好不要选择。

直方图是不能用来评价机器动态范围的，评价动态范围的工具是特性曲线。胶片的特性曲线要在标准冲洗程序下通过测定底片密度在确定，数码的特性曲线也是要专门测定，现在有的网站提供在线测试。

喜欢把问题搞清这是好的，但不能想当然，自己拍拍脑袋就开始瞎说。

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第 9 帖

fzooadm

资深泡菜

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帖子: 1999

2009-02-20 19:29

理光不清楚，富士EXR应该不止是机内动态调整，相邻两个感光点分别负责高低光，所能获得的图象宽容度肯定比单点感光宽，EXR配合RAW就能给后期提供更多的PS效果选择。

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第 10 帖

vladimir117

资深泡菜

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主题: 49

帖子: 1140

2009-02-20 19:39

原文由 fzooadm 发表
理光不清楚，富士EXR应该不止是机内动态调整，相邻两个感光点分别负责高低光，所能获得的图象宽容度肯定比单点感光宽，EXR配合RAW就能给后期提供更多的PS效果选择。

但是电路本身的量程和感量就是限定死的，所以“相邻两个感光点分别负责高低光，所能获得的图象宽容度肯定比单点感光宽”这句话值得推敲。
可惜的是F200没有RAW和直方图。

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第 11 帖

不玩高檔

泡菜

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帖子: 45

2009-02-20 21:02

原文由一言发表

直方图是不能用来评价机器动态范围的，评价动态范围的工具是特性曲线。胶片的特性曲线要在标准冲洗程序下通过测定底片密度在确定，数码的特性曲线也是要专门测定，现在有的网站提供在线测试。

喜欢把问题搞清这是好的，但不能想当然，自己拍拍脑袋就开始瞎说。

您说得很对，但是俺在第7贴中谈的是物理动态范围，也就是由CCD和数模转换电路处理后，特性曲线一致的情况下输出的图像。您所谈到的特性曲线是俺要在物理动态范围之后接下来谈到的内容。

十分感谢您批评和指正，欢迎您继续关注和更正俺的说法。

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第 12 帖

daxia002

资深泡菜

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主题: 17

帖子: 1152

2009-02-20 21:58

CMOS宽容度远要比CCD好的多,索尼官方是这么解释的,通过CMOS独特的工作原理可以有效消除高光溢出.
理光CX1官方强调是CMOS也是这个原因.
当然在CMOS宽容度比CCD好基础上,通过运算再加点动态范围也是可能的。

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第 13 帖

一言

陈年泡菜

泡网分: 85.621

主题: 107

帖子: 11554

2009-02-20 22:43

原文由不玩高檔发表

您说得很对，但是俺在第7贴中谈的是物理动态范围，也就是由CCD和数模转换电路处理后，特性曲线一致的情况下输出的图像。您所谈到的特性曲线是俺要在物理动态范围之后接下来谈到的内容。

十分感谢您批评和指正，欢迎您继续关注和更正俺的说法。

动态范围就是动态范围，没有什么“物理动态范围”，技术概念不能随便命名。
问题是：你已经根据直方图来判断动态范围了，还告诉别人哪个好哪个坏，这是十分错误的。
当今最好的DSLR，也会拍出你认为很坏的对应直方图，而最次的小DC，也可以拍出你认为最好的那种直方图。因此，你要谈动态范围并且以此来评价相机，那就不能用他们拍的图像的直方图来做判断依据，而是要去查资料或者自己做测试生成特性曲线。
网上这方面的帖子也有，建议先多看看。

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第 14 帖

yunxiang987

泡菜

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帖子: 1856

2009-02-20 22:48

直方图为什么不行呢？能讲讲道理么

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第 15 帖

一言

陈年泡菜

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帖子: 11554

2009-02-20 23:22

原文由 yunxiang987 发表
直方图为什么不行呢？能讲讲道理么

很简单，不同的曝光可以获得不一样的直方图，这是你对内改变相机的设置；外在方面光照变化也会改变直方图。
而动态范围是每个相机固有的能力，它不会变来变去的，它和你怎么拍、拍什么都没关系。

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第 16 帖

不玩高档

泡菜

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帖子: 2190

2009-02-20 23:26

原文由一言发表

动态范围就是动态范围，没有什么“物理动态范围”，技术概念不能随便命名。
问题是：你已经根据直方图来判断动态范围了，还告诉别人哪个好哪个坏，这是十分错误的。
当今最好的DSLR，也会拍出你认为很坏的对应直方图，而最次的小DC，也可以拍出你认为最好的那种直方图。因此，你要谈动态范围并且以此来评价相机，那就不 ......

谢谢指教。俺的本意是要说明对场景的光线明暗的对比，由于感光元器件和电路的不同，会影响动态范围，如果不从最后的直方图对此比较说明，不知道应该从何处说明？是否能指出一种方法？

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第 17 帖

yunxiang987

泡菜

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帖子: 1856

2009-02-20 23:27

不同的曝光可以获得不一样的直方图，但直方图是可以比较的，宽容度不够在直方图有显现！低宽容度相机不管怎么拍在高对比度环境中也不可能得到适合的直方图
您太教条！

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第 18 帖

不玩高档

泡菜

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主题: 3

帖子: 2190

2009-02-20 23:30

原文由一言发表

很简单，不同的曝光可以获得不一样的直方图，这是你对内改变相机的设置；外在方面光照变化也会改变直方图。
而动态范围是每个相机固有的能力，它不会变来变去的，它和你怎么拍、拍什么都没关系。

对同一光照的同一场景，改变机内曝光，只要相机的动态范围设置是线性的，直方图就只是在做0-255之间的平移。不知这种认识是否正确？

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第 19 帖

yunxiang987

泡菜

泡网分: 15.056

主题: 55

帖子: 1856

2009-02-20 23:37

只要相机的动态范围设置是线性的，直方图就只是在做0-255之间的平移---错误！
你可以实践下，不是简单平移
但的确会移动，并伴随形状的变化

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第 20 帖

一言

陈年泡菜

泡网分: 85.621

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帖子: 11554

2009-02-20 23:46

楼下二位，你俩的基础知识实在太差，先看看书再来聊吧，书比我讲的好。
请允许我告辞了。

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第 21 帖

不玩高档

泡菜

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帖子: 2190

2009-02-20 23:48

原文由 yunxiang987 发表
只要相机的动态范围设置是线性的，直方图就只是在做0-255之间的平移---错误！
你可以实践下，不是简单平移
但的确会移动，并伴随形状的变化

如果形状变化了，动态范围设置就说明不是线性的，而是曲线的。您认为呢？

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第 22 帖

不玩高档

泡菜

泡网分: 0

主题: 3

帖子: 2190

2009-02-20 23:56

原文由一言发表
楼下二位，你俩的基础知识实在太差，先看看书再来聊吧，书比我讲的好。
请允许我告辞了。

不要紧，虽然您认为俺们的基础知识差，就还希望知识好的坛友多多奉献。

虽然您比较忙，没时间回答俺们的问题，但也欢迎您随时回来做指教。

俺并没有说俺的认识就是如何如何正确，仅就随想一下、记录俺的看法，欢迎讨论。

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第 23 帖

yunxiang987

泡菜

泡网分: 15.056

主题: 55

帖子: 1856

2009-02-21 00:00

一言的想法太教条拉

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第 24 帖

不玩高档

泡菜

泡网分: 0

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帖子: 2190

2009-02-21 00:23

俺想一言的想法可能没太注意俺设定的条件是“同样的机内参数拍摄同样的中等明暗对比的场景”，其中俺这里再后补一个假定，就是同样的机内参数设置指经过模数转换的电信号除了生成图像文件的基本处理之外未经内置的任何图像处理、或者相同设定的图像处理，也许更能说明俺的意思。俺的比较是对同一条件下不同机器的直方图，而一言强调的是同一机器不同条件下直方图的现象，也许这里是分歧所在。

而即使最终图像的直方图都是例1的情况（刚好落在0-255之间），也有动态范围的不同，而这种不同，才是俺想进一步和大家一起探讨的。前面一言说了，没有“物理动态范围”一说，俺也不知道该如何描述它或者有何专门的术语反映经过数模转换后的原始信号的动态范围，也许用“前置”指光电转换和数模转换，用“后置”指机内图像处理？那么，这里俺私人叫它“前置处理动态范围”？反正无论叫它啥，希望能让大家明白俺的意思吧。

yunxiang前面说得对，俺刚实验了一下，改变曝光参数，直方图是在平移且变化而不是仅仅平移。这说明俺设想的线性条件最多只存在于理想条件，现实中是难以存在的，或者就干脆说是错的好了。

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第 25 帖

gxhunter

泡菜

泡网分: 10.314

主题: 1

帖子: 411

2009-02-21 01:00

我想针对6楼的内容回复一下：

4楼的例子就可以了，“动态范围”指的是“能力”，。
例1、2、3、4体现的不是正确不正确，而是“能力”。
这个问题和“最高时速”一样，你把车想开多少速度都行，但最高时速确是能力的顶点，不因你只高兴开50%的速度而改变，也不因你平常只开50%的速度而用来说100%正确不正确，讨论的应该是“能力”。

后面的太乱，没看下去了。

[gxhunter 编辑于 2009-02-21 01:02]

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第 26 帖

gxhunter

泡菜

泡网分: 10.314

主题: 1

帖子: 411

2009-02-21 01:15

原文由不玩高档发表
既然例子1、2、3、4、5都无法一定谈它是正确或者错误，尤其是不能妄谈错误，那么为什么俺们还往往谈这台相机的动态范围好，那台不好呢？

例子1、2、3、4、5，俺们比较的都是拍摄的图片的动态曲线，而非去比较5台机器。假如俺们面前摆放着5台机器，他们同时使用同样的机内参数拍摄同样的中等明暗对比的场景，而分别出现了例子1、2、3、4、5的图片，那么此时俺们就有比较这些机器动态范围的依据了。

例子1机器，不说了，动态范围正常。

例子2机器，动态范围偏窄，这种机器最好不要选择。

例子3机器，曝光呈暗调特性，注意：无法评价动态范围。

例子4机器，曝光呈亮调特性，注意：无法评价动态范围。

例子5机器，动态范围超大，但拍摄图片效果灰暗，这种机器也最好不要选择。

如果要评价例子3和4的机器，那么应该调节机器曝光补偿，将曲线均匀地分布在整体范围内再评价其动态范围。比如最近很多摄友谈到的某机拍摄效果偏暗的情况，就不一定是其动态有问题，而是其曝光的倾向性是倾向于暗调。机器的物理动态范围其实就例子1、2、5这三种情况就可以典型说明了。

为什么要谈到拍摄中等明暗对比的场景的原因，是因为如果具有场景本身具有极高的明暗对比或者极低的对比，大部分机器都会呈现2或者5的情况，因而就无法评估其物理动态范围。

以上观点，仅是个人看法，不足与错误之处欢迎指出、欢迎探讨。

例3和例4不是曝光不正确，而是就是这么个样子，那怎么办？
小DC经常会这样，更改曝光，经常把2、3、4中调来调去，而调不成1，就是因为动态范围太小。

而大感光元件的单反可以。

难道也要说这是曝光不正确吗？
既然是在讨论“动态范围”，就没必要说什么曝光正确不正确的了。
要讨论，肯定是在曝光正确的前提下讨论了。

[gxhunter 编辑于 2009-02-21 01:16]

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第 27 帖

zhrzsj

资深泡菜

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主题: 30

帖子: 1423

2009-02-21 07:58

看完《什么是动态范围？对画面效果有何影响？》这篇帖子

我的理解是动态范围的产生基本上是这样一个过程：首先通过减低曝光量，防止高光部分的溢出而导致信息（细节）损失，使得画面整体变暗；然后通过适当的增加接受暗部细节像素点的感光度（ISO）来恢复暗部的细节；这样看上去画面就容易发灰。

所以高ISO是增加动态范围的一个前提；而后面的一个关键就是相机如何准确分辨出某个场景中哪些像素点是接受暗部细节的；如何准确地提高这些像素点的感光度而不影响其他像素点？

富士想出了两个办法：一个是将感光元件的像素点的形状改变，通过改变形状增加像素点的感光度，这个就是SUPER CCD；第二个办法就是干脆将像素点重新排列，使得接受暗部细节的像素点呈一定规律，这样便于准确识别出需要提高感光度的像素点，这个就是SUPER CCD EXR。

在实际用途当中，动态范围只是一个手段，你可以不用，或者用了以后后期再调；就像楼下的几个例子一样，在这样的场景中，高动态范围照出来的照片发灰，后期不调整是没法看的。

个人的一点感受和猜想，说得不对请多批评。

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第 28 帖

yunxiang987

泡菜

泡网分: 15.056

主题: 55

帖子: 1856

2009-02-21 22:29

首先通过减低曝光量，防止高光部分的溢出而导致信息（细节）损失，使得画面整体变暗；然后通过适当的增加接受暗部细节像素点的感光度（ISO）来恢复暗部的细节：

这是机内软件法把？

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第 29 帖

半瓶咣当

禁言中

泡网分: 0

主题: 18

帖子: 1127

2009-02-22 01:46

不玩：

建议你先好好补习基本摄影知识，再发此类技术贴不迟，否则，像现在这样，连个瓶子底都没有，也要咣当咣当，就只剩下漏洞百出，向所有驳斥你的影友陪笑脸的份了。

高档玩不玩倒没有关系，技术理论确实是要有真才实学的。或者，你发这个帖子的时候，口吻谦虚一点，站在求教的角度发，别象现在这样，连一知半解都没有，居然还要摆出一副“技术权威”的架子，一上来就长篇大论，引经据典，殊不知，其中基本概念都没弄清楚，不遭人批驳才怪！

一点建议，莫生气。

看了你这个贴，不由得想起你经常喜欢说的一个词——吃瘪。

[半瓶咣当编辑于 2009-02-22 01:48]

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