HDR成像技术
时域多帧HDR
时域多帧 HDR 是一种通过连续捕获多帧不同曝光的图像并融合,生成高动态范围(HDR)图像的技术。其利用相机传感器特性,通过调整曝光时间或光圈获取场景中不同亮度信息,经算法选取各像素最佳值融合后生成最终的HDR图像,从而呈现更广亮度范围,保留亮部与暗部细节,突破普通图像的亮度范围局限。
该技术的优点是可保留更多动态范围信息,尤其在高对比度场景中,能呈现更丰富的色彩与细节;但存在挑战:需精确对齐图像,且拍摄时场景物体移动可能导致运动模糊。
行交织
行交织 HDR(Line Interleaving HDR)也称 DOL HDR。其原理是:当 CMOS 每一行像素曝光完成并读取后,立刻开始下一次曝光;例如:第 n 行完成曝光并读取完成(长曝光),立刻进行第二次曝光(短曝光),看起来就像是纺织里的纱线穿插一样(见 图2),所以称之为:行交织曝光技术。
如上图横轴为时间 t,纵轴从上到下,代表 sensor 的第 1,2,3,…,N+行。图中只 考虑了两种曝光时间的情况,实际中可能还会有长曝光、中曝光、短曝光时间的情况。 由上图可得,两帧读取时间间隔大大缩短,因此行交织 HDR 的伪影和拖影现象大大改 善。但又因为其长短曝光比受读出电路的限制,融合的 HDR 图像易产生 HDR 过渡伪影, 如天空分层的现象(见图3)。
大小像素 HDR
大小像素 HDR 技术(Sub pixel HDR)的原理是 sensor 在相邻位置有一大一小两个pixel(见图4),同时曝光,大像素负责捕捉低光部分的细节,小像素则专注于高 光区域的信息,最终合成的图像就能够包含更丰富的明暗细节,提供更宽广的动态范围。
双转换增益 HDR 技术
DCG HDR 是双转换增益 HDR 技术的简称,通过在图像传感器的每个像素上采用 两种不同的转换增益模式来工作。这两种增益模式分别是低增益模式和高增益模式。在低增益模式下,传感器具有较低的增益,适用于较亮的场景,可以提供更高的饱和容量和 更低的噪声水平。在高增益模式下,传感器具有较高的增益,适用于较暗的场景,可以 提供更高的灵敏度和更好的暗部细节捕捉能力。
