反差與動態範圍的關係！
反差、何謂反差？
反差一般用來形容的是照片明暗色調範圍，也就是照片的明暗對比程度。
晨昏攝影常聽到反差、高反差！到底什麼是反差，產生反差的原因是什麼？
在攝影時簡單來說：反差就是畫面中亮的部分與暗的部分，因為光線明暗不一樣造成的曝光差異；或者畫面中物體受光的強度大小所產生的明暗對比。
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當拍攝場景光線是低反差時，只要運用相機的測光系統，即可以輕易拍攝到畫面裡全部的細節（完整階調）。 |
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拍攝場景光線是高反差時，無論你使用那種測光模式與測光技巧拍攝照片，畫面裡的暗部清楚時、亮部卻過曝死白；或者畫面亮部正常不過曝、暗部卻全黑無任何細節。 |
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| 攝影中什麼叫高反差，高反差就是說照片亮的地方特別亮，暗的特別暗，中間調過度的很少，這種型別的片子就是高反差照片。 |
晨昏風景攝影裡常常出現高反差、大光比的場景，專業的風景攝影師會運用各種方法、技巧，處理畫面的明暗、避免產生這種高反差的照片。
反差的主要原因
當眼睛看風景是均勻的明亮，但是照片拍出來的，不是天空太亮就是地面太暗，造成這個問題的主要原因在於：人眼對光線的感受容度遠大於相機可以記錄的範圍，所以造成照片拍攝的不如人眼所見，這就是反差的要原因。
晨昏攝影裡相機拍攝所得與人眼所見不同的原因，大部分都是組成構圖與拍照環境裡每個小部分光線亮度不一樣的問題，相機的感光元件動態寬容度不足以反映環境裡亮度的差異就是反差。
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| 因為人眼對光線的感受容度遠大於相機可以容納的寬容度！相機雖然是摹擬人眼的視覺，但是相機能捕捉到的光線和人眼有極大的差距。 |
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晨昏攝影時，畫面明暗之間的差異過大就稱為「高反差」！ |
如果我們把亮度用灰階表示：
人眼可以感受的亮度灰階大約有21EV（光的明暗21格），這21EV用灰階來表示如下
而LCD螢幕顯示的JPEG照片的光線範圍大約是8EV（光線明暗8格），相機的寬容度大約8-10EV。
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相機以畫面暗部的曝光值拍攝，暗部有細節，亮部會超過寬容度而過曝； 當相機的曝光值以畫面暗部及亮部的中間值拍攝，暗部雖然出現細節，但是最亮的區域還是會有部分亮度超過寬容度，過曝失去訊號而無法紀錄！相機往畫面亮部的曝光值拍攝，亮部正常曝光，暗部會缺少光線而過暗全黑沒有細節。 |
所以當反差值超過相機可以紀錄的範圍時，使用漸層鏡，把鏡片上半部的漸灰部分，遮到畫面裡的天空亮部，降低天空亮部的光線，而漸層鏡片的下半部全透明區控制在較暗的地景區域。如此一來讓畫面裡天空的亮度變弱而接近地景的曝光值，減少反差、光線符合相機動態範圍而拍攝出與人眼所見類似的照片。
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| 使用黑卡技術控制光線進入相機進行曝光，或使用漸層減光鏡來減低明暗光比，藉以減少反差、讓光線符合相機動態範圍而拍攝出與人眼所見類似的照片。 |
克服反差的方法
晨昏風景攝影裡常常出現高反差、大光比的場景，風景攝影最常運用哪些方法、技巧，處理畫面的明暗、降低明、暗反差，獲得最大寬容度，避免產生這種高反差的照片。
- 黑卡技術
- 漸層鏡+鏡架組
- 改變構圖
讓畫面裡的明暗接近都算降低反差的方法。因為只要構圖時，避開高光區域，減少畫面裡的光比，畫面的反差值就降低。 - 謹記＂高光優先＂的重點、向右曝光。
數位相機的影像紀錄編碼原則是由全黑開始紀錄到全白，超過全白的光線就是過曝，就此明白一個道理：欠曝全黑、過曝死白；在高光未過曝以前，盡量的讓暗部獲取訊號！ - 拍攝Raw檔
Raw檔的動態範圍大於Jpeg檔
動態範圍
我們先了解一下什麼是動態範圍，動態範圍又稱動態寬容度，簡單來說，動態範圍就是這個影像所能分辨的最暗與最亮的範圍。在攝影裡，大多以EV（曝光值／Exposure Value）的級數來表示，每降低一個EV，曝光量是減為原來的一半，曝光值是一個倍增或倍減的函數（乘以2或除以2）。
一個晴天的戶外，光線的動態範圍約為17EV，一個24bits色階(RGB各8bits)的標準螢幕是8EV，就連相機提供的JPEG檔也是僅有8EV的動態範圍，而大多數的數位相機能紀錄的動態約在10EV到12EV之間。.......................以當今相機最高寬容度的14.8EV來看，還是低於17EV。而且相機最高寬容度的14.8EV指的是RAW檔，不是JPEG檔。
而晨昏時光線昏暗的微光時刻，人眼的動態範圍約為20EV，現今最新的相機的動態範圍14.8EV，也是還遠低於晨昏攝影20EV的需求，而且相機最高寬容度的14.8EV指的是RAW檔，不是JPEG檔。
＂動態範圍＂大家有一個誤解：（感光元件的動態範圍）等於（影像的動態範圍），其實感光元件的動態範圍範圍並不等於最後影像的動態範圍。
感光元件的動態寬容度，只能幫最後的影像提供20%的幫助，影像照片動態範圍最主要的80%完全取決於測光系統的使用與曝光技巧的輔助。
簡單來說：要拍到最好的動態範圍必須如下
- 要相機設定拍攝Raw檔
- 利用方法剛好降低畫面的明暗反差到相機寬容度->（用對GND濾鏡）
- 善用測光與曝光補償+＼-微調曝光到剛好的曝光值->（調整照片明暗）
- 利用RAW檔軟體調整與輸出照片（Lightroom或Camera Raw）
以反差最大、最難拍攝的合歡山高山日出做為測試來說明：
我們都知道：亮部過曝死白就失去訊號而無法記錄細節，晨昏時刻最亮的地方就是天空，所以我拍攝這張照片時對天空點測光拍攝。由這張照片來看：晨昏這個時刻對亮部測光所拍攝的照片，只有天空的亮度與顏色符合在照片的動態範圍裡面，地景則是完全黑暗。
以下這張照片是當時相機拍攝記錄到記憶卡的JPEG：
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| 對亮部測光拍攝的照片如上圖，地景全黑 （動態範圍只有天空）。 |
實際上！我拍攝是設定RAW+JPEG。使用當時拍攝的RAW檔利用Lightroom檢視，可以發現漆黑的暗部其實隱藏著許多資訊：我們先看未調整前的RAW檔與其直方圖（色階分布圖）：
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| （直方圖）色階分布圖整個左邊高起，代表照片偏暗，而且往左貼合代表暗部全黑！色階分布圖右邊還留有一小部分區域，代表照片的高光區域完全沒有過曝。 |
利用上一張照片的RAW檔，經過Lightroom加EV調整亮度，就發現RAW檔寬容度其實有拍攝到暗部，只是暗部的實際亮度不足顯示，而且畫質不佳！
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| RAW檔 EV+5，原本有色溫的天空形成過曝，但是原本漆黑的暗部出現場景，只是畫質不佳！ |
再利用Lightroom把EV+5後過曝的天空高光亮度降低拉回，這時候！這張照片的動態寬容度就同時擴展到天空與地面了。這時候，您應該發現一個問題，LCD看到拍攝的JPEG檔是暗部全黑的，但是RAW檔裡有紀錄到暗部的資訊，只是JPEG無法顯示（當然畫質也還不夠好）
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| RAW檔 EV+5 再把高光亮度 -100，回復天空的色溫。 |
Lightroom調整明暗過程：
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照片雖然同時顯示了亮部與暗部，可以看出原本全黑的區塊雖然可以看到地景，但是還是有很多黑色的部分與不清晰的畫質。 |
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| 答案：增加曝光時間會讓黑漆漆的地景會變亮而且不會有嚴重的雜訊.......但是原本亮度剛好的天空也因為曝光時間增加而變成過曝、過曝死白失去細節！ 色階分布圖的左部已經離開框線，代表照片暗部沒有欠曝的黑色資訊；而色階分布圖的右側完全往右框貼住而且高凸而起，代表照片的高光區域完全過曝死白。 |
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| （直方圖）色階分布圖往左右分開，左邊已離開邊框代表暗部有紀錄影像，但是右邊高起貼合邊框代表照片亮部過曝，失去紀錄影像！ |
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| 拍攝前的前置工作加上適當的曝光最後加上微調處理，是一張照片形成的過程！ |
降低反差獲得最大寬容度
拍攝時前置降低反差的方法很多：黑卡技術、漸層鏡+鏡架與改變構圖讓畫面裡的明暗接近都算降低反差的方法。
這樣說大家可能會嚇一跳，其實原理不難理解，謹記＂高光優先＂的重點。
數位相機的影像紀錄編碼原則為由全黑到全白，我們也就此明白一個道理：欠曝全黑、過曝死白。
數位相機的RAW檔格式是固定的大小，為了符合光線原則，光線一進入相機就開始記錄。通常一個畫面裏面的高光區的光線優先記錄到相機裡面，這個動作也佔用最多的細節紀錄；光線持續進入相機就持續記錄，一直到過曝就全白到無細節，這個全黑到白的變化就是光線再相機編碼的刻錄過程。
下列的圖片，您可以注意看JPEG的大小，您會發現：［同一個場景當記錄的細節越多時JPEG的檔案就愈大］！
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| 把這張照片的JPEG與Raw檔分別打開，看其大小：JPEG 18.9MB、RAW 110MB 欠曝全黑、過曝死白。數位相機的RAW檔格式是固定的大小，為了符合光線原則，光線一進入相機就開始記錄。通常一個畫面裏面的高光區的光線優先記錄到相機裡面，這個動作也佔用最多的細節紀錄；光線持續進入相機就持續記錄，一直到過曝就全白到無細節，這個全黑到白的變化就是光線再相機編碼的刻錄過程。 |
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| 多紀錄一些細節JPEG檔案就會變大，但是與Raw檔不變，看其大小：JPEG 19.3MB、RAW 110MB |
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RAW檔的大小始終沒改變，只有JPEG會改變大小，多紀錄一些細節JPEG檔案就會變大，JPEG 24.9MB |
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多紀錄一些細節JPEG檔案就會變大，JPEG 34.3MB |
數位相機的RAW檔格式是固定的大小，為了符合光線原則，光線一進入相機就開始記錄。
通常一個畫面裏面的高光區的光線優先記錄到相機裡面，這個動作也佔用最多的紀錄；光線持續進入相機就持續記錄，一直到過曝就全白到無細節，這個全黑到白的變化就是光線在相機編碼的刻錄過程。而光線的亮度如果降低1EV，其形成的曝光量就會減為原來的一半。
由此可以知道，畫面裡的最亮區域因為光的優先進入，會先佔用可以儲存的色階位置，並隨著時間開始累積，高光的區域是紀錄最多的，佔了總儲存色階數的一半，如果以12bits色階來記錄照片，那共計4096色階，而畫面裡最亮的部分總儲存色階數的一半2048 色階。
這個區域光線優先進入，色階數就會佔用2048色階（其餘的區域佔2048色階）；
只要這個區域降低1 EV，色階數就會降為1024色階（其餘的區域佔3072色階）；
只要這個區域再降1 EV，色階數就會只佔 512色階（其餘的區域佔3582色階）；
只要這個區域再降1 EV，色階數就會只佔256色階、、、、128、64、32...以此類推。
所以曝光時只要減少高光區域的光線進入相機，就可以增加曝光的時間，這就是黑卡技術與GND漸層減光鏡可以降低反差的原因之一！
因此一個使用錯誤曝光技巧或曝光不良的照片，就會降低照片的動態範圍，如果你真的很關心照片的畫質，買了再高動態範圍的相機，也一樣要專注在測光與曝光的關係上，善用各種＂前置＂的反差控制的技巧，一個高寬容度的感光元件，並無法真正滿足各種環境狀況或光線的動態範圍，照片的動態範圍的真正增加，歸功於測光的運用與曝光技巧的互相搭配與工作。拍攝時！讓最多的資訊寫入相機，最後加上RAW調控工作與完整輸出影像。
甚至於包圍曝光、ＨＤＲ、疊圖處理或是灰度蒙版，無論是那種軟體後製技巧也都要注意拍攝時的曝光值與曝光分區，反差控制與動態範圍的延展對這些後製軟體有益無害。
高動態範圍的感光元件固然可以提供曝光時的一點幫助，但是！增加更多動態範圍的擴展最重要的學習方向，是在於如何降低反差的觀念與技巧，而非侷限於感光元件的有限寬容度。
對攝影與動態範圍的誤解，會將寬容度的問題限制於相機硬體的性能。其實無論換什麼感光元件與相機器材，目前為止最高的寬容度的攝影器材還無法完整應付環境裡可能出現的動態範圍。
熟悉與了解你自己手中相機的高光特性與暗部細節，「根據各家CMOS硬體規格與演算法的差異，Nikon的優勢在於暗部細節的豐富性，而Canon則強調亮部細節的保留，如同底片時代負片與正片的相反調性」。至於！您的機身高光可以過曝到哪？暗部可以拉亮多少？就算同廠牌、不同機型的相機都不一樣，這都要靠您自己拍攝RAW檔去調控與了解。
如果您拍攝的是JPEG那上面所談的都是空談。
但是就算只拍攝JPEG！一個對攝影有正確認知的人，一樣要注意並主動去處理的還是高光過曝問題，在構圖時注意畫面裡面可能的過曝區域，試著去避開它(或利用它)，如果無法避開，則必須保留主題主體的正確曝光，犧牲過曝區域；或是選擇把曝光值降低以求消除過曝，這之間取捨也是寬容度的運用。
正確的觀念引導拍照的思考再加上適當的技巧，動態範圍不只侷限於你的機身，學習光線的觀察、練習構圖的運用、透過測光與輔助器材的幫忙，會讓你手中最好最新的相機更好，甚至讓你老舊的相機跟最新的相機一樣好！
以上照片採用 Higrace 投入式鏡架與磁吸式鏡片系統 拍攝
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