拍照的寬容度和動態範圍，到底有何區別？

照片寬幅是什麼意思

之前在很多回答中我都有提到，如果我們嚴肅地討論成像這件事，那麼最好還是區分一下寬容度和動態範圍這倆詞兒。在一般聊天場景中，其實我覺得沒必要區分這兩個概念，順嘴說了也就說了。包括普通媒體刊發的文章，寬容度和動態範圍混用，我覺得也都是可以接受的。

包括你們去看 DxOMark 對動態範圍（Dynamic Range）的解釋也十分隨意

［1］

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The range of luminance values between the darkest and brightest perceptible points in an image。（不嚴謹的翻譯：一張照片中，最暗與最亮位置的亮度值區間）

問題是，DxOMark 針對 Camera 類別的動態範圍測量方法明明就不是這東西。在我以往的回答中，看到好幾則留言在問我，寬容度跟動態範圍到底有什麼差別？我都沒回復：說真的，如果我們要非常準確地來講這件事，其實難度還是頗大的，感覺我需要學兩年再來回答你們這個問題。不過我們可以簡單的方式，隨意地聊聊。

注：本文部分參考來源無法保證可靠性

對應的英文

我們不是系統學習光學和半導體，所以獲取知識都比較瑣碎和片面（或者片點）的。融會貫通的同學請輕拍，這裡只做一些分享。

蘭拓在 2017 年 9 月釋出《鍵攝者說》系列文章的第七篇《先看懂這些才能真正讀懂相機評測》

［2］

，各位可以去看一看，裡面解釋了動態範圍和寬容度的概念和差別。不過我覺得仍然不夠通俗。當時我在評論中詢問作者，動態範圍和寬容度對應的英文分別是什麼。他們很熱心，很快就回復了我。

動態範圍的英文是 dynamic range，而寬容度是 latitude，這裡也給有研究精神的同學參考，你們可以透過谷歌搜尋引擎好好研究一番。

什麼是動態範圍（dynamic range）

比較詭異的是，即便說動態範圍，我們都還是要區分一下 EDR（engineering dynamic range）和 PDR（photographic dynamic range）。或者我們可以認為，在“工程”領域以更科學的方法來說動態範圍，和攝影領域談動態範圍，還是不一樣的。

前述蘭拓那篇文章談的動態範圍，指的很顯然是 EDR，但我們日常閒談時說的動態範圍則是說的 PDR。

EDR 是明確可量化的一個概念，既然都說到“工程”了，那還不趕緊裝個逼。EDR 的值是下面這樣的

［3］

：

呃。。。看看就好了，不需要懂。實際上光是界定這裡 SNR = 1（信噪比）我們都還需要花點時間。這裡我就不獻醜了，不過我們還是簡單地說一說，EDR 是特別針對影象感測器而言的，它可以簡化為“

系統的最大不失真輸出與系統本底噪聲的比值

”。

這裡的“本底噪聲”，簡單理解就是相機，在伸手不見六指的環境下拍一張（零輸入響應的）照片，理論上照片也應該全黑。不過實際上，由於本底噪聲的存在，我們很細緻觀察這張照片，仍然可以發現噪聲的存在，尤其是嘗試後期提亮時。

而所謂“最大不失真輸出”，可以理解為影象感測器在剛好沒有過曝時的光電子總量，或者叫最大滿阱容量。

EDR 基本取決於本底噪聲。而我們嚴肅討論時，所說的動態範圍就是指 EDR。其單位就是 stop 或者叫“檔”。這個概念對我們而言有什麼價值呢？價值就是了解本底噪聲，以及它和我們日常所討論的寬容度/動態範圍是有關係的，但並不是全部關係。如果你關注 DxO 的相機評分，那麼這個概念還是要好好去理解一下，詳見文末的參考內容。

那麼，什麼是攝影動態範圍（PDR）

PDR 其實才是普羅大眾更關心的一個概念或值。實際上，蘭拓那篇文章中談到的“寬容度”正是指的 PDR，或者說 latitude 和 PDR 是存在“共軛”關係的——是不是說得特裝逼？

實際上 PDR 經常與寬容度（latitude）互相混用，大概也是文章開頭提到的這個狀況存在的根源。我們從最簡單的層面來談一談 PDR/latitude 究竟是什麼鬼！其實也就是最暗到最亮的曝光範圍。我們去查很多國外網站給 dynamic range 的定義，也是這麼回事。

在國外攝影師 Alister Chapman 的文章 What‘s the Difference between Latitude and Dynamic Range

［4］

中，他認為，dynamic range 就是指一次拍照，相機能夠記錄的最暗到最亮區間。這其實就是我們平常理解的動態範圍或寬容度概念。

反映到一張照片上，依據 stop 來拍不同亮度的燈箱，最終多少個燈箱能被記錄下來。其實這個概念我看網上有明確歸到寬容度（latitude），實際跟 PDR 都還有差別。

照片來源：小P說相機

去看 PDR 怎麼算的時候，發現它是指最大可接受訊號和最小可接受訊號的比。感覺十分詭異。。。什麼叫“可接受（acceptable）”？蘭拓在這個問題上其實說得非常清楚，就是我們拍照的時候，如果曝光不足，通過後期提亮，那麼畫質一定是很糟糕的。針對同一個場景，曝光越不充足，則後期提亮到相同亮度時，畫質越糟糕。

保護眼睛是很重要的，曝光如果太不充足，提亮後，這張照片地畫質必然不忍直視：即你的“怒氣值”總有一個極限，你會認為這張照片已經畫質不堪到根本不能看了。那麼在你發怒的這個臨界值時，即可認為針對該拍攝場景的曝光達到最低下限，如果再往下，在你眼裡就都是垃圾了。

那麼 PDR 即是指這個下限到上限（上限就是指影象感測器剛好沒有過曝時的光電子量）的距離。

值得一提的是，在 PDR 的概念中，“怒氣值極限”其實是個很主觀的量。可能你覺得提亮後畫質已經不忍直視了，但其他人可能認為還是可以的。所以 PDR 本身就偏主觀，但對於同一個人而言，他的“怒氣值極限”還是一個定值，所以對於不同相機的 PDR 表現，還是可以做出誰更好誰更差的客觀比較的。

那麼現在其實大致可以理解 EDR 和 PDR 之間的關係，他們之間的距離其實還差了一個散粒噪聲。所以 EDR 和 PDR 並不是同一個東西。不懂什麼是散粒噪聲的請看我的另一篇文章：

歐陽洋蔥：聊聊照片的“噪點”：你的快門和光圈設定不對啊

至於拍燈箱的 latitude，以及體現你“怒氣值極限”的 PDR，這兩者之間如何建立“共軛”關係，或者是否徹底表現同一種屬性，我似乎並沒有能力去解釋。

再聊聊曝光寬容度（exposure latitude）

還有人可能偶爾會見到一個叫 exposure latitude 曝光寬容度的概念，說它和 latitude 也可以區分。比如說，你要拍一個場景，這個場景本身的動態範圍（或者光比）是 7 stops，而你用的相機 PDR/latitude 是 12 stops。那麼其實曝光方式是有一定自由度的。比如你可以向左曝光，這樣拍下來的照片會暗一些；你也可以向右曝光，拍的照片會亮一些。這其中有 5 stops 的空間供你任意使用，可確保照片不會過曝也不會死黑。那麼這 5 stops 就叫做曝光寬容度。

［5］

在前述 What’s the Difference between Latitude and Dynamic Range 一文中，作者所提的 latitude 概念會更加符合直覺，和 exposure latitude 也更接近。雖然作者並未嚴謹解釋，但可作參考，這裡和各位分享，幫助更深入理解。

“Exposure latitude 用以衡量在並未過度損失照片質量的情況下，你能接受多大程度的曝光差別。”所以才叫“寬容度”。比如說，一般我們拍照要找一個最佳曝光引數來進行。那麼以此為基準，一方面過曝，一方面再欠曝，過曝到何種程度你就受不了了，以及欠曝到何種程度你就受不了了，這兩者間的距離就是 expsoure latitude（或者不嚴謹地理解為 latitude）。

比如某家庭攝像機拍影片，我們採用合理的曝光引數，拍攝的畫面都很好看；然後嘗試降個 1-1。5 stops 曝光，然後經過後期提亮，你認為畫質依然能夠接受，那麼這顆相機的欠曝 latitude 就至少有 1-1。5 stops；在完美曝光的基礎上，加 1 stop 曝光，結果畫面就完全不能看了，後期也救不回來，那麼這個攝像機總體的 expsoure latitude 大約就在 2-2。5 stops。

其實我感覺不必去糾結 latitude 和 exposure latitude 是否真的存在差別，至少這個解釋也可以用來衡量不同相機裝置寬容度情況到底誰更好誰更糟，即便其量度是不一樣的，但也並沒有什麼影響。

總的來說，日常談論寬容度和動態範圍，我們沒必要去深究其核心，尤其 PDR 和 latitude 本身也是差不多的意思。不過如果看量化的資料和真正的評測，比如 DxO 和蘭拓的評測，就需要關注其間的差別了。

擴充套件

這裡再補充一下此文作者的另一個觀點，就是 PDR 增大的話，是否意味著 exposure latitude 就會增加？這個問題實際上涉及到 gamma 曲線，所以答案是不一定的，這裡僅作為擴充套件閱讀。

除非是拍攝純線性的原始圖片，否則拍的照片就會應用一個 gamma 曲線。因為人眼對於亮度的感知並不呈線性，比如人眼天生對亮部更不敏感，所以亮部並不需要保留太多層次；但人眼對暗部很敏感，所以暗部要保留相對更多的細節。為了模擬人眼的這個特性，就需要對照片應用一個 gamma 曲線。

Gamma 曲線另一方面也是對資料做壓縮，尤其對亮部資料做壓縮。我們拍攝影片的話，就算是未壓縮的影片格式通常也都要應用 gamma 曲線，將更大的動態範圍擠壓到一定尺寸。高亮區間的壓縮就更容易造成過曝的問題，一旦我們再向右曝光一點，那麼照片或影片就會因為壓縮看起來很悲劇，比如中間調資訊這個時候會進入到 gamma 曲線高度壓縮區間。

常規的 gammar 曲線白色亮部曝光在 90~95% 區間內，而中間調介於 40~45%。在 90% 以上區間，實際上就發生高度壓縮了。比如對臉部曝光，就必須要放到 90% 以下，這樣看起來才會自然，如果放到 90% 以上區間內，就會感覺跟褪色了一下，對比度也低。

而 Hypergamma 或者 Cinegamma 這種都是比較大動態範圍的 gamma 曲線。這類曲線的肩部會更低。這樣給予向右曝光的空間更充足。但與此同時，因為曲線突然放緩的肩部位置變低了，如果我們對人臉做曝光的話，要獲得理想的效果，實際相比標準 gamma 曲線的範圍更小，也就是說過曝一點點，可能就會對畫面產生傷害。

這也就造成了動態範圍（PDR）更大的曲線，卻讓曝光寬容度（exposure latitude）更小了。索尼推薦使用者針對此類 gamma，中間調擺在更低的 32-40% 區間內。這樣的話整體曝光度更低，也就不太會過曝了——但顯然這讓曝光寬容度變小了。有關 Log 曲線，還可以去詳細看一下作者的這篇文章。

要更細緻地瞭解 EDR 和 PDR 的量化概念，參見參考資料中的 Engineering Dynamic Rang in Photography。