HDR多幀合成技術在影視拍攝和制作中的應用研究

蔡一旻 浙江傳媒學院 影視攝制系

在消費升級視域下，國民生活品質日益提升，對影視作品制作提出新的要求及理念。要求影視制作者緊密結合時代發展特征與特點，深入觀影人群的觀影理念，結合當代先進的影視制作技術，提升影視作品畫面感官度及質量。而HDR 合成技術從影像制作原理與環節層面，為我國影視制作者提出新的發展方向，并以其獨特的視覺感官、質感被國民所接受。

一、HDR 多幀合成技術概念及定義

HDR 主要指高動態圖像，能夠提供更大范圍和更多細節。與傳統SDR 技術相比，HDR 色彩更豐富、色域更廣泛，細節也更細膩，因此，HDR 以其獨特的現實效果，被影視行業廣泛應用。然而影視產業所運用的HDR 技術與電視平板廠商所采用的HDR 并不相同。電視HDR能夠促使設備呈現出更為寬廣的色彩和亮度的畫面，與傳統電視相比，同樣的影像或畫面在HDR 電視中可被顯示的亮度和色彩更為豐富。陰影處或強光處的細節在傳統電視中可能會出現模糊不清或缺失的問題。然而在HDR 電視中卻可得到比較清晰地呈現。畫面也較為細致，富有空間感，可為觀眾帶來貼近自然的感官體驗。但確切地講，要攝制HDR 電影，需要運用能夠記錄動態數據的攝像器材，并通過后期諸多參數的調整來完成。在具體影像呈現方面，則需要能支持HDR 影片的設備，如果三者缺一，將難以制作出真正意義上的HDR 影片?，F階段，我國影視行業所采用的HDR 技術主要指借助多幀合成手段實現動態效果的攝制技術。通常來講，該技術比較適宜電影拍攝客體光影差異較大的情況。例如，部分配備HDR 的相機在連續拍攝多張照片后，會呈現出曝光程度不同的圖片。隨后依托HDR 原理將三張照片進行合成，以此得到色域廣泛的HDR 圖像。自然界的色彩與光線豐富多彩，然而人眼則是具備高動態和高精度的相機，能夠有效捕捉自然色彩和光線的變化，并不會像相機般出現曝光過度或曝光不足的問題，因此，與相機相比，人所看到的影像已經算是HDR 了。但HDR相機的動態范圍要比人眼相對狹窄，不能有效捕捉有限的色彩與光線。尤其在拍攝客體光線明暗差異性較大的情況下，難以有效捕捉景象的細節。HDR 合成技術則有效捕捉傳統HDR 的不足，進行合成的照片主要是每幀中最貼近真實景象色彩的部分。較亮部分選擇欠曝光影像、較暗部分選取曝光過度影像，正常部分選取合理曝光影像，以此達到制作動態影像的目的，從而更飽滿、更豐富地呈現出畫面的細節。

二、HDR 技術在影視拍攝中的應用

確切地講，HDR 技術是影像制作與拍攝的方法，主要應用于影視作品的拍攝與后期制作。然而HDR 合成技術并非是影視攝制的核心技術，而是一種影像輔助手段。就像攝影過程中，需要對光線較暗的部分運用閃光燈，而光線充足時，則需要關閉該功能一樣。HDR 合成技術的運用有其特有的范圍，需要電影攝錄者根據不同的情況進行選擇。因此，本文根據HDR 合成技術的特性，詳細探討該技術具體的應用場景和情況。

(一)室內逆光、室外強光

在美國電影《特別任務》中，男主角橫臥在臨江的吊腳樓內，身體一側是波光粼粼的江面，另一側則是昏暗的室內。拍攝點由室內朝向江面，遠景處明亮，而近景處幽暗，整幅畫面明暗差距較大，男主角面部表情及具體細節難以呈現在畫面中。因此就算是人從戶外望向背光的室內也會有短暫的光適應效應，更不用說動態范圍狹小的攝像機，然而在動態范圍超出攝像機有效范圍的背景下，電影整體畫面得到有效的改觀，觀眾能夠清晰看到畫面中所呈現的每個細節，并對影片畫面有直觀的感受。而沒有運用HDR 合成技術的影片將難以將背光處的環境、人物及曝光處的遠景和波光粼粼的江水融入畫面中。室內背光、室外強光所形成的“大光比”將超出我國絕大部分攝錄設備的動態范圍，因而在此種場景中運用HDR 合成技術，能夠有效改變圖像的質感。

(二)夜景的明暗交錯

在電影《阿拉丁神燈》早期影像資料中能夠看到這樣的一副場景：漆黑的夜色如帷幕般罩在燭光搖曳的亭臺上，晚風襲來，燭火和暗夜相互交融，熠熠生輝。沒有被燭光照射的地方和亭臺的燭火，逐漸形成明暗反差強烈的場面。這組影像立體感和層次感較強，并沒有因燭火過亮而造成畫面泛白，也沒有因夜晚拍攝的緣故，畫面顯得暗淡。亭臺頂部雖與夜空相連卻并沒有混沌不清，觀眾可清洗地看到亭臺的細節。這就是HDR 合成技術的巧妙之處，最大可能地還原真實場景的細節，帶來細節豐富、范圍廣泛的畫面。因此，HDR 合成技術也被廣泛應用于燈光明暗錯亂的夜景，通過多層疊加的畫面，將夜晚真實而質感的場景呈現給觀眾，而在《長城》、《夜宴》及《鋼鐵俠2》等存在大量夜景鏡頭的電影中，HDR 更被運用得如火純情。

(三)場面恢弘的風景

在攝制場面恢弘的風景時，陸地與天空或天空與海洋間的反差需要HDR 合成技術來彌補。在電影《楚門的世界》中，夕陽斜映在蔚藍的海平面上，太陽以及海面反射的光與海面的近景形成巨大的反差。在不運用HDR 合成技術的前提下，攝影師將難以攝制出如此壯觀宏偉的場景。波紋蕩漾的海面，帆船搖曳的船帆，男主角堅毅而疲憊的表情，在這些細節得以完美的展現的同時，觀眾還能瞥見海天交融處的云層和夕陽的狀態。映射在海平面的光線并未因過于明亮而呈現出一道絢白，而是和諧地、自然地與海平面相互交融。陳元(2018)認為，場面恢弘的場景，光線與色彩變換更為復雜，極易形成強烈的光影對比差，運用常規拍攝手段將難以對畫面細節進行有效捕捉，然而在HDR合成技術的加持下，風景的色彩與光線的形態得以全面的展現，以此形成畫面細膩而光線均勻的影像作品。

(四)強光下的特寫鏡頭

在人物攝錄過程中，攝影師一般不會采用HDR 合成技術處理電影畫面。因為如果電影人物面部表情細節過于細膩，反而會加深人物面部缺陷，影響觀影人群的感官體驗。不過，假如電影情節發展或人物刻畫需要突出角色的面部細節，譬如凸顯人物臉部皺紋，可適量使用HDR 合成技術。然而HDR 技術在拍攝強光下的特寫鏡頭中，被應用得比較廣泛。因為角色面部并不是平面，而是棱角分明的立體，尤其是歐洲人臉部特征更加突出。假若陽光或燈光斜射在角色面部上，會致使角色面部一側存在炫光，而另一側出現陰影。通過HDR 合成技術的處理，能夠有效消除此種情況下的炫光和陰影，促使角色面部特征看起來更加和諧自然。而當導演為突出角色時，擴大光圈，雖可以呈現背景出的細節，但角色臉部會出現曝光過度的問題，而縮小光圈，整個畫面將顯得暗淡，難以凸顯角色。因此，使用HDR 合成技術，能夠確保在保留細節的基礎上，維持畫面背景的暗度，以此加強角色的立體感。

三、HDR 合成影像制作的主要路徑

(一)HDR 雙機拍攝

HDR 雙機拍攝即配置具有不同參數的拍攝設備同時進行影像錄制。在實際設置環節中，兩組攝錄設備會被設置為過曝和欠曝，并在影視制作后期將兩組曝光系數的圖像合成HDR 圖像?；趦膳_設備同時進行拍攝，又由于前期攝錄使用的支架缺乏足夠的穩定性，不可避免地發生三棱鏡、反光鏡片的光學畸變，造成兩組影像難以實現重合。因此，在影視制作后期，需要對兩組影像實施調整，以實現完全重合的目的?？梢哉f雙機拍攝是較為繁復且合成質量有限的攝錄技術，在影視制作發展的后期，逐漸被淘汰。

(二)雙視頻軌道法

雙視頻軌道分別調整為欠曝與過曝兩種不同的參數，隨后對場景或人物進行設置，并在影視制作后期，將兩組影像進行合成，然而此種方法的弊端是并非所有攝錄設備都具有雙視頻軌道功能，尤其在資金緊缺的情況下，劇組更愿意選擇常規設備，進行影片的攝錄與制作。此外由于雙軌功能并非傳統意義上的同時攝錄，而是運用AB 軌交錯的原理，實現對運動緩慢或靜止的對象進行拍攝。然而攝錄對象移動速度過快，將導致畫面出現重影，需要后期進行進一步的調整。

(三)RAW 格式拍攝

RAW 格式拍攝是當前較為流行的攝錄手段，能有效避開HDR 雙機拍攝與雙視頻軌道拍攝的弊端，在后文具體制作技巧中，也將采取此類方法。RAW 是未經處理和壓縮的原始文件，能夠有效記錄影像攝錄的原始數據和信息。從運行原理角度分析，RAW 是CMOS/CCD 將光信號直接轉變為電信號的原始記錄，是從原始數據資料獲得的電信號實現數字化加工而得到的。在運用RAW 時，攝錄設備產生包涵白平衡、對比度、飽和度等信息的文件，所以，在影片拍攝中，RAW 的文本能夠有效保留最為豐富的文本信息及圖像信息，可為影視制作后期提供良好的基礎。

四、RAW 格式拍攝的具體方法與策略

近年來，RAW 方法是進行HRD 影像制作主要方法，其合成HRD 影像質量高，影視后期制作成本低，能夠滿足中小型電影投資商的需求。首先需要攝制一段合理曝光的RAW 影像，并分別生成音頻與視頻相互分離的文件夾，其中，RAW影視圖像是由多個DNG 格式的序列構成的，在構建HDR 影像時，需要為不同的場景選擇不同的DNG 文件。其次，利用RAW 軟件將經過嚴格篩選的DNG 圖像分割成多張過曝與欠曝的圖像。具體曝光參數可依據具體情況進行調節，不過要確保過曝時能夠觀察到暗處細節；欠曝時能夠觀察到亮處的紋理或細節。最后再將曝光過度、曝光不足以及正常曝光的圖像導入專業軟件中，合成HDR 文件，以此獲得具備高動態特征的圖像。此過程共有兩個環節：其一，混合曝光。將過曝的暗影和過曝的高光進行疊加，使其交融在相同的影像里。其二，色調映射。該環節的宗旨是確保亮處與暗處的細節能夠得以保存；最后在此基礎上，根據需要對部分參數實施調整，使其達到理想的狀態。值得注意的是，運用RAW 方法時，相關工作人員僅僅需要對特定場景的畫面進行調整，隨后運用批量功能對整個序列進行處理，便可完成對整部影像視頻的HDR處理。

五、結語

在影視制作與應用中，HDR 合成技術能夠有效改善傳統影視制作中所存在的光影問題，促使影像細節得到更充分的展示，滿足當代觀眾觀影的需求。而在技術層面上，RAW 拍攝手段彌補了傳統HDR合成技術所存在的技術弊端，從制作環節、制作效果、攝錄設備等方面，為我國影視制作者拍攝出品質優良的作品構建堅實的基礎。隨著現代科技的不斷發展與進步，相信在不遠的未來將出現超越RAW拍攝法的HDR 合成技術，以此實現電影制作與應用質的突破，為我國影視制作，乃至世界電影產業，開辟出全新的發展道路。