什么是動(dòng)態(tài)范圍呢？動(dòng)態(tài)范圍是可變化信號(hào)（例如聲音或光）最大值和最小值的比值。

當(dāng)你拍攝的圖像在光線上有巨大的差異時(shí)，更大的動(dòng)態(tài)范圍就能獲得更大的影調(diào)空間——例如一個(gè)有明亮窗戶和昏暗內(nèi)部的地點(diǎn)。來自窗戶的光線比墻壁內(nèi)部的光線要亮得多，如果動(dòng)態(tài)范圍不夠大，這時(shí)要么窗戶的光線太亮，曝光過度（看起來是白色的），要么墻壁太暗，曝光不足（看起來是黑色的），這會(huì)導(dǎo)致圖像失去細(xì)節(jié)。下面是類似場景的示例。

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那么究竟怎樣才能提升動(dòng)態(tài)范圍呢？知道這3點(diǎn)，輕松提升動(dòng)態(tài)范圍！

1.改進(jìn)硬件

工業(yè)上為了增加圖像的動(dòng)態(tài)范圍，基本有兩種方法——改進(jìn)硬件來增加感光組件的動(dòng)態(tài)范圍，以及通過軟件算法來改進(jìn)。CMOS工業(yè)相機(jī)感光組件的動(dòng)態(tài)范圍取決于像素顏色飽和能力，感光組件的像素可以保持的大電子數(shù)，以及像素中的暗噪點(diǎn)（在輸出電荷時(shí)所產(chǎn)生的噪聲），因此，為了增加動(dòng)態(tài)范圍，可嘗試進(jìn)一步減少暗噪點(diǎn)或增加飽和容量。盡管暗噪點(diǎn)取決于感光組件的電子特性，如要增加像素飽和能力，仍可使用較大的像素（因?yàn)楦笙袼乇砻鎱^(qū)域代表更多光子被獲取，產(chǎn)生更大的電荷）或從本質(zhì)上提升像素結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。

2.時(shí)域曝光

除了改良[工業(yè)相機(jī)]外，也可以通過算法方式來提升動(dòng)態(tài)范圍。這些算法改進(jìn)的根基為使用不同曝光時(shí)間來獲取圖像數(shù)據(jù)。其中較為熟知的方法是以“時(shí)域曝光”（例如，以不同曝光時(shí)間獲取的幾幅完整圖像）作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

基本假設(shè)為工業(yè)相機(jī)的像素值，近似線性地取決于入射光量和曝光時(shí)間，這樣一來，即使像素不飽和，也可以根據(jù)已知的曝光時(shí)間來決定潛在的入射光量（或與其成正比的數(shù)量）。在飽和像素的情況下，對(duì)應(yīng)的像素值用于幾個(gè)較短的曝光時(shí)間。通過這種方式，與一次曝光相比，可以確定更大面積的入射光量。曝光序列的優(yōu)點(diǎn)在于，可在擴(kuò)大范圍內(nèi)決定亮度而不損失任何局部分辨率。盡管如此，多重曝光可能產(chǎn)生不必要的偽影，特別是在物體移動(dòng)的情況下。

3.空間變化曝光

為了避免多重曝光造成的偽影，現(xiàn)代工業(yè)相機(jī)提供“空間變化曝光”技術(shù)。該技術(shù)在不同曝光時(shí)間下曝光感光組件上的某些特定像素組。例如，常見的變體使用不同的曝光時(shí)間，交替曝光兩條圖像線。由于曝光同時(shí)開始，從而能減少因畫面移動(dòng)所引起的偽影。然而，在這種情形下，不同曝光像素之間不存在1：1的對(duì)應(yīng)關(guān)系，高動(dòng)態(tài)范圍的圖像的像素要通過插值計(jì)算。這個(gè)過程無可避免地會(huì)產(chǎn)生分辨率損失，并產(chǎn)生偽影現(xiàn)象，特別是在邊緣結(jié)構(gòu)的部分。

通過改進(jìn)硬件、時(shí)域曝光和空間變化曝光即可獲取更大的動(dòng)態(tài)范圍，就能獲得更大的影調(diào)空間。