數(shù)碼影像的寬容度大于膠片
　　攝影中的“寬容度”是一個(gè)擬人化的詞匯，它是指相機(jī)成像時(shí)對場景動(dòng)態(tài)范圍的容納程度。如果相機(jī)既能表現(xiàn)場景中很亮的對象，又能表現(xiàn)場景中很暗的對象，那么我們就可以說這臺(tái)相機(jī)的寬容度很大。相機(jī)的寬容度，就是指它在一次拍攝中所能表現(xiàn)的場景的最大動(dòng)態(tài)范圍。
　　與“寬容度”的概念相當(dāng)，在數(shù)碼影像領(lǐng)域里，出現(xiàn)了“動(dòng)態(tài)范圍” 的新概念。隨著技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的相機(jī)廠商非常強(qiáng)調(diào)這兩個(gè)概念，比如富士膠片的Super CCD系列產(chǎn)品就一直將“超寬動(dòng)態(tài)范圍”作為產(chǎn)品的一大特色；大多數(shù)碼單反相機(jī)也都有“動(dòng)態(tài)范圍優(yōu)化”相關(guān)的圖像設(shè)置項(xiàng)。那么到底“動(dòng)態(tài)范圍”與“寬容度”這兩個(gè)概念如何影響數(shù)碼影像的？
　　動(dòng)態(tài)范圍（Dynamic Range），從字面上講，指一個(gè)物理量的最高值和最低值之間的范圍，是一個(gè)相對性概念，可以用差或比值來進(jìn)行描述。在照相技術(shù)中，動(dòng)態(tài)范圍則是指拍攝對象的亮度范圍，或?qū)ο笾凶畎迭c(diǎn)到最亮點(diǎn)的亮度跨度。動(dòng)態(tài)范圍既然是一個(gè)范圍，那么就可以用比值或者差值來進(jìn)行量化描述。曝光量每增加一倍或者減少一半，則被稱之為增、減1EV（Exposure Value，曝光級），測光表可以測量該區(qū)域的亮度表示為n EV。動(dòng)態(tài)范圍則可以用場景里最高亮度與最低亮度區(qū)的EV之差來表述，比如“為了拍攝柔和的人像照片，我們可以為場景布光或者使用道具，控制其動(dòng)態(tài)范圍在4EV之內(nèi)”，就是指布光完成后，畫面里最亮（可能是白色衣物）與最暗（常常是頭發(fā)）區(qū)域的測光值不超過4EV或4級光圈。
　　相機(jī)寬容度大小如何影響圖像效果呢？我們來看一個(gè)例子（見圖1、2），對于云南虎跳峽的場景，我們模擬用寬容度不同的兩臺(tái)相機(jī)來拍攝：寬容度大，可以在拍攝到高光水面的層次細(xì)節(jié)的同時(shí)，也能拍攝到巖石暗部的紋理，畫面層次豐富；如果相機(jī)的寬容度很低，那么畫面中高光和較暗的部分都記錄不到層次，水面變成了全白，而巖石暗部則被全黑的區(qū)域吞沒。這就是所謂的“高光溢出”和“暗部缺失”，都是畫面層次不自然的表現(xiàn)。
　　上面只是我們?yōu)榱搜菔拘Ч藶橹谱鞯哪M圖，實(shí)際上相機(jī)寬容度相差不會(huì)這么大。上面的圖像效果告訴我們：寬容度太小的相機(jī)拍攝的畫面不細(xì)膩，過渡生硬、層次缺乏。而寬容度大的相機(jī)，對于正常題材拍攝可得優(yōu)質(zhì)效果，而對于反差小的畫面，則顯得反差平淡、不夠鮮明。寬容度大的畫面有后期調(diào)整提高反差的空間。
　　圖3從測試結(jié)果來看，佳能EOS 5D MarkⅡ（一）、佳能EOS 50D（二）、反轉(zhuǎn)片（三）、和佳能Powershot G10（四）的寬容度分別為7.99EV（8級）、7.93EV（8級）、 4.52EV（接近5級）、 和 5.25EV （稍大于5級）?？梢钥闯鰯?shù)碼相機(jī)的寬容度大于膠片，同時(shí)，大尺寸傳感器的數(shù)碼單反相機(jī)比消費(fèi)型相機(jī)的寬容度也要大得多。此外，如果相機(jī)支持更高的采樣率，使用RAW文件在16位通道的工作空間下進(jìn)行寬容度測試，數(shù)碼單反相機(jī)的成像寬容度可以超過10EV，甚至達(dá)到12EV，可能獲得更高的測試結(jié)果。
　　黑白膠片的寬容度約在1:128（7級）左右，彩色負(fù)片的寬容度約在1:64（6級）左右，彩色反轉(zhuǎn)片的寬容度僅為1:32（5級）左右，相紙的寬容度大約在1:30（5級）左右。數(shù)碼單反相機(jī)的寬容度約為1:1024～2048（10-12級）左右。
　　
　　高動(dòng)態(tài)范圍影像（HDRI）
　　既然數(shù)碼相機(jī)的成像寬容度有限，而現(xiàn)實(shí)中很多場景的動(dòng)態(tài)范圍又非常大，所以數(shù)碼照片中就會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)高光溢出或者暗部缺失的現(xiàn)象。在大動(dòng)態(tài)范圍環(huán)境拍攝數(shù)碼照片時(shí)，我們往往需要增加曝光來保證暗部的層次，或者減少曝光來獲得高光處的細(xì)節(jié)，但總是顧此失彼。
　　為了BxtgsisWt//8k/iFIlpiRQ==改善這種狀況，人們發(fā)明了高動(dòng)態(tài)影像（HDRI）拍攝方法。在膠片時(shí)代，人們常用減光鏡來降低部分畫面的亮度，從而讓相機(jī)“看”到的場景動(dòng)態(tài)范圍減小。而在數(shù)碼影像時(shí)代，我們可以用多張不同曝光度的照片來合成，就方便得多了。只要拍攝如上多張不同曝光度的照片，然后取其中各自的亮部和暗部，就可以合成一張既有亮部細(xì)節(jié)、也有暗部層次的HDR影像了。
　　
　　數(shù)碼影像的暗部有令人驚異的層次
　　數(shù)碼影像與傳統(tǒng)影像相比較，有一個(gè)特別突出的優(yōu)勢，那就是暗部層次大大優(yōu)于膠片，通過大量的實(shí)拍檢驗(yàn)，這一點(diǎn)毋庸置疑。有人不同意這種觀點(diǎn)，在各類刊物上也常有此類文章，這些文章對人們正確認(rèn)識(shí)數(shù)碼不利，誤導(dǎo)了讀者。我們應(yīng)該客觀科學(xué)地了解數(shù)碼的特點(diǎn)，這對于盡快掌握數(shù)碼技術(shù)、用足數(shù)碼優(yōu)勢有很大好處。
　　前面已經(jīng)涉及寬容度的問題，數(shù)碼的寬容度大于膠片，因此數(shù)碼影像在高光和暗部都有不俗的表現(xiàn)。特別是在暗部，層次非常豐富，我們應(yīng)當(dāng)格外關(guān)注暗部。
　　數(shù)碼影像在暗部的優(yōu)秀素質(zhì)表現(xiàn)，得益于數(shù)碼技術(shù)很好地解決了非線性問題。我們來分析一下人眼、膠片和數(shù)碼的線性和非線性的關(guān)系，理解非線性關(guān)系對分析層次表現(xiàn)非常有幫助。
　　先看人眼。人的眼睛對自然界明暗的觀察，長期以來形成了獨(dú)特強(qiáng)大的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。用光照射某一個(gè)物體，我們借助光度測量，把光增加一二十倍，但人眼看去只是亮了一點(diǎn)，并沒有感到亮度增加了一二十倍。這就是人眼的非線性調(diào)節(jié)機(jī)能。如果眼睛沒有這個(gè)保護(hù)性功能，要么會(huì)被灼傷，要么會(huì)對光的變化不敏感。人眼的視神經(jīng)對強(qiáng)光壓縮亮度，相反可以擴(kuò)展暗部，對暗部的層次影紋非常敏感，能夠捕捉更多暗部信息。非線性雖然是數(shù)學(xué)概念，但是我們又一次看到了大腦智慧的能量。非線性研究與層次、寬容度擴(kuò)展息息相關(guān)，攝影要努力得到、還原肉眼看到的影像，就必須達(dá)到人眼的非線性，這可能不易達(dá)到，但又是很多人的努力方向。
　　膠片在100多年的發(fā)展中，在非線性方面取得了很大的成就。在科研、制備技術(shù)、應(yīng)用、包括后期沖洗的過程中，應(yīng)該說膠片調(diào)整非線性的手段有限，只能夠有限地改變配方、修正曲線及正性材料和負(fù)性材料配合，盡量地做到保持暗部層次，保持非線性。膠片在手段有限的情況下能夠做到如此成就實(shí)屬不易。多年來我們已經(jīng)非常習(xí)慣膠片攝影。大家喜歡用膠片的原因之一，就是膠片的非線性在高光時(shí)比較接近人眼，能夠傳達(dá)與人眼觀察相接近的效果。
　　再看數(shù)碼。數(shù)碼的感光是線性的，它與人眼有很大的差距。首先要明確，感光元件必須是線性的，它接受到光線后，一就是一，二就是二，必須真實(shí)記錄，單純從CCD材料上看，因?yàn)樗鼪]有調(diào)節(jié)功能，光線增加一倍，它認(rèn)為亮了一倍，信號(hào)的強(qiáng)度就增加了一倍。這就是線性，這種線性會(huì)造成一種什么情況呢？
　　圖4所示是一個(gè)12比特連續(xù)灰度級，它反映0～4096級能夠記錄的影調(diào)層次，從2048以上到4096基本就是純白，浪費(fèi)了一半的明度級別。事實(shí)上肉眼所看到層次和我們所需要的影調(diào)中，最重要的記錄段是64～1024之間。其次是包括10～64暗部記錄影調(diào)部分。因?yàn)樽匀唤绲木拔?，絕大部分的層次都包含在10～1204之間。如果2048～4096這一段占了整個(gè)影紋層次一半的部分，則相機(jī)不能記錄這部分層次并形成浪費(fèi)、白白占用了資源，非?？上АＮ覀儾恍枰@么多的沒有記錄的“高光明度”，而暗部層次又不夠。這就是數(shù)碼感光元件的線性感光特點(diǎn)。如圖4所示。
　　感光元件的特性不可以改變，那數(shù)碼如何完成非線性呢？數(shù)碼影像的成像一方面是靠CCD和光學(xué)鏡頭，一方面靠影像生成器中的編程。把一個(gè)非線性運(yùn)算公式加入到編程中，就可以輕松、精確地解決數(shù)碼線性特性的問題。如果再測量并模擬人眼的非線性數(shù)據(jù)，完全可把它做到與人眼接近。這樣，既保持了數(shù)碼線性的感光精度，又把它變成富有智慧的非線性。前面說過，人眼有優(yōu)良的調(diào)整功能，事實(shí)上調(diào)整不是靠眼睛，而是靠大腦皮質(zhì)層來承擔(dān)。這與數(shù)碼“大腦”——數(shù)字影像生成器承擔(dān)非線性運(yùn)算的原理完全一致。
　　
　　數(shù)碼完成非線性很簡單，這是大家了解的對數(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)越大，壓縮越大；數(shù)據(jù)越小，擴(kuò)展越大，對數(shù)1、2、3又能夠再度形成完美的直線坐標(biāo)關(guān)系。數(shù)學(xué)形式的非線性解決方案無論在精度還是控制效果上，都會(huì)比膠片用調(diào)整配方和正、負(fù)性材料配合解決非線性的方法好的多，成本低，層次好，易控制，曲線平滑。數(shù)碼的非線性解決方案對提高數(shù)碼成像質(zhì)量意義重大，在后面的內(nèi)容中，我們會(huì)不斷看到和感受到它無可置疑的優(yōu)勢如圖5所示。
　　圖6所示為數(shù)碼完成非線性的灰階及數(shù)據(jù)。數(shù)碼經(jīng)過非線性調(diào)整以后，它的特性曲線和它拍攝的灰階是什么樣的呢？灰階面的灰度影調(diào)得到了很大的擴(kuò)展和提升，而亮部影調(diào)進(jìn)行了大幅的壓縮?，F(xiàn)在我們看，從0～1024這一段，在10個(gè)級別里面它已經(jīng)基本能夠占到9級，就是說真正全白的地方只占了一級，白色部分壓縮，而把暗部的地方擴(kuò)展了。數(shù)碼經(jīng)過非線性調(diào)整后，非常接近人眼的視覺習(xí)慣。那么數(shù)碼的非線性是不是做到完美了呢？從實(shí)際拍攝和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來看，稍微曝光過度，數(shù)碼的高光壓縮導(dǎo)致有時(shí)高光層次損失。這也是數(shù)碼攝影為什么不能曝光過度的原因之一。
　　數(shù)碼在非線性的解決上獨(dú)辟蹊徑，可以說徹底解決了暗部影調(diào)擴(kuò)展和層次連續(xù)的問題，結(jié)果是大大增加了寬容度，對于這一點(diǎn)，僅靠圖表似乎難以理解，我們可以通過下面的兩張照片來證實(shí)和認(rèn)識(shí)數(shù)碼非線性的突破性優(yōu)勢。
　　圖7為6×4.5反轉(zhuǎn)片拍攝的落日遠(yuǎn)山，畫面中間影調(diào)部分層次很好，正確地記錄了遠(yuǎn)山的層次。由于反轉(zhuǎn)片的反差高，寬容度窄，對高反差景物如果高光有記錄時(shí)，暗部往往超出反轉(zhuǎn)片的寬容度而缺少層次記錄，甚至沒有記錄。照片下面暗部的山峰和色彩肌理都淹沒在黑暗之中。后期制作無論怎么調(diào)整，都不能找到和再現(xiàn)層次。
　　圖8為在同一個(gè)地方、同一個(gè)時(shí)間，我用數(shù)碼相機(jī)拍攝的相同畫面，畫面中正確記錄了遠(yuǎn)山的高光層次：中間影調(diào)部分與膠片一樣層次很好；由于數(shù)碼相機(jī)以低反差獲取影像，寬容度大，對高反差景物的高光有記錄時(shí)，暗部也同時(shí)記錄到豐富的層次和色彩信息，照片下面暗部的山峰和色彩肌理都得以完美和細(xì)膩的表現(xiàn)。
　　這兩張照片都進(jìn)行了沒有任何限制的、充分運(yùn)用所有手段的軟件調(diào)整，以最大限度地體現(xiàn)原圖的素質(zhì)和層次。事實(shí)上，數(shù)碼照片的調(diào)整非常簡單，在RAW轉(zhuǎn)換解壓這一環(huán)節(jié)上的調(diào)整就已經(jīng)基本達(dá)到要求。在排除了軟件調(diào)整不同的因素之外，我們看到的就是膠片和數(shù)碼影像原始采集的不同：在對暗部的表現(xiàn)上，數(shù)碼有明顯的優(yōu)勢。暗部優(yōu)勢可以在影像信息傳達(dá)、黑白照片制作、打印還原、印刷黑場擴(kuò)展等方面獲得更多的余地。
　　
　　“又灰又軟”：專業(yè)數(shù)碼相機(jī)成像的特征
　　數(shù)碼影像的非線性做得好，寬容度大，這是好事，但是凡事都是有一利必有一弊，寬容度大帶來的不利就是畫面“又灰又軟”，反差低，色彩飽和度低。那么我們怎么認(rèn)識(shí)和理解“又灰又軟”的數(shù)碼原片呢？
　　這要轉(zhuǎn)一個(gè)大彎子。
　　先簡單分析一下膠片的特性。膠片屬于一鏡定格的攝影方式，拍攝完成后，沖洗底片，再進(jìn)入暗房制作照片，這個(gè)負(fù)－正工藝的過程要求底片必須達(dá)到反差明麗、層次豐富和色彩飽和等的要求，因?yàn)榘捣吭傩拚挠嗟睾苄?，因此底片成像必須是一步到位。這是負(fù)－正工藝對底片高反差、高飽和度的要求。另外，為了滿足市場競爭的需求，膠片廠力圖把很多膠片制造成反差大、色彩飽和度高的“奪目”產(chǎn)品。廠家唯恐反差小、飽和度低被認(rèn)為是“落后”，結(jié)果是近年來很多膠片的飽和度越來越高，而色彩真實(shí)、平衡度很好的膠片反而買不到。
　　高反差、高飽和度有什么不好呢？高反差必然過渡灰階層次少，比如極高反差時(shí)，只有黑白兩極，沒有中間層次。而高飽和度一定會(huì)帶來前期采集的色彩過渡缺失，造成近似的色彩沒有微妙過渡而成為一個(gè)單色色塊的危險(xiǎn)。
　　圖9用這個(gè)曲線投影圖進(jìn)一步說明，高飽和度和低飽和度的曲線斜率不同，曲線角度陡立，反差高。曲線角度相對平緩，反差低。把兩條反差曲線垂直投影下來，可以看出，高飽和度的投影寬度小于低飽和度，反差曲線的投影體現(xiàn)能夠記錄層次的密度范圍，此范圍大，則能夠記錄的層次多，寬容度大。反之則寬容度小。假如進(jìn)一步提高飽和度，也就是加大單色反差曲線的斜率使之變得更陡，其投影就會(huì)更窄，于是層次減少。投影證明：數(shù)碼相機(jī)采取低飽和度獲取影像，是非常正確和精妙的選擇，在飽和度和層次之間選擇，肯定應(yīng)該選擇后者，有了層次作為基礎(chǔ)，可以輕易加大飽和度，達(dá)到任何效果。有了層次，就有了調(diào)整的余地和條件。相反，如果沒有層次只有飽和度，那不叫攝影照片，簡直應(yīng)該叫色紙剪貼畫。
　　再看數(shù)碼如何對待反差和飽和度問題。數(shù)碼技術(shù)的精英們認(rèn)真分析了高低反差、飽和度的利弊，繞過170年追求高反差、高飽和度、高感光度“三高窄胡同”的約束，大膽?yīng)毐脔鑿?，在三低上嘗試突破，終于繞開了負(fù)－正工藝對底片的限制，創(chuàng)新出“三低原則”即低飽和度、低感光度、低飽和度獲取影像的方式，徹底走出了“三高”帶來的一系列弊病的困境。開創(chuàng)了一個(gè)嶄新的時(shí)代。通過幾年的實(shí)踐、反復(fù)實(shí)驗(yàn)和思考，筆者終于悟出低飽和度的高明之處：低飽和度通過后期處理，能夠輕易達(dá)到艷麗，并且仍然最大限度地保留層次，絕不輸于膠片。但是，膠片高飽和度造成的層次缺失，是任何數(shù)碼高手都找不回來的。前者可以控制把握，而后者就只能望而興嘆沒招法。如果不理解數(shù)碼影像采集的革命性思路，刻意執(zhí)著地非要在前期就拍攝出色彩鮮艷的照片，真是大錯(cuò)了一步。幾年前我就感慨，數(shù)碼影像是對傳統(tǒng)攝影的革命和顛覆，僅“三高”問題的解決，就已經(jīng)為我們拓展影像采集的手段開創(chuàng)了一片新天地。
　　圖10上圖為數(shù)碼相機(jī)拍攝的照片，下圖為反轉(zhuǎn)片拍攝的照片，在同一光線條件下拍攝，數(shù)碼原片的反差和飽和度都不如膠片。經(jīng)過調(diào)整，粗看上去，與反轉(zhuǎn)片的色彩、反差基本一致，沒有什么區(qū)別，請注意圖中標(biāo)記有白色圓圈的部位。
　　圖11為放大圖10的圓圈局部，看到除了數(shù)碼照片清晰度超過膠片（120反轉(zhuǎn)片）之外，“奉天倡義”四個(gè)字上面的陰影中，數(shù)碼照片中的石刻圖案紋理細(xì)節(jié)明顯多于膠片。反轉(zhuǎn)片不經(jīng)過調(diào)整已經(jīng)達(dá)到不錯(cuò)的層次，這是人們看重的。而數(shù)碼不經(jīng)過調(diào)整時(shí)則“又灰又軟”，不深刻理解數(shù)碼“三低原則”獲取影像的機(jī)理，肯定難以接受它，但是，當(dāng)經(jīng)過簡單調(diào)整，數(shù)碼一掃“又灰又軟”的狀態(tài)，出現(xiàn)了膠片所達(dá)不到的層次細(xì)節(jié)時(shí)，我們能否客觀認(rèn)識(shí)單反數(shù)碼相機(jī)拍攝原片的真正實(shí)力，從而理解數(shù)碼的開發(fā)思路，把握特征，走出傳統(tǒng)的定勢呢？
　　那么，數(shù)碼相機(jī)為什么有高飽和度的設(shè)置呢？ 我們拍攝的對象題材非常廣泛，有些情況下要針對不飽和的畫面，就需要采用高飽和度設(shè)置。另外，某些照片并不需要后期制作，質(zhì)量并不要求特別高，比如某些紀(jì)念照和工作場景，一步到位就行。這時(shí)直接選擇高飽和度、高反差拍攝，也是省時(shí)省力的好辦法。
　　某些相機(jī)沒有反差和飽和度設(shè)置，而以某種定制的模式來標(biāo)識(shí)。下面是一些定制的模式與飽和度之間的大致的對應(yīng)關(guān)系。
　　風(fēng)景模式即高飽和度模式；普通模式屬于中飽和度；標(biāo)準(zhǔn)模式為中低飽和度；人像模式是淺灰區(qū)略微偏品紅的中飽和度；真實(shí)模式為中高飽和度；鮮艷模式為高飽和度；更鮮艷模式為最高飽和度；柔化模式屬低或中低飽和度。根據(jù)這些大致的對應(yīng)關(guān)系，我們可以理解飽和度、反差和色彩層次有著矛盾和互相制約的關(guān)系，知道魚和熊掌不可兼得，從而依據(jù)題材和要求，靈活選用相應(yīng)的模式。
　　照相機(jī)的色彩模式，只能提供一個(gè)基本的近似的“色彩樣式”，這個(gè)樣式并不能夠保證在相對應(yīng)的條件下，一定能拍出最好的照片。即使對應(yīng)，也存在景物與模式的差異。我們知道了模式的本意和基本技術(shù)特點(diǎn)，可以在實(shí)拍中靈活運(yùn)用，比如在色彩飽和和光比大的風(fēng)景拍攝中，如果用高飽和度的風(fēng)景模式，則可能會(huì)造成“高光溢出，暗部欠層次”，而此時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)模式，情況則會(huì)大有改觀。而面對反差小、色彩灰暗的畫面，用風(fēng)景模式則可能會(huì)恰到好處。這種靈活的運(yùn)用方式可以有數(shù)不清的組合，至于怎么用，還是那句話：要實(shí)驗(yàn)，通過用心的比對試驗(yàn)可以獲得真正實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)。