郝新华

(广东警官学院 刑事技术系，广东 广州 510232)

HDR是英文High－Dynamic Range的缩写，即高动态范围。在图像处理、计算机图形学和摄影等领域，运用高动态范围影像技术能够比通常的数字成像技术或摄影方法获得更大的动态范围，可以获得被拍景物从最亮区域到最暗区域更多的细节。HDR影像是使用相关软件将多张不同曝光量的源文件进行影像融合，最终得到一幅同时兼顾高光和暗部细节层次的照片。在实际拍摄过程中，我们经常会遇到被拍景物光比过大的情况。此时曝光量的确定很难同时兼顾高光和暗部的细节层次，高光过曝和暗部欠曝现象常常二者居其一或二者兼有。传统胶片的宽容度较高，但要想同时兼顾高光和暗部的细节层次，一般使用中灰渐变镜或采用技术更复杂的后期多底合成等方法才有可能得到一幅高光和暗部兼顾的照片;而使用常规数字成像技术或摄影方法，在被拍景物亮度范围超出传感器能够记录的最大动态范围时也无法同时兼顾高光和暗部的细节层次。HDR技术的成熟和后期处理技术的程序化使HDR影像的获得更容易，影像效果更完美。

一、HDR照片拍摄的技术要求

HDR影像的特点决定了进行HDR摄影时，同一组中每一个源文件都对所拍摄景物的影像效果有非常重要的作用。曝光不足的影像突出高光的细节，曝光过度的影像反映暗部细节，准确曝光的影像记录中间层次特征，因此，每一个源文件的拍摄都会对HDR影像合成的成败和影像质量的高低产生较大的影响。

(一)拍摄HDR源文件时，一组照片中源文件的内容应该是完全一样，虽然某些HDR处理软件对轻微移动影像具有对准功能，但是源文件之间没有任何的移动是获得完美HDR影像的前提，因此需要一个稳固的三脚架以固定相机。

(二)由于拍摄源文件之间具有不同的曝光量，因此最好使用具有自动包围曝光功能的相机，在光圈优先模式下进行连续拍摄。如果相机没有该项功能，可使用手动曝光模式通过改变曝光时间完成拍摄，也可以采用光圈优先模式确定光圈后，使用曝光补偿功能来完成不同曝光量的控制，分别从曝光过度到曝光不足进行拍摄，得到一组同一场景不同曝光量的影像。拍摄过程中，如果改变光圈大小进行拍摄则会导致因景深的混乱而使后期影像融合失败。

(三)拍摄HDR源文件时，同一组所有源文件除曝光量 (严格来讲，应该是曝光时间)不同外，其他拍摄条件，譬如拍摄范围、光圈、对焦点、感光度、白平衡等必须完全一致，同时拍摄的内容最好是静止的物体。

(四)同一组源文件的曝光量可以根据具体拍摄条件及拍摄要求确定。拍摄时可以使用1EV或2EV等作为步长改变曝光量，也可以根据实际情况使用更小步长改变曝光量，以使影像亮度的过渡更加细腻平滑。源文件的数量可以根据实际需要选择。

(五)影像的存储格式应采用JPEG或RAW格式。如果源文件选择RAW格式可以在HDR专门软件中直接进行格式转换，也可以使用高级的RAW文件转换软件。笔者建议，在现场摄影中，使用JPEG格式记录源文件方便快捷，更加实用。

(六)在环境光线较弱需要长时间曝光条件下拍摄时，建议采用反光板预升锁定拍摄功能，并使用遥控快门线或2S自拍方式释放快门以消除拍摄时震动带来的影响。

二、HDR影像融合技术方法

进行HDR影像融合时，可以选择的软件很多。常用的影像处理软件譬如photoshop(CS2及以上版本)、nEOIMAGING等软件中具有HDR功能;还有一些专门的HDR软件譬如Photomatix Pro、FDRTools、Dynamic Photo HDR、Artizen HDR、HDR PhotoStudio、HDR Photo Pro等。这些专门的HDR软件都有免费试用版本。通过笔者的试用，在Photoshop CS中处理HDR比较复杂，需要较高的技巧，初学者不建议使用;在nEOIMAGING软件中处理，操作简单，对影像效果要求不高时可以试试;Photomatix Pro等专门软件的功能比较专一，菜单设计也比较简单，建议在要求较高时使用。下面以nEOIMAGING和Photomatix Pro软件为例，简要说明其使用方法。

(一)nEOIMAGING软件处理方法

1)打开nEOIMAGING软件，点击“效果/其他特效/包围曝光三合光Ⅳ型电子出版系统一［HDR］”;2)点击加载照片 (多张)，在存放拍摄源文件文件夹中选择需要进行处理的源文件并确定;3)点击右下角“预览”即可在界面中出现处理后的HDR效果预览，如果需要调整效果，可以在左下角的“选项”栏中调整“高光细节”或“暗部细节”参数并进行效果预览，然后点击“确定”;4)如果有需要，可直接在nEOIMAGING软件或其他处理影像处理软件中对生成的HDR影像进行适当处理，然后另存为一个文件即可;5)也可在原始界面中点击左下角的“工具”并选择“从RAW文件分解出三张照片”，并在存放拍摄源文件文件夹中选择需要进行处理的RAW格式文件，然后再按照以上步骤3和步骤4进行处理。使用一张RAW格式的照片，使用影像处理软件按照不同的曝光值转换成一组JPEG格式。笔者通过实验，认为此方法虽然拍摄时比较容易，但从RAW文件能够获得的动态范围是有限的，尤其对于有明亮窗户的室内场景等情况下，其HDR影像效果一般，不建议使用。

(二)Photomatix Pro软件处理方法

1)打开Photomatix Pro软件，点击“HDR/生成”，在提示框中点击“加载不同曝光的照片”前面圆圈，再点击“浏览”即可在存放拍摄源文件文件夹中选择需要进行处理的源文件;2)点击“确定”后再点击“对准源图像”前圆圈，并根据源文件情况决定是否需要选择其他选项;3)点击“确定”后，软件自动生成HDR文件。4)点击“HDR/色调映射”，并选择进行色调映射的方法(“细节增强器”/“色调压缩器”)，并根据需要，参照直方图来调整相关参数设置;5)点击“应用”，生成HDR输出文件。

色调映射是决定HDR影像最终效果的关键步骤，对呈现HDR图像的高光和暗部的细节至关重要。在现场摄影中，为了真实再现被拍景物，在进行色调映射时，［建议选择色调压缩控制器］进行调整，或者在［细节增强器］里将强度设置较低 (≤20)时影像效果为佳。

三、现场摄影中的实际运用

在现场摄影中，HDR技术主要运用于现场方位摄影和现场概貌摄影中。在拍摄现场方位照片和现场概貌照片时，经常会遇到拍摄范围内的景物亮度差异非常大，超出了感光材料能够记录的最大动态范围。此时，无论以什么景物亮度作为曝光依据都必然损失一部分景物的细节特征，特别是在拍摄概貌照片时，如果某些细节在照片上得不到准确地再现，将会严重影响现场照片的表现力，无法客观、准确地记录现场的真实信息。在数字影像技术在刑事摄影中普遍应用的今天，在现场摄影中运用HDR技术，可以进一步提高现场照片再现犯罪现场的作用。

(一)HDR技术在现场方位摄影中运用

现场方位摄影是以整个现场和现场周围环境为拍摄对象，反映犯罪现场所处地理位置以及周围环境情况的专门摄影。现场方位照片除反映出犯罪现场处于什么位置，还要反映犯罪现场周围的环境特点，用以表达犯罪现场外部状况。但受到拍摄时的天气、现场具体环境特点等因素的影响，现场光线明暗差异非常大，由于现场方位照片取景范围较大，一般难以对拍摄范围的景物进行补光，因此很多时候拍摄出来的现场方位照片效果不够理想，难以全面反映现场的环境特点。运用HDR技术可以更好地再现现场环境特点，表现出更多的细节层次。(见附图1－2)

附图1矩阵测光拍摄的单个影像

附图2 HDR技术拍摄的影像

(二)HDR技术在现场概貌摄影中运用

现场概貌摄影是以整个现场为拍照内容，反映现场的全貌以及现场内各部分关系的专门摄影。现场概貌照片要全面地反映现场的范围、内部状况和痕迹物证的分布情况等。当现场环境中出现明亮的门窗，强反光物质、高亮度发光光源等，以及现场内比较杂乱等情况下，现场范围内亮度差极大，虽然拍摄时可以采用闪光灯等进行补光，但由于闪光灯的有效范围有限，补光角度的限制，以及可能产生的阴影等会使现场照片无法真实再现现场内部状况和痕迹物证的分布情况。使用HDR技术可以在不改变现场光线的前提下再现更多的细节层次，获得更多的现场信息。(见附图3－4)

附图3矩阵测光拍摄的单个影像

附图4 HDR技术拍摄的影像

(三)HDR技术在现场物证摄影中运用探讨

现场物证摄影中一般都需要进行加强反差摄影。对于立体痕迹物证的拍摄，由于需要采用侧光配光法产生阴影来表现痕迹的立体效果，而当光比过大的时候就容易产生高光溢出或阴影部分细节损失现象，在拍摄时为了防止此类现象的发生，一般采用辅助配光方法，但受现场拍摄条件的限制或物证表面立体形态复杂的影响，有时很难兼顾到，但运用HDR技术对立体痕迹进行拍摄实验。可以在表现物证立体感的同时更好地再现立体痕迹的细节特征。