在描述一個場景的時候,動態范圍(Dynamic Range)指的是其最亮部與最暗部的亮度比值。高動態范圍的場景(High Dynamic Range Scene)指的是場景里同時存在非常明亮和非常暗淡的部分。
圖像傳感器所能捕捉的動態范圍是有限的,它受到兩個因素的限制,一個是滿阱容量(Full Well Capacity,FWC),另一個則是它的本底噪聲。
- 滿阱容量越大,CMOS 就越不容易飽和。如果場景里明亮的部分釋放出太多光子,那么圖像傳感器就會飽和,超出這個容量的光子無法被捕捉,這些高光信息也就無法被保存下來。
- 類似地,對于太過暗淡的部分,那些光子的信號強度不夠,那么就會淹沒在圖像傳感器的噪聲(Noise Floor)中,無法被記錄下來。
要想在一張照片里記錄盡可能多的明暗細節,就需要盡可能擴大傳感器的 FWC,并盡可能地抑制其本底噪聲,然而,受制于使用場景所能容納的傳感器尺寸,以及當前可用的技術,傳感器能獲得的提升是有限的。
因此,工程師們另辟蹊徑,通過其他的方法來捕捉這種高動態范圍的場景,這就是高動態范圍成像技術(HDR Imaging)。