【相機知識詳解】9.6/10 各種奇妙的HDR方法
????????本篇文章講解各種實現(xiàn)HDR的方式,包括DOL-HDR、BME-HDR、SME-HDR、QBC-HDR、DGO。

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一、時域多幀HDR(Frame Based HDR)
????????時域HDR即在手機算法(CV9377605)一篇中提到的多幀HDR,是最普通的實現(xiàn)HDR的方法。其過程在此不再贅述。優(yōu)點是對CIS要求不高,所有CIS都可以實現(xiàn)時域HDR;缺點是若被攝物體移動較大,則會產(chǎn)生疊影。
二、行交織HDR(Digital Overlap HDR,DOL-HDR)
??????? 該技術(shù)在OmniVision稱為Staggered HDR,區(qū)別是SONY的DOL-HDR每行像素最多可以比OV多一次曝光,詳見下面的解釋。
????????為了緩解時域HDR每幀間隔過長,導(dǎo)致物體發(fā)生顯著位移而難以合成的問題,DOL-HDR這種方式出現(xiàn)了。這一技術(shù)相比其余的HDR方式較新,由SONY在2012年首先推出于監(jiān)控市場,其運作方式基于卷簾快門。每一行像素都是先進行長曝光,而后進行短曝光,具體的曝光安排和讀出方式多種多樣,我暫時還沒來得及完全看明白。這樣就可以獲得多幀時間間隔相對較短的、曝光時間不同的圖像來進行HDR合成。
? ? ? ? 按我的理解,這種曝光方式會使果凍效應(yīng)會加劇。但每一行之間的時間差不一定相同,是有可能出現(xiàn)果凍效應(yīng)不均衡的情況的。
??? 綜合來講,這是目前普通消費領(lǐng)域最好的HDR合成方式。
??? 下面介紹的這四種,都是單幀HDR,即物體的移動不會影響合成效果。
三、BME-HDR(Binning Multiplexed Exposure)
????????這種HDR方式將CIS上每兩行為一組(因為Bayer排列的RGGB需要占用兩行),分別進行長、短曝光。長曝光獲得暗部細節(jié),短曝光獲得亮部細節(jié),將相鄰兩組的圖像合并即可獲得更高的動態(tài)范圍。
????????缺點很顯著,就是其分辨率會減半。

四、SME-HDR(Spatially Multiplexed Exposure)
????????這種方式在4x4的Bayer陣列中,對不同的像素采用不同的曝光,最終合成HDR圖像。大約損失20%的圖像質(zhì)量??傮w上還挺復(fù)雜的。

五、QBC-HDR(Quad Bayer Coding HDR)
????????這種方式與上一種類似,但結(jié)合了Quad Bayer排列使用,在4個同顏色濾光片下,兩對角線的像素分別采用長短曝光,從而合成HDR圖像。

????????以上這三種單幀HDR在實踐中效果也不是很好(也不知道為啥不好…),現(xiàn)在也沒什么應(yīng)用了。手機也基本都采用時域HDR或DOL-HDR。
六、雙增益輸出(Dual Gain Output,DGO)
????????這種方式需要結(jié)合雙電路增益(雙原生ISO)技術(shù),兩路不同原生ISO的圖像同時輸出并融合,從而提升圖像的信噪比。這種方式主要應(yīng)用于攝像機上,例如ARRI和Canon的部分?jǐn)z像機等等。
????????DGO對于動態(tài)范圍提升的幅度雖然不如前幾種大,但仍然非常顯著,并且對畫質(zhì)不會有什么負面的影響,除了功耗和成本略高一些就沒什么缺點了。

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