到底什么是 HDR？

这并不怪你。很多人都对 HDR 感到困惑。在这篇文章中，我们将解释 HDR 的真正含义，它所带来的问题，以及解决这些问题的三种方法。 Ben Sandofsky 2025 年 5 月 13 日 阅读需要 13 分钟 这并不怪你。很多人都对 HDR 感到困惑。

去年，我们宣布 HDR，也就是“高动态范围”摄影，即将登陆我们流行的摄影 App Halide。虽然大多数用户都表示欢迎，但也有一些人感到困惑，甚至有些人表现出明显的 担忧。这是因为 HDR 可能意味着两个不同但相关的概念。

第一个 HDR 是 2010 年 iPhone 相机中引入的“HDR 模式”。

2010 年 9 月

第二个 HDR 涉及可以显示更生动、更细腻图像的新屏幕。最近买过电视吗？毫无疑问，你见过这样的标签：

这篇文章将解释 HDR 实际 意味着什么，它带来的问题，以及解决这些问题的三种方法。

什么是动态范围？

让我们从一个现实世界的问题开始。在智能手机出现之前，用傻瓜相机拍摄美丽的日落是不可能的。无论你如何摆弄拨盘，拍出来的照片总是太亮或太暗。

试图用老式相机捕捉日落的结果。

在这张照片中，问题在于天空和阴影中的建筑物发出的光线强度不同，前者发出的光是后者的 数千 倍。我们的眼睛可以很好地看到两者。而相机呢？它们可以处理 整体 明亮的光线，或者 整体 昏暗的光线，但它们很难处理既有非常暗又有非常亮点的场景。

Via Wikipedia

动态范围简单来说就是“场景中最暗和最亮部分之间的差异”。例如，这个雾蒙蒙的早晨就是一个 低 动态范围场景的例子，因为一切都是灰色的。

屏幕可以轻松显示这张低对比度的照片。 使用 Halide 在大阪拍摄。

我们大多数照片都不像明亮的日落或雾蒙蒙的早晨那样极端。我们将这些称为“标准动态范围”或 SDR 场景。

在我们继续之前，我们需要强调 HDR 问题不仅限于相机。即使你有一台完美的相机，可以与人类视觉相匹配，但大多数 屏幕 无法产生足够的对比度来匹配现实世界。

无论你的瓶颈是什么，当一个场景包含的动态范围超过你的相机可以捕捉或你的屏幕可以输出的范围时，你都会丢失高光、阴影或两者兼而有之。

解决方案 1：“HDR 模式”

在 20 世纪 90 年代，研究人员提出了解决动态范围问题的算法。这些算法首先拍摄一堆具有不同设置的照片，以捕捉更多的高光和阴影：

这个完整的序列有 16 张照片。 Via Paul Debevec.

然后，这些算法将所有内容组合成一张“照片”，以匹配人类视觉……这张照片毫无用处，因为计算机屏幕无法显示 HDR。因此，这些研究人员还提出了将 HDR 值压缩到 SDR 屏幕上的算法，他们称之为“色调映射”。

Reinhard Tone Mapper，发明于 2002 年。它是众多算法之一。

这些算法很快就进入了相机爱好者的商业软件中。

Photomatix Circa 2008

不幸的是，这些软件包需要大量的调整，而且在 2000 年代中期，太多的摄影师……缺乏克制。

摄影界的 Ed Hardy T 恤。Via Wikipedia。

撇开品味不谈，普通人不喜欢摆弄滑块。大多数人希望点击一个按钮，就能获得一张看起来更接近他们所看到的照片，而无需考虑太多。因此，Google 和 Apple 在他们的相机 App 中更进一步。

你现代手机的相机首先会拍摄一系列不同亮度级别的照片，就像我们刚才展示的那样。从这一连串的照片中，App 会计算出一个 HDR 图像，但与之前的商业软件不同，它使用复杂的逻辑和 AI 为你做出色调映射的选择。

Phil Schiller 在 iPhone XS 发布会上展示了新的 Smart HDR

Apple 和 Google 将这些东西称为“HDR”，因为“HDR 构建后自动色调映射”并不容易说出口。但需要明确的是，2010 年添加到 iPhone 中的 HDR 并不是真正的 HDR。最终的 JPEG 是一张 SDR 图像，试图复制你用眼睛看到的东西。也许他们应该称之为“假 HDR 模式”。

我知道在名称上吹毛求疵就像说，“实际上，'Frankenstein' 是医生，你想到的是 'Frankenstein's Monster'”一样迂腐，但如果你要说你讨厌 HDR，请记住 糟糕的 色调映射 才是真正的怪物。这就引出了……

第一个 HDR 反弹

多年来，Apple 在其相机中宣传了越来越好的算法，例如 Smart HDR 和 Deep Fusion。随着这种情况的发生，我们担心我们的旗舰摄影 App Halide 会变得无关紧要。当 AI 可以做得更好时，谁还需要手动控制？

令我们惊讶的是，情况恰恰相反。随着手机相机变得越来越智能，用户要求我们关闭这些功能。一个问题是这些算法会出错，比如我儿子 Ethan 脸上的这个奇怪边缘。

当生活给你柠檬时，你……吃掉它们。

这是因为 Smart HDR 和 Deep Fusion 需要 iPhone 相机拍摄一连串的照片，并将它们拼接在一起以保留最佳部分。有时它会出错。即使算法表现良好，它们也会带来权衡。

考虑一下我在加拉帕戈斯群岛的一艘船上拍摄的这些照片：ProRAW 版本使用多照片算法，看起来比我稍后拍摄的单张照片更模糊。

左图：从多张照片合并。右图：单次曝光。

可能发生了什么？当事物在连拍过程中移动时 - 这在手持拍摄时总是会发生 - 这些算法必须轻推像素以使事物对齐。这会牺牲细节。

自 2020 年以来，我们为用户提供了禁用 Smart HDR 和 Deep Fusion 的选项，它很快成为我们最受欢迎的功能之一。

这导致了 Process Zero，我们完全不使用 AI 的相机模式，我们去年推出了它，并成为了热门 产品。但是，没有任何算法，HDR 场景最终会出现过度曝光和曝光不足。有些人实际上更喜欢这种外观 - 稍后会详细介绍 - 但许多人感到失望。他们只是接受了这是 AI 免费照片的自然美学的权衡。

但是如果我们不需要这种权衡呢？如果我告诉你，早在 1857 年，模拟摄影师就捕捉到了 HDR？

The Great Wave by Gustave Le Gray，via The Met

Ansel Adams 是 20 世纪最受尊敬的摄影师之一，他是捕捉引人注目的高动态范围场景的 大师。

The Tetons and the Snake River via Wikipedia

更令人难以置信的是，这是在纸上完成的，纸张的动态范围甚至比计算机屏幕还要小！

通过研究这些模拟方法，我们找到了一种用于处理 HDR 的单次拍摄流程。

Halide 新的、可选的色调映射。

我们如何从单次拍摄中完成此操作？让我们回到过去。

向模拟学习

在胶片底片时代，摄影是一个分为三个步骤的过程。

1. 在胶片上捕捉场景
2. 在实验室中显影胶片
3. 将胶片转移到纸上

重要的是要分解这些步骤，因为 - 情节转折 - 胶片实际上是一种高动态范围介质。当你将照片从底片转移到纸上时，你会失去动态范围。因此，在 Photoshop 之前的时代，摄影大师会“闪避和烧灼”照片，以在传输过程中保留细节。 摘自__The Print__，Ansel Adams 摄影系列 3"Clearing Winter Storm, Yosemite National Park" Via Wikipedia.

闪避和烧灼照片是谎言吗？根据 Ansel Adams 在 The Print 中的说法：

当你制作精美照片时，你既是在创造，也是在重新创造。用 Alfred Stieglitz 的话说，你获得的最终图像将揭示你所看到的和感觉到的。

我倾向于同意。我不认为人们会拒绝处理你的照片，无论是闪避和烧灼照片，还是摆弄多重曝光算法。问题在于 算法不是艺术家。

AI 无法阅读你的思想，因此它无法尊重你的意图。例如，在这张照片中，我 想要 光线和黑暗之间的鲜明对比。AI 认为它在帮我一个忙，从阴影中拉出细节，从而使整个图像变平。谢谢 Clippy。

相同的光照，相隔几分钟。左图：Process Zero。右图：iPhone 相机的自动色调映射。

即使色调映射可以帮助照片，AI 也可能会走得太远，从而创建出存在于恐怖谷中的超现实图像。机器无法推断出你的愿景，甚至无法推断出良好的品味。

我们认为还有另一种方法。

另一种方法：选择加入的单次拍摄色调映射

经过大量的研究、实验、试错后，我们找到了一种感觉类似于模拟摄影中的闪避和烧灼的色调映射器。它的独特之处是什么？首先，它源自单次拍摄，而不是牺牲细节的多重曝光方法。虽然单次拍摄无法达到人类视觉的动态范围，但好的传感器具有接近胶片的动态范围。

然而，最好的功能是此色调映射 默认关闭。 如果你遇到一张感觉可以使用一些高光或阴影恢复的照片，你现在可以进入 Halide 更新后的图像实验室。

0:00 /0:08 1× 在图像实验室中，我们有一个用于调整整体亮度的曝光滑块，就像以前一样。但在其右侧，我们有一个可以驯服或提升动态范围的单个刻度盘。我们认为应该由摄影师来决定什么是合适的。

需要明确的是，色调映射器的工作方式与简单地将你的照片导入编辑器并拖动“阴影”和“高光”滑块不同。它还可以做到最好地保留局部对比度。

左图和中图：使用简单的曝光调整拍摄的照片。右图：色调映射版本。

不用担心：事后调整这些内容不会牺牲质量。由于 Halide 捕获 DNG 或“数字底片”文件，因此它包含屏幕无法显示的所有信息。阴影和高光细节已经存在，色调映射只是有选择地将其呈现出来。

解决方案 2：真正的 HDR 显示器

我费了这么大力气解释 HDR 和色调映射之间的区别，是因为……请击鼓……今天的屏幕是 高 级 动态 范围！

0:00 /0:10 1× 0:00 /0:10 1× 0:00 /0:10 1× 剑桥凯悦中心酒店的中庭

好的，今天最好的屏幕仍然无法与现实生活的高动态范围相匹配，但它们比过去高得多。花几分钟观看 Apple TV 上迷人的 HDR 屏保，你就会明白为什么这感觉与从模拟电视转到高清电视一样重要。那么……在 HDR 屏幕推出九年后，为什么世界还没有发展起来？

一个大问题是，电视、电影和摄影行业需要花费数十亿美元（和无数个小时的工作）来升级他们的基础设施。作为参考，高清电视花费了十多年才达到临界规模。

另一个问题是品味。就像在你的膳食中添加香料一样，你不想让 HDR 压倒一切。糟糕的 HDR 的俗气使许多电影制作人对该技术不冷不热。最近，电影摄影师 Steve Yedlin 发表了 长达两个小时的讲座，讲述了现实世界中 HDR 的陷阱。

如果你想看看糟糕的 HDR 显示器有多糟糕，那就看看在线内容创作者。在某些时候，这些渴望关注的网红意识到，如果你让你的视频亮度不舒服，人们在滑动他们的 Instagram 短片时会暂停。对亮度的滥用导致人们 完全禁用 HDR。

由于所有这些原因，我认为 HDR 最终可能会成为 2010 年代的另一个死胡同技术，与 3D 电视一起。然而，Apple 证明是 HDR 的最佳销售人员，因为 iPhone 多年来一直在捕获和渲染 HDR 照片。

事实上，在我们去年推出 Process Zero 后，有很多用户问我们为什么他们的照片不像 Apple 相机拍摄的照片那样明亮。答案是兼容性，Apple 通过 iOS 18 改进了它。因此，HDR 即将登陆 Process Zero！

为了处理品味问题，我们提供三个级别的 HDR：

• 标准：增加阴影中的细节，并提高高光，同时在高光中提供良好的衰减
• 最大：HDR 推出了 iPhone 显示器的极限
• 关闭：完全关闭 HDR。

兼容性考虑因素

一旦你获得了一张惊人的 HDR 照片，你可能会想知道今天在哪里可以查看它。好消息是，过去几年发货的每部 iPhone 都支持 HDR。它只是并不总是可用。

正如我们之前提到的，有些用户会关闭 HDR，因为这些内容会伤害他们的眼睛，但即使 HDR 开启，它也并 不总是 开启。由于 HDR 会消耗更多电量，因此 iOS 会在低功耗模式下将其关闭。当你在明亮的阳光下使用手机时，它也会将其关闭，因此它可以将 SDR 提高到尽可能亮的程度。

一个更大的问题是你在哪里可以在线分享它。不幸的是，大多数 Web 浏览器都无法处理 HDR 照片。即使你将 HDR 编码到 JPEG 中，浏览器也可能会破坏图像，要么降低对比度并使所有内容看起来平坦，要么剪切高光，这与 1990 年代糟糕的数码相机照片一样丑陋。

但是等等……我是如何显示这些 HDR 示例的？如果你仔细观察，这些是我设置为循环播放的短 HDR 视频。你可能需要这些类型的愚蠢技巧来绕过浏览器的限制。

直到最近，查看 HDR 的最佳方式还是使用 Instagram 的原生 iPhone App。虽然 Instagram 是我们用户最喜欢分享照片的地方……但它是 Instagram。幸运的是，情况正在发生变化。

iOS 18 采用了 Adobe 的 HDR 处理方式，Apple 称之为“Adaptive HDR”。在该系统中，你的照片在单个文件中包含 SDR 和 HDR 信息。如果 App 不知道如何处理 HDR 信息，或者无法渲染 HDR，则有一个 SDR 回退。这些东西甚至适用于 JPEG！

来自 Apple 的 Adaptive HDR Presentation

浏览器支持已经完成了一半。Google 通过他们自己的 Adaptive HDR 版本（称为 Ultra HDR）抢先一步，Android 14 现在支持它。Safari 已 将 HDR 支持添加到其开发者预览版，然后由于 iOS 中的错误而将其禁用。

说到 iOS 错误，我们没有在今天的文章中发布 Halide HDR 更新是有原因的：HDR 照片有时在 Apple 自己的 Photos App 中渲染错误！奇怪的是，它们在 Instagram 和其他第三方 App 中渲染得很好。我们已向 Apple 提交了错误报告，但由于 Apple 发布软件的方式，我们怀疑在 iOS 19 之前我们不会看到修复。

我们决定在 Technology Preview 测试版中发布 HDR 支持，而不是用关于照片在 Apple 的 Photos App 中看起来不正确的愤怒电子邮件淹没客户支持，该测试版我们提供给 1,000 名 Halide 订阅者。为什么限制为 1,000？Apple 限制了可以注册 TestFlight 的人数，因此我们要确保我们保持在我们的限制范围内。这是我们对 Halide 中一些非常令人兴奋的重大功能进行预览的开始，这些功能是我们重大 Mark III 更新的一部分。

如果这些东西让你兴奋并且你想尝试一下，请立即转到设置中的“会员”部分 立即。

解决方案 3：拥抱 SDR

正如前面提到的，有些用户实际上更喜欢 SDR。没关系。我认为这不仅仅是低保真美学，而且触及了摄影的一个悖论。有时，不太逼真的照片更具吸引力。

但照片不是关于捕捉现实吗？如果这是真的，我们都会使用针孔相机，以确保我们以清晰的焦点捕捉一切。如果照片是关于现实主义的，就不会有人拍摄黑白胶片。

使用 Ilford HP5，ƒ/1.4 拍摄

考虑一下这张我父亲的 HDR 照片。

0:00 /0:10 1× 使用 ProRAW 拍摄

HDR 揭示了他脸上的每一道皱纹和毛孔，而且他胡须中明亮的白色太吸引人了。正如你可能会使用浅焦点来吸引你的主题一样，在这种情况下，较小的动态范围感觉比超现实主义更好。考虑一下 HDR 已禁用的 Process Zero 版本。

Process Zero，没有色调映射

虽然我们还有很多工作要做，然后 Process Zero 才能实现我们的所有目标，但我们认为动态范围是在数字时代重新捕捉模拟摄影之美的一个重要因素。

使用胶片拍摄。

我们认为色调映射是一种宝贵的工具，可以追溯到数百年。我们认为 HDR 显示器具有创造我们从未见过的图像的惊人潜力。我们看到了 SDR 和 HDR 并存的未来。我们希望给你这个选择 - 无论是色调映射、HDR 还是它们的任何组合。这是艺术家的选择 - 并且这位艺术家不必是算法。

我们认为日落的未来看起来光明。