【相机知识详解】9.6/10 各种奇妙的HDR方法

        本篇文章讲解各种实现HDR的方式，包括DOL-HDR、BME-HDR、SME-HDR、QBC-HDR、DGO。

在阅读本篇前，如果未曾阅读过之前的文章，建议先阅读下列标红的文章。

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CV9177067   前言
CV9266076   基础篇（上）
CV9340341   基础篇（下）
CV9377605   手机中的算法
CV9518899   杂项
CV9529972   CIS的大致组成
CV9769773   CIS速度的影响因素与结构
CV9843413   快门的种类与优劣
CV9909374   像素曝光过程、像素位移技术、信噪比简介
CV9969044   双原生ISO技术与双增益技术的区别

一、时域多帧HDR（Frame Based HDR）

        时域HDR即在手机算法（CV9377605）一篇中提到的多帧HDR，是最普通的实现HDR的方法。其过程在此不再赘述。优点是对CIS要求不高，所有CIS都可以实现时域HDR；缺点是若被摄物体移动较大，则会产生叠影。

二、行交织HDR（Digital Overlap HDR，DOL-HDR）
        该技术在OmniVision称为Staggered HDR，区别是SONY的DOL-HDR每行像素最多可以比OV多一次曝光，详见下面的解释。

        为了缓解时域HDR每帧间隔过长，导致物体发生显著位移而难以合成的问题，DOL-HDR这种方式出现了。这一技术相比其余的HDR方式较新，由SONY在2012年首先推出于监控市场，其运作方式基于卷帘快门。每一行像素都是先进行长曝光，而后进行短曝光，具体的曝光安排和读出方式多种多样，我暂时还没来得及完全看明白。这样就可以获得多帧时间间隔相对较短的、曝光时间不同的图像来进行HDR合成。

        按我的理解，这种曝光方式会使果冻效应会加剧。但每一行之间的时间差不一定相同，是有可能出现果冻效应不均衡的情况的。

    综合来讲，这是目前普通消费领域最好的HDR合成方式。

    下面介绍的这四种，都是单帧HDR，即物体的移动不会影响合成效果。

三、BME-HDR（Binning Multiplexed Exposure）

        这种HDR方式将CIS上每两行为一组（因为Bayer排列的RGGB需要占用两行），分别进行长、短曝光。长曝光获得暗部细节，短曝光获得亮部细节，将相邻两组的图像合并即可获得更高的动态范围。

        缺点很显著，就是其分辨率会减半。

四、SME-HDR（Spatially Multiplexed Exposure）

        这种方式在4x4的Bayer阵列中，对不同的像素采用不同的曝光，最终合成HDR图像。大约损失20%的图像质量。总体上还挺复杂的。

五、QBC-HDR（Quad Bayer Coding HDR）

        这种方式与上一种类似，但结合了Quad Bayer排列使用，在4个同颜色滤光片下，两对角线的像素分别采用长短曝光，从而合成HDR图像。

        以上这三种单帧HDR在实践中效果也不是很好（也不知道为啥不好…），现在也没什么应用了。手机也基本都采用时域HDR或DOL-HDR。

六、双增益输出（Dual Gain Output，DGO）

        这种方式需要结合双电路增益（双原生ISO）技术，两路不同原生ISO的图像同时输出并融合，从而提升图像的信噪比。这种方式主要应用于摄像机上，例如ARRI和Canon的部分摄像机等等。

        DGO对于动态范围提升的幅度虽然不如前几种大，但仍然非常显著，并且对画质不会有什么负面的影响，除了功耗和成本略高一些就没什么缺点了。

下一篇讲解关于镜头的内容，包括呼吸效应、法兰距、口径蚀等

将于3.5发布

        我不是专门学这个的，这些知识都是我在购买相机前，以及个人兴趣从网上的文章中学的，结合自己的理解写的这一系列的文章。或因为原文章本身有误，或因为我的记忆或理解出现差错，不能保证文章的内容都是正确的。如果文章中有错误，可以在评论区指出或私信与我讨论。