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(fā)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(huán)節(jié)層面，為我國影視制作者提出新的發(fā)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(tài)圖像，能夠提供更大范圍和更多細節(jié)。與傳統(tǒng)SDR 技術相比，HDR 色彩更豐富、色域更廣泛，細節(jié)也更細膩，因此，HDR 以其獨特的現(xiàn)實效果，被影視行業(yè)廣泛應用。然而影視產業(yè)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(xiàn)出更為寬廣的色彩和亮度的畫面，與傳統(tǒng)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(jié)在傳統(tǒng)電視中可能會出現(xiàn)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(xiàn)。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(tài)數(shù)據(jù)的攝像器材，并通過后期諸多參數(shù)的調整來完成。在具體影像呈現(xiàn)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(xiàn)階段，我國影視行業(yè)所采用的HDR 技術主要指借助多幀合成手段實現(xiàn)動態(tài)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(xù)拍攝多張照片后，會呈現(xiàn)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(tài)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(xiàn)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(tài)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(jié)。HDR 合成技術則有效捕捉傳統(tǒng)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(tài)影像的目的，從而更飽滿、更豐富地呈現(xiàn)出畫面的細節(jié)。

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(jù)不同的情況進行選擇。因此，本文根據(jù)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(jié)難以呈現(xiàn)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(tài)范圍狹小的攝像機，然而在動態(tài)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(xiàn)的每個細節(jié)，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(huán)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(tài)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(jié)。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(jié)，帶來細節(jié)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(xiàn)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(jié)得以完美的展現(xiàn)的同時，觀眾還能瞥見海天交融處的云層和夕陽的狀態(tài)。映射在海平面的光線并未因過于明亮而呈現(xiàn)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(guī)拍攝手段將難以對畫面細節(jié)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(tài)得以全面的展現(xiàn)，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(jié)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(jié)發(fā)展或人物刻畫需要突出角色的面部細節(jié)，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(xiàn)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(xiàn)背景出的細節(jié)，但角色臉部會出現(xiàn)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(jié)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(shù)的拍攝設備同時進行影像錄制。在實際設置環(huán)節(jié)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(shù)的圖像合成HDR 圖像。基于兩臺設備同時進行拍攝，又由于前期攝錄使用的支架缺乏足夠的穩(wěn)定性，不可避免地發(fā)生三棱鏡、反光鏡片的光學畸變，造成兩組影像難以實現(xiàn)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(xiàn)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(fā)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(shù)，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(guī)設備，進行影片的攝錄與制作。此外由于雙軌功能并非傳統(tǒng)意義上的同時攝錄，而是運用AB 軌交錯的原理，實現(xiàn)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(xiàn)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(shù)據(jù)和信息。從運行原理角度分析，RAW 是CMOS/CCD 將光信號直接轉變?yōu)殡娦盘柕脑加涗?，是從原始?shù)據(jù)資料獲得的電信號實現(xiàn)數(shù)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(shù)可依據(jù)具體情況進行調節(jié)，不過要確保過曝時能夠觀察到暗處細節(jié)；欠曝時能夠觀察到亮處的紋理或細節(jié)。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(yè)軟件中，合成HDR 文件，以此獲得具備高動態(tài)特征的圖像。此過程共有兩個環(huán)節(jié)：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(huán)節(jié)的宗旨是確保亮處與暗處的細節(jié)能夠得以保存；最后在此基礎上，根據(jù)需要對部分參數(shù)實施調整，使其達到理想的狀態(tài)。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(tǒng)影視制作中所存在的光影問題，促使影像細節(jié)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(tǒng)HDR合成技術所存在的技術弊端，從制作環(huán)節(jié)、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(yōu)良的作品構建堅實的基礎。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展與進步，相信在不遠的未來將出現(xiàn)超越RAW拍攝法的HDR 合成技術，以此實現(xiàn)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(yè)，開辟出全新的發(fā)展道路。