动态范围与log

在数字相机和数字音频领域中，动态范围是一个非常重要的概念。在简单的术语中，动态范围是指被记录或播放细节的范围。相机和音频设备中动态范围的概念非常相似，但两者也有所不同。

相机中的动态范围

在数字相机中，动态范围是指传感器捕捉的场景中可见的亮度范围。这通常被测量和报告为EV（曝光值）范围，也称为“停止”。例如，相机可配置为具有12或14个EV范围。这意味着该相机能够捕捉从最暗的阴影到最亮的高光之间12或14个EV步长的亮度范围。

相机传感器每隔整数个EV输出一个数字值。每个EV的输出是对二进制表示中的一个“位”加倍。例如，如果相机具有12位深的数字输出，则每EV的输出位数将加倍。这样，如果EV范围为12，则总共可以捕捉$2^{12}$种不同的亮度值。相机中的动态范围取决于传感器的质量和技术。

但是，EV范围仅表示相机的亮度捕捉范围。它并不表示相机的图像输出范围。相机的输出范围取决于该相机使用的文件格式以及处理和压缩算法。当然，在RAW文件格式中，输出范围等于EV范围。但是，当使用JPEG等格式时，输出范围将低于EV范围。

音频中的动态范围

音频中的动态范围涉及设备和信号强度之间的信噪比（SNR）差异。因此，它与相机中的动态范围有所不同。在音频领域中，动态范围通常是指声音信号的有效动态范围，即信噪比。

在数字音频中，动态范围是指音频波形中的峰值与噪声范围之间的比率。它通常在分贝（dB）中表示。例如，CD音频的动态范围为16位，被测量为96 dB（参见图1）。这意味着可以在音频波形中测量到的最大峰值额外增加96 dB。


在音频领域中，动态范围越大，信噪比就越高，意味着信号与噪声之间的比率越高。这样可以让人们听到更多细节和动态。另一方面，低动态范围意味着噪声比信号更强，这会影响音频的质量和明显度。

log

log是音频和视频的一个常见术语。它是“对数”或“对数比例”的缩写。在音频和视频编辑领域中，很常见听到“log”这个术语。因此，理解它的含义和使用非常重要。

在音频领域，log常常用于描述在数字信号处理中记录和处理音频的方法。例如，在音频录制期间，根据音频信号的范围设置滑动增益控制器是很常见的。但是，增益的设置范围可能限制最终记载的范围。因此，借助log，则可以扩展记录域以适应更宽的动态范围。因此，可以在高效增益控制的同时，记录动态范围更广的音频，增加信噪比，提高音频的质量。

在视频领域中，log通常用于描述处理宽动态范围（HDR）视频的方法。在HDR视频中，可以捕捉比标准动态范围视频更多的明暗细节。但是，由于视频动态范围较大，因此处理和编辑HDR视频变得更具挑战性。借助log，则可以扩展记录域以适应HDR视频的更宽动态范围。这种方法被称为log编码。它将大范围亮度值压缩到一个较小范围的标准记录格式中。

这种技术有助于减轻处理HDR视频时的压制问题，同时有效地最大化视频的动态范围和明暗细节。