HDR多帧合成技术在影视拍摄和制作中的应用研究

蔡一旻 浙江传媒学院 影视摄制系

在消费升级视域下，国民生活品质日益提升，对影视作品制作提出新的要求及理念。要求影视制作者紧密结合时代发展特征与特点，深入观影人群的观影理念，结合当代先进的影视制作技术，提升影视作品画面感官度及质量。而HDR 合成技术从影像制作原理与环节层面，为我国影视制作者提出新的发展方向，并以其独特的视觉感官、质感被国民所接受。

一、HDR 多帧合成技术概念及定义

HDR 主要指高动态图像，能够提供更大范围和更多细节。与传统SDR 技术相比，HDR 色彩更丰富、色域更广泛，细节也更细腻，因此，HDR 以其独特的现实效果，被影视行业广泛应用。然而影视产业所运用的HDR 技术与电视平板厂商所采用的HDR 并不相同。电视HDR能够促使设备呈现出更为宽广的色彩和亮度的画面，与传统电视相比，同样的影像或画面在HDR 电视中可被显示的亮度和色彩更为丰富。阴影处或强光处的细节在传统电视中可能会出现模糊不清或缺失的问题。然而在HDR 电视中却可得到比较清晰地呈现。画面也较为细致，富有空间感，可为观众带来贴近自然的感官体验。但确切地讲，要摄制HDR 电影，需要运用能够记录动态数据的摄像器材，并通过后期诸多参数的调整来完成。在具体影像呈现方面，则需要能支持HDR 影片的设备，如果三者缺一，将难以制作出真正意义上的HDR 影片。现阶段，我国影视行业所采用的HDR 技术主要指借助多帧合成手段实现动态效果的摄制技术。通常来讲，该技术比较适宜电影拍摄客体光影差异较大的情况。例如，部分配备HDR 的相机在连续拍摄多张照片后，会呈现出曝光程度不同的图片。随后依托HDR 原理将三张照片进行合成，以此得到色域广泛的HDR 图像。自然界的色彩与光线丰富多彩，然而人眼则是具备高动态和高精度的相机，能够有效捕捉自然色彩和光线的变化，并不会像相机般出现曝光过度或曝光不足的问题，因此，与相机相比，人所看到的影像已经算是HDR 了。但HDR相机的动态范围要比人眼相对狭窄，不能有效捕捉有限的色彩与光线。尤其在拍摄客体光线明暗差异性较大的情况下，难以有效捕捉景象的细节。HDR 合成技术则有效捕捉传统HDR 的不足，进行合成的照片主要是每帧中最贴近真实景象色彩的部分。较亮部分选择欠曝光影像、较暗部分选取曝光过度影像，正常部分选取合理曝光影像，以此达到制作动态影像的目的，从而更饱满、更丰富地呈现出画面的细节。

二、HDR 技术在影视拍摄中的应用

确切地讲，HDR 技术是影像制作与拍摄的方法，主要应用于影视作品的拍摄与后期制作。然而HDR 合成技术并非是影视摄制的核心技术，而是一种影像辅助手段。就像摄影过程中，需要对光线较暗的部分运用闪光灯，而光线充足时，则需要关闭该功能一样。HDR 合成技术的运用有其特有的范围，需要电影摄录者根据不同的情况进行选择。因此，本文根据HDR 合成技术的特性，详细探讨该技术具体的应用场景和情况。

(一)室内逆光、室外强光

在美国电影《特别任务》中，男主角横卧在临江的吊脚楼内，身体一侧是波光粼粼的江面，另一侧则是昏暗的室内。拍摄点由室内朝向江面，远景处明亮，而近景处幽暗，整幅画面明暗差距较大，男主角面部表情及具体细节难以呈现在画面中。因此就算是人从户外望向背光的室内也会有短暂的光适应效应，更不用说动态范围狭小的摄像机，然而在动态范围超出摄像机有效范围的背景下，电影整体画面得到有效的改观，观众能够清晰看到画面中所呈现的每个细节，并对影片画面有直观的感受。而没有运用HDR 合成技术的影片将难以将背光处的环境、人物及曝光处的远景和波光粼粼的江水融入画面中。室内背光、室外强光所形成的“大光比”将超出我国绝大部分摄录设备的动态范围，因而在此种场景中运用HDR 合成技术，能够有效改变图像的质感。

(二)夜景的明暗交错

在电影《阿拉丁神灯》早期影像资料中能够看到这样的一副场景：漆黑的夜色如帷幕般罩在烛光摇曳的亭台上，晚风袭来，烛火和暗夜相互交融，熠熠生辉。没有被烛光照射的地方和亭台的烛火，逐渐形成明暗反差强烈的场面。这组影像立体感和层次感较强，并没有因烛火过亮而造成画面泛白，也没有因夜晚拍摄的缘故，画面显得暗淡。亭台顶部虽与夜空相连却并没有混沌不清，观众可清洗地看到亭台的细节。这就是HDR 合成技术的巧妙之处，最大可能地还原真实场景的细节，带来细节丰富、范围广泛的画面。因此，HDR 合成技术也被广泛应用于灯光明暗错乱的夜景，通过多层叠加的画面，将夜晚真实而质感的场景呈现给观众，而在《长城》、《夜宴》及《钢铁侠2》等存在大量夜景镜头的电影中，HDR 更被运用得如火纯情。

(三)场面恢弘的风景

在摄制场面恢弘的风景时，陆地与天空或天空与海洋间的反差需要HDR 合成技术来弥补。在电影《楚门的世界》中，夕阳斜映在蔚蓝的海平面上，太阳以及海面反射的光与海面的近景形成巨大的反差。在不运用HDR 合成技术的前提下，摄影师将难以摄制出如此壮观宏伟的场景。波纹荡漾的海面，帆船摇曳的船帆，男主角坚毅而疲惫的表情，在这些细节得以完美的展现的同时，观众还能瞥见海天交融处的云层和夕阳的状态。映射在海平面的光线并未因过于明亮而呈现出一道绚白，而是和谐地、自然地与海平面相互交融。陈元(2018)认为，场面恢弘的场景，光线与色彩变换更为复杂，极易形成强烈的光影对比差，运用常规拍摄手段将难以对画面细节进行有效捕捉，然而在HDR合成技术的加持下，风景的色彩与光线的形态得以全面的展现，以此形成画面细腻而光线均匀的影像作品。

(四)强光下的特写镜头

在人物摄录过程中，摄影师一般不会采用HDR 合成技术处理电影画面。因为如果电影人物面部表情细节过于细腻，反而会加深人物面部缺陷，影响观影人群的感官体验。不过，假如电影情节发展或人物刻画需要突出角色的面部细节，譬如凸显人物脸部皱纹，可适量使用HDR 合成技术。然而HDR 技术在拍摄强光下的特写镜头中，被应用得比较广泛。因为角色面部并不是平面，而是棱角分明的立体，尤其是欧洲人脸部特征更加突出。假若阳光或灯光斜射在角色面部上，会致使角色面部一侧存在炫光，而另一侧出现阴影。通过HDR 合成技术的处理，能够有效消除此种情况下的炫光和阴影，促使角色面部特征看起来更加和谐自然。而当导演为突出角色时，扩大光圈，虽可以呈现背景出的细节，但角色脸部会出现曝光过度的问题，而缩小光圈，整个画面将显得暗淡，难以凸显角色。因此，使用HDR 合成技术，能够确保在保留细节的基础上，维持画面背景的暗度，以此加强角色的立体感。

三、HDR 合成影像制作的主要路径

(一)HDR 双机拍摄

HDR 双机拍摄即配置具有不同参数的拍摄设备同时进行影像录制。在实际设置环节中，两组摄录设备会被设置为过曝和欠曝，并在影视制作后期将两组曝光系数的图像合成HDR 图像。基于两台设备同时进行拍摄，又由于前期摄录使用的支架缺乏足够的稳定性，不可避免地发生三棱镜、反光镜片的光学畸变，造成两组影像难以实现重合。因此，在影视制作后期，需要对两组影像实施调整，以实现完全重合的目的。可以说双机拍摄是较为繁复且合成质量有限的摄录技术，在影视制作发展的后期，逐渐被淘汰。

(二)双视频轨道法

双视频轨道分别调整为欠曝与过曝两种不同的参数，随后对场景或人物进行设置，并在影视制作后期，将两组影像进行合成，然而此种方法的弊端是并非所有摄录设备都具有双视频轨道功能，尤其在资金紧缺的情况下，剧组更愿意选择常规设备，进行影片的摄录与制作。此外由于双轨功能并非传统意义上的同时摄录，而是运用AB 轨交错的原理，实现对运动缓慢或静止的对象进行拍摄。然而摄录对象移动速度过快，将导致画面出现重影，需要后期进行进一步的调整。

(三)RAW 格式拍摄

RAW 格式拍摄是当前较为流行的摄录手段，能有效避开HDR 双机拍摄与双视频轨道拍摄的弊端，在后文具体制作技巧中，也将采取此类方法。RAW 是未经处理和压缩的原始文件，能够有效记录影像摄录的原始数据和信息。从运行原理角度分析，RAW 是CMOS/CCD 将光信号直接转变为电信号的原始记录，是从原始数据资料获得的电信号实现数字化加工而得到的。在运用RAW 时，摄录设备产生包涵白平衡、对比度、饱和度等信息的文件，所以，在影片拍摄中，RAW 的文本能够有效保留最为丰富的文本信息及图像信息，可为影视制作后期提供良好的基础。

四、RAW 格式拍摄的具体方法与策略

近年来，RAW 方法是进行HRD 影像制作主要方法，其合成HRD 影像质量高，影视后期制作成本低，能够满足中小型电影投资商的需求。首先需要摄制一段合理曝光的RAW 影像，并分别生成音频与视频相互分离的文件夹，其中，RAW影视图像是由多个DNG 格式的序列构成的，在构建HDR 影像时，需要为不同的场景选择不同的DNG 文件。其次，利用RAW 软件将经过严格筛选的DNG 图像分割成多张过曝与欠曝的图像。具体曝光参数可依据具体情况进行调节，不过要确保过曝时能够观察到暗处细节；欠曝时能够观察到亮处的纹理或细节。最后再将曝光过度、曝光不足以及正常曝光的图像导入专业软件中，合成HDR 文件，以此获得具备高动态特征的图像。此过程共有两个环节：其一，混合曝光。将过曝的暗影和过曝的高光进行叠加，使其交融在相同的影像里。其二，色调映射。该环节的宗旨是确保亮处与暗处的细节能够得以保存；最后在此基础上，根据需要对部分参数实施调整，使其达到理想的状态。值得注意的是，运用RAW 方法时，相关工作人员仅仅需要对特定场景的画面进行调整，随后运用批量功能对整个序列进行处理，便可完成对整部影像视频的HDR处理。

五、结语

在影视制作与应用中，HDR 合成技术能够有效改善传统影视制作中所存在的光影问题，促使影像细节得到更充分的展示，满足当代观众观影的需求。而在技术层面上，RAW 拍摄手段弥补了传统HDR合成技术所存在的技术弊端，从制作环节、制作效果、摄录设备等方面，为我国影视制作者拍摄出品质优良的作品构建坚实的基础。随着现代科技的不断发展与进步，相信在不远的未来将出现超越RAW拍摄法的HDR 合成技术，以此实现电影制作与应用质的突破，为我国影视制作，乃至世界电影产业，开辟出全新的发展道路。