【ISP】单曝光双增益融合HDR，提升动态范围

一、思特威2亿像素sensor

《A 200MP 0.61μm-Pixel-Pitch CMOS Imager with Sub-1e- Readout Noise Using Interlaced-Shared Transistor Architecture and On-Chip Motion Artifact-Free HDR Synthesis for 8K Video Applications》该论文由思特威技术团队发表，研究介绍了一款针对高端智能手机开发的 200MP 超高分辨率 CMOS 图像传感器。该设计采用了创新性的交错共享晶体管架构，在仅为 0.61μm 的极小像素间距下，成功将读取噪声降低至 1 电子以下。为了克服传统高动态范围成像中的运动伪影，该芯片集成了单帧无影 HDR 合成技术，能够支持流畅的 8K 视频拍摄。此外，通过引入双转换增益（DCG）和自校准算法，该传感器在提升满阱容量的同时确保了色彩的精准度。这种技术突破解决了微小像素在低光环境下的性能瓶颈，显著提升了移动影像的画质表现[1]。 参考文章

二、片上无运动伪影 HDR 合成（Motion Artifact-Free HDR）

在思特威官网，可以了解到2亿像素0.61μm像素尺寸超高清手机应用CMOS图像传感器——SCC80XS，支持传感器内2倍（50MP）及4倍（12.5MP）变焦

SCC80XS搭载思特威PixGain HDR®技术，其动态范围最高可达85dB。能够保留更多亮部与暗部细节，同时有效抑制运动伪影的产生，帮助手机摄像头实现光影层次丰富、明暗有致且清晰无拖影的高动态范围视频拍摄效果。

三、单曝光双增益HDR

传统CMOS满阱容量FWC，表示单像素能接受的最大电子个数，单位用e^-

读出噪声RN代表sensor无光照条件下的底噪，单位DN/s或者用e^-/s

动态范围一般表示 sensor接受的最大光照和最小关照的比例，单位dB

1、研究各种双帧融合技术，通过“明暗”两帧或多帧融合来提升动态范围，最传统的技术DOL，通过融合长、短曝光帧，可以显著提升动态范围，（短 / 中 / 长曝光）因帧间时间差，但是在运动场景可能会有鬼影拖影；

2、后来有DCG技术，CMOS在同一曝光中，同时读出两个不同增益数据，HCG（高增益），LCG（低增益），两路信号时间完全同步，彻底解决了DOL的运动场景鬼影问题，但是动态范围提升不如DOL。

HG 高增益数据负责暗部细节，LG低增益数据负责高光抑制，合成后覆盖逆光、夜景等复杂光环境。

以思特威SC1330T为例，其支持PixGain®HDR模式、双重曝光模式HDR，在HCG高增益模式下Sensitivity为15V/Lux.s，LCG低增益模式下Sensitivity为2.6V/Lux.s，HCG模式的感光灵敏度高很多。HDR模式下DR最大能达到100dB

关于长短曝光融合之前写过一篇简单的线性融合方法，可以了解一下，ISP-长短曝光融合生成HDR图像及相关

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