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胶片用密度来描述底片厚薄，而扫描仪用动态范围来描述扫描仪的性能，这是两个不同但紧密联系的概念。

1、Dynamic Range的定义

底片的密度由光学密度计测量底片亮度得出。密度的计算类似里氏地震级数，取以10为底的对数，反映的是光线强度，密度3.0是密度2.0时光线强度的10倍，光线强度比达到100：1时就是密度2.0，光线强度比达到1000：1时是密度3.0。某种扫描仪所能捕捉的最大密度值称为DMax，最小值称为DMin。如果扫描仪的DMin为0.1,
DMax为3.2，则它的动态范围为3.1。动态范围越大，对影像暗部细节的再现能力越强。

这里的底片特指幻灯片，杂志上的图片动态范围小于2.0，彩色相片约为2.0，负片底片小于2.8，反转片一般大于3.2。

2、什么是30比特？为什么30比特更好？

24比特色即以RGB每种原色8比特描述一个像素，30比特色用每种原色10 比特来描述。30比特扫描仪把密度差划分得更细，达到1024个级别，是24比特的4倍。在24比特中的一种色，在30比特中可以表现出4种色，所以层次更细，特别是暗部细节更多。
事实上，很少有图像处理软件能处理24比特以上的图像。Photoshop4.0可以，但仅限于调整histogram和curves，要想进行更多处理必须在进入photoshop之前把图像转换成24比特。这个转换只能在扫描仪里完成。

30比特或36比特的优势在于扫描仪的内部处理，它的意义在于“输出更佳的24比特图像”。

人眼对亮度的反应是以幂的形式，这是我们采用幂来表示密度的原因。人眼对2倍的入射光强并不感受为2倍反射亮度（这就是为什么要用测光表对18％反射率的"标准灰板"来校准50％的中性灰），而底片透射的光强度跟底片的对数密度是正比关系。

从下图可以看出，主要的问题是非线性。在左侧亮部，光线强度的增加对密度几乎没有影响，而在右侧暗部，光线强度的轻微改变对暗部密度影响却非同寻常。

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需要指出的是：上面这张柯达公司的图表标出的具体密度数字已经过时了，但图表本身在讲原理时还是可以参考的。

再看下图：

A、上面这张表为24比特扫描仪对密度的算法。

B、“CCD Response”指的是扫描仪从CCD元件得到的数字信号，每个值为其下方较小值的2倍。

C、取以10为底的对数，lg2为0.30（10的0.30次方等于2），我们用这个值均匀划分底片密度差，即区域曝光法中所说的“区”。

D、上例中密度1.0时CCD对光强的反应值为32，密度2.0时的反应值为3.2。

E、8比特输出时每区差值28，它是这么得出的：256÷(10-1)=28.4

F、上表应有256项，为方便起见只列出10项，实用中扫描仪必须全部处理这256项。该映射由扫描仪硬件完成，对数表存于ROM中。

结论：最暗的2个区只包含了两个输入值：0和1，因为暗区可供输出的数据太少，所以暗部层次展不开。最高的一个区从128－255共127个输入值，可见高光部分包含的层次比其它任何部分都多，

如果CCD响应值被30比特（每个CCD cell 10比特）代替，则可达到0－1023而不是0－255，这样，上图顶端就可增加512和1023两档，密度0.1对应的值为1023，暗部密度3.1对应值为1，密度3.4对应值为0，详见下图：

10比特时密度2.5－2.8这个区包含4和3两个值，密度2.2-2.5这个区包含5，6，7，8共4个值，

而8比特时密度2.5－2.8这个区只包含一个值1，密度2.2－2.5也只包含一个值2。

同理，越往上，一个区所包含的值越多，是比它低一级的密度区包含值的4倍，也就是说一个区内层次更多。

现在以每档差值256÷(12-1) = 23.2 来代表密度相差0.3的区间。

这是30比特的理论值，在把30比特的1024个值转换成24比特的256个值输出时不能一一对应，高端输入值必须以大约4：1的比率映射到输出值，低端值在curve上提升。

如果我们用的是36比特的扫描仪呢？12比特可得到4096个值，4倍于10比特的范围，比10比特增加了2档，可使上表延伸到3.7和4.0！

3、理想和现实的差距

30比特扫描仪理论上暗部达到了3.4，但实际上并不可能。我们假设CCD敏感性大于接近0的信号时并没有考虑扫描仪能不能做到。如果我们采用较大的CCD
cell当然可以得到更强的信号和更低的噪音，对提高动态有利，但高分辨率需要较小的CCD cell，这可真是很矛盾。设计者可能把暗部输入的1或2个比特扔掉，在输出时一律映射为0，因为本来这些数据就可能是暗部产生的噪音，没有任何价值。信号0很弱，我们可以把输入信号1也映射为输出值0，而不是在30比特中的输出值23。因为暗部噪音的存在，这种方法非常现实。

实际上，24比特扫描仪动态范围只能达到2.5，30比特扫描仪只能达到3.0，36比特扫描仪只能达到3.4。只有滚筒扫描仪可以接近4.0(Photo
Multiplier Tubes, 缩写为PMT，即倍增管)。因为扫描仪并不完全一样，有的实际动态范围大是因为电器元件质量好，电路设计合理，所以暗部噪音相对少一些，扫描仪在扫描暗部时CCD的响应不是线性的，这种现象在低温时有一定改善，所以专业扫描仪有冷却系统为CCD降温。

下图所示为不同比特数“实际上”的最大动态范围，。

4、gamma调整

下表是36比特扫描仪的gamma curve tool。描述了把36比特的4096个数值映射到24比特的255个数值时的转换曲线。

30比特扫描比24比特扫描亮一些，36比特更亮。一般来说，24比特扫出的图像偏暗，需要在扫描时稍微提升gamma值，30比特时需做的gamma调整就不用那么大。

10比特另一个优势是内部用10比特数值允许在图像输出之前进行更大范围的gamma调节，这种gamma调整只适用于处理扫描后得到的raw data，而不是在photoshop里处理。